共同管沟与预铸箱涵

  英，法等欧洲地区，从早期的人工开挖下水道系统，到1823年法国人开发盾构施工法之后，城市地下隧道的应用才得以大量的推广，而共同管沟的实用性也渐渐得到普遍的认同，随着科技的发展，地下管道也越来越复杂，城市地铁，雨水道，下水道，供水管，天然气，电力，电信，光纤，都市交通与监控系统，等等越来越复杂的地下管线，造成了道路长年开膛破肚的施工恶梦，新规划的共同管沟，或利用既有管道作多用途的新技术，将会是都市建设的新课题。而早期的城市规划因大多未考虑到共同管沟，一旦地下管线形成后要再整合，困难度就大了，如旧管线拆除费用，新建共同管沟的建设成本，施工难度，如何引进新技术以控制成本及确保质量。

  共同管沟的管材一般采用混凝土作为结构体，从小尺寸的U形电缆沟，圆形的水泥管，方形的箱涵，一直到大口径的盾构圆形与方形隧道，因埋设深度的差异，施工法也因地质与交通问题的不同条件，从明挖覆盖，顶推工法，盾构工法，旧管更新，管材采用预铸或现浇等，有多种不同的工艺选择，如何吸收国外经验，找到最能符合各城市现有条件的施工方法，与最经济的规划投资，才能有效的发挥共同管道的优势，吸引都市内各个不同部门的参与意愿。同时混凝土构件厂也须思考如何脱胎换骨以新的生产概念积极参与共同管沟的建设工程。

  1、共同管沟与预制构件

  提到共同管沟就会联想到预制构件，因无论采用何种施工方法都会用到预制构件，即使是明挖现浇的箱涵施工，在过十字路口段一般也会考虑采用预制箱涵以减少施工期对于交通的影响。

  有关各种共同管沟所使用的管材，无论是盾构隧道的管片，圆形水泥管，方形箱涵都是卖设于地下，都会面临如何达到不漏水的指标，在一般水工的管道稍有漏水也还可接受，但是共同管沟与地铁隧道一样，隧道一但有渗漏将会是较严重的问题，虽然市面上已有多种修补渗漏的工艺，毕竟在地底下处理渗漏的费用还是较不划算的。

  提到共同管沟就会联想到预制构件，因无论采用何种施工方法都会用到预制构件，即使是明挖现浇的箱涵施工，在过十字路口段一般也会考虑采用预制箱涵以减少施工期对于交通的影响。

  有关各种共同管沟所使用的管材，无论是盾构隧道的管片，圆形水泥管，方形箱涵都是卖设于地下，都会面临如何达到不漏水的指标，在一般水工的管道稍有漏水也还可接受，但是共同管沟与地铁隧道一样，隧道一但有渗漏将会是较严重的问题，虽然市面上已有多种修补渗漏的工艺，毕竟在地底下处理渗漏的费用还是较不划算的。

  如何设计可靠的与方便施工的预制构件的衔接口，与选择可靠的止水胶条，可多参考国外经验，但也应考虑国内的加工条件，以及施工的严谨性否则止水的效果会有所差异。

  每一个地区的地质条件，地下水位高低，埋设的覆土深度，地震因素，施工现场的条件，都有不同的差异性，因此构件设计时厚度，配筋量，组装时的连接固紧方式，等诸多因素的影响，预制构件实际上无法完全适用一种标准，在管壁的厚度，配筋，或是否采用预应力，以及混凝土的强度应多少要考虑有几种等级的选择。

  下列有关共同管沟的信息谨供参考

  2、共同管沟的设计重点

  经由完善之系统规划及经济效益分析，决定路线（网）分布及收纳之管线种类及数量后即可开始进行共同沟之设计。共同沟主体为一箱涵或隧道结构收容特定之管线，除了主体结构之标准部（一般断面）外，为了管线之功能、配置及营运与安全之需求，必须配合设置许多设备及特殊部（断面变化及标准部以外之部分）设施（图八），这些设施设备与结构体于地质与地下水之环境下，需特别考虑与注意之状况即为共同沟之设计重点。此外于营运期间为降低或避免不同管线间之相互影响，维持管线之功能，亦为设计时需特别注意之处。

  就结构设计部份，应考虑下列重点：

  ① 软弱地盘之长期沉降

  由于共同沟为一线形（网状）结构，沉降可能造成线形坡度变化，对于重力流之管线（如污水管）产生影响。此外结构接头或伸缩缝处亦可能因差异沉降产生错位，导致渗水甚或管道内之管线挫屈。对于可能产生造成较大沉降之软弱地盘区域应特别注意。

  ②地下水位引致之上浮力

  共同沟为一箱型（管状）中空结构体，于地下水位较高，覆土较浅之区域需进行浮力检核，尤其于地下水位变化较大处，应特别注意。

  ③地震

  由1995日本阪神地震之经验可知，共同沟于有地震威胁之区域，其耐震设计为不可或缺之重要因素。进行耐震设计时除需考量当地之耐震设计规范外，由于管道为一较大区域之线型（网状）结构且深度较接近地表，其破坏原因较一般结构物不同之处，一为强烈之地震波引致之力学破坏，一为因地表破坏（变形），如地表断裂、滑动、不均匀沉降及液化等。

  于分析上之基本考量除地质条件外，一为垂直地表方向传递之剪?波所造成管道横断面之剪力变形（Racking），一为与管道轴向成45度交角传递之水平剪力波所造成结构体之挠曲及轴向变形。此外可以具可挠性之接头设计降低地表变形对管道结构产生之影响。

