共同溝的規(guī)劃與設計2

1、共同溝的規(guī)劃與設計摘要 共同溝之設置為現代化城市地下空間 利用的重要課題之 一。良好的共同溝工程須經由完善之規(guī)劃程序，配合都市發(fā)展 的需要，結合跨 a域之工程專業(yè)設計及高質 量之施工作業(yè) 方可完成。共同溝除可提升城市居民之生活質量，亦兼具防災 與整合城市地下空間使用及管 理之效能。然地下管線種眾 多 且特性各 M,埋設深 度 與結構尺寸 不 同，配合都市發(fā) 展所需 共同溝之布設方式、密 度與預設空間及結構形式皆須 于規(guī)劃設計時縝密考量。本文將介紹都市共同溝規(guī)劃設計之 流程與 方法及考 量 重點。關鍵詞：共同溝；規(guī)劃設計；干 管；電纜溝；支管；電磁電 力干擾防護；特殊斷面 前言都市 地下空間之

2、利用近 年來于國內已引起相當之關注。于人 口密 集之都市內，各種地下管線之設置與維修，甚至災后之彳復建,常因主管機關 不同，財務 狀況 不一，缺乏相互間協調 及 完善之長期營運計劃，造成城市道 路經常處于施工 狀態(tài)下。 因施工時造成之市容影響及交通 不便所引致之無形損 失，對 都市長期發(fā)展及市民生活皆產生負面影響。此外于城 市大眾運輸及地鐵建設時，亦常因地下管線之布設 狀況復雜與紀金錄不 全，增加施工困難 度，及因地下管線問題引致之工程災變可能性。如何解決上述地下管線引致之問題，已逐漸 引 起工程界之注意。共同溝（綜合管 廊、共同管道）系統(tǒng)將都市維生管線及其它 地下管線作一系統(tǒng)化之合并與管 理

3、，收納之管線包括電 力 、 電 信、上水（自 來水）、下（污）水、瓦斯（天然氣）、油 管等。 由主管機關提供道路上方及下方設置共同溝所需之空 間，構筑結構體容納雨種以上之地下管線并根據都市長期發(fā)展預估提前投資，預 留 發(fā)展空間及維修所需之空間，使作業(yè) 時減少影響地面活動，維持市容之美觀及提升市民之生活質 量。雖然共同溝有眾多優(yōu)點， 但是設置時所可能遭遇之困難仍 不 可輕忽。 由于共同溝建設費用龐大， 且效益非明顯 立即可期，可能造成都市發(fā)展時之重大財務負擔及投資時之考 量。 此外 地下管線之特性各 M ,工程及設置所需之條件不盡相同，共同置于同一管道內可能相互影響，如電 力 線產生之磁場可能

4、對電信訊號產生干擾，或如下水管線為順向收集至終端處理，一般皆采重 力流 之設置，考慮水 力坡降于下游段埋深較大，對于非水 力管線如電信或電 力管線是否適宜合并，仍需 視個案考量，于規(guī)劃設計之初即需將此«問題解決，方可發(fā) 揮共同溝之預定功能。共同溝之設置亦可 降 低天災時管道內各種管線之損害，減少災后彳復舊之之費用及縮短工期。近 年來 國內各大都市皆有地鐵建設之計劃， 于地鐵建設時同時考慮進行共同溝之設置或 與地鐵共構應為都市發(fā)展之方向。歷史簡述 共同溝之應用最早源于十九世紀，法國巴 黎于市區(qū)內之主要 道路下設置圓形下水道，并將上水、電信及壓縮空氣等管線 納入其中（圖一）。其后于 18

5、61年英國 偷敦設置半圓形之 共同溝，同時收納瓦斯管、上水管、污水管、電 力 及電信管 線等（圖二）。德國漢堡市于 1890 年 設置矩形共同溝，收 容電 力、電話、上下水道及瓦斯與暖氣管（圖三）。然初期 因技術尚未臻成熟，容 易發(fā)生問題，發(fā)展受到限制。二十世 紀間美國、蘇俄與日本亦開始發(fā)展，尤其蘇俄采用預鑄構件 方式，施工快速。1995 年 日本阪神地震， 造成災區(qū)停水斷電， 日本政府全力搶 修，仍 屣經一至二月方才恢彳復大部分地區(qū)之供電供水。唯有 當時該區(qū)內長度 約有八公 里之共同溝及四公 里之供給管道 內之管線幾乎沒有損傷。僅共同溝結構體壁面發(fā)現裂縫與于 接縫處產生 漏 水現象。共同溝于

6、地震期間提供內含管線之防災及都市減災功能可 M 一斑。臺灣地區(qū)于1990年代開 始進行共同溝建設工作，至今于臺北及高雄地區(qū)已完成數條 路 線，并有其它 數 個都會區(qū)已開始進 行規(guī)劃設計中。 系統(tǒng) 規(guī)劃及調查 共同溝系統(tǒng)之組成包括干管（圖四）與供給管，供給管又分 為支管、電纜溝與 C.C. Box （ Community, Communication, Compact-Cable-Communication Box ）（ 圖五 ） ， 干管一般 設置于道 路下方，供給管則位于人行 道下方。于規(guī)劃之初需 先進行一系 列之調查，收集所需之資 料以供規(guī)劃 參考。一般必要之調查包括地形、地質、地下水、沿

7、線之地下 結構物及 管線外，土地使用情形及道路交通 量調查亦需一并進 行。 共同溝系統(tǒng)主要是配合都市發(fā)展與管線發(fā)展而布設，可為大 區(qū)域之網 路 系統(tǒng)或局部地區(qū)之封閉系統(tǒng)，而各種地下管線均已有其獨 立之系統(tǒng)網路，共同溝系統(tǒng)系將現有及未來將布設 之管線系統(tǒng)經由科學方法整合，求得最佳化之設計。故系統(tǒng) 規(guī)劃之第一步為界定管道收容之對象，從技術、經濟、財務 與管 理上尋求最佳化之規(guī)劃結果，工作 流程圖詳圖 六。 局部地區(qū)之封閉系統(tǒng)由于影響范圍較小， 收容管線之目標較為明確， 于規(guī)劃時期所需之工作項目及范圍一般較大區(qū)域之 網路 系統(tǒng)少，共同溝網 路系統(tǒng)規(guī)劃作業(yè)環(huán)節(jié)之工作方法重點 如下：1. 現況調查 除前

8、述一般必要之調查項目外，規(guī)劃區(qū)域及附近相關之都市 計劃與發(fā)展計劃、道路 交通之使用與施工挖掘情形、與道路 下方之設施皆需進行調查與整 理，提供 路網方案研擬之# 考。2. 需求預測 根據現況調查所得之資 料研擬規(guī)劃區(qū)域內管線需求預測，協調各管線之主管機關及事業(yè)單位 參與共同溝系 統(tǒng)設置之意 愿，及了解各管線未 來之發(fā)展計劃，根據未 來 都市發(fā)展之規(guī)戈山訂定管線短、中及長期之需求與未 來可能 發(fā)生之困難與 解決方法。3. 基本（ 路 網）方案 基本方案首要需先決定系統(tǒng)之基本目標，收容型式及管線«別與設置條件。共同溝之設置條件內容如表一所示。 共同溝 系統(tǒng