  ④液化

  由于共同沟之埋深一般而言皆位于液化可能发生之深度内（地表下20公尺），在经过疏松砂层且地下水位较高时，应对地层之液化潜能进行评估，根据当地耐震设计规范所规定之液化评估方式，对于具有液化可能之地层，进行地盘改良，避免因液化造成管道之破坏如结构体上浮，地盘承载力降低，或地表变位等现象。

  ⑤伸缩缝与防水

  共同沟之线形结构应于规范之长度内设置伸缩缝，以因应管道结构因温度变化、混凝土收缩、及不均匀沉?降等因素可能导致之变形，此外于特殊段、断面变化、及弯折处皆须设置伸缩缝。对于预计变形?可能较大处应考虑设置可挠性伸缩缝如软弱地盘、地质变化复杂及破碎带、潜在液化区等。伸缩缝之构造于管道之侧墙、中墙、顶版及底版处设置伸缩钢棒，并于该处管道外围设置钢筋混凝土框条，以利剪力之传递及防水，并设置止水带止水。

  管道结构应采用水密性混凝土并控制裂缝发生，外表使用防水膜或防水材聊保护，伸缩缝之止水带设计及施工应特别注意

  ⑥特殊断面

  特殊断面之设置为方?管线之布设与运作，包括管道分岔或交会部分、材料搬运口及通风口、电缆或管线接头、管类伸缩装置室、阀制装置室、集水井等处需设置此类一般较标准断面为大之特殊断面。应注意设置之目的及功能需求，如结构体之转角应符合管线之最小曲率半径，材料搬运口处应设置斜角避免损伤电缆，逃生口之安全考量，开口部应设于设计洪水位之上并设防止入侵与破坏设施，及人孔盖之设计必须防水等。必须外露于地表设施亦须注意美观。

  就设施与设备部分考量

  ①出入口、材料搬运口及通风口

  为管道内所收纳之管线之维修、检查或施工，需于共同沟适当间隔与地区设置人员进出与机具料件出入所需之出入口及材料搬运口（图九）。此外为排出共同沟内有害气体，补充新鲜空气及?温，共同沟内需交互设置自然通风口及强制通风口（图十）。开口之设置高程需满足设计规范内对于洪水高程之规定，以避免洪水进入损害管线。

  ②排水

  为排出共同沟内壁面之渗漏水，与由通风口及人员进出口进入之雨水及消防用水，需于共同沟内设置排水设施以避免造成管线之损害及人员作业时之危险。于管道内划分排水区段，选择最低点设置集水井及安装交互运转之沉水式泵浦排水。

  ③防灾及安全

  为预防或降低管道内设备发生火灾或其他灾害之可能性，以保护工作人员之安全，以及防止人为蓄意之破坏，需于管道内设置防火、防爆及防破坏设施。一般项目包括自动火警警报设备、瓦斯检知设备、异常进水警报设备、人员入侵监视设备、CO及CO2浓度检知设备（图十一）、消防设备、紧急电话及广播设备、紧急避难指示设备、与其他设施如防火门、防火壁等

  ④通风、照明、给水及受配电设备

  管线如电力或电信设备运转时将产生热量，污水管内之生化反应亦可能使周围温度升高及产生有害气体，或因其他原因产生之有害气体，皆须藉由通风设备排除及降温。此外为管道内人员作业需要及供应清扫及消防用水需设置照明与给水设备，照度一般而言需15Lux以上，接水点一般设置于人员出入口附近。受配电设备则为供应管道内之泵浦、风机、照明及插座等电力负载而设，可采用网路方式配电，分电盘设置于人员进出口，并设置柴油发电机或不断电系统，供紧急照明、排水泵浦、风机及监控设备使用。

  ⑤警报设备、标志及监控管理中心

  为防灾及安全所设之警报设备所侦测到之异状，需立即反应通知管道内之作业人员与监控管中心（图十二），作立即之应变。监控管理中心藉由计算机及远程遥控来监控共同沟内各项设备运转情形，达到环境质量维护及管理功能，一般设施包括广播系统、紧急电话系统、闭?电视系统、安全门禁系统、及环境监控系统。标志设施则为使管道内工作人员迅速明了所在位置及各项设备用途，以提高效率并减低灾害发生之机?而设置，一般项目包括导引标志、设备标志、管线单位标志、与注意标志。

  ⑥电磁电力干扰防护

  于共同沟内电力电缆（干扰者）及电信电缆（被干扰者）之长距离平行可能发生电磁电力干扰问题。电力电缆（高压电缆）所产生之电磁场对于电信系统将造成噪声，干扰电信系统之服务质量。干扰防范措施可以三种方式进行，其一为加强吸收配电系统的中性电流措施，二为加强平衡电力电缆及线路配置，三为加强遮蔽及接地设施。有关遮蔽措施可由三方面进行，如表四所述。此外应于管道内部设专供设备接地兼遮蔽用之裸铜线与高压电缆（图十三）。且任何通信线、信号线或控制线，不可与电力配电线配置于同一侧。非不得已时，电力用电线或电缆应设于管道底层。

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  电缆支架于隧道安装的问题

  在隧道内钻孔再用化学螺栓作为安装电缆支架的施工过程常因钻孔时碰到钢筋而使孔位产生偏移，或损毁钻头的问题，此外在钻孔时需又足够长度的电缆线供数支电钻同时使用，钻孔人员，支架搬运工人，焊工，固定支架的人员，数十人同时在隧道中工作，废气问题，饮水，吃饭，支架运输等在安全与质量上会有一定的隐忧，因此建议尽可能采用预埋件做为固定支架的方法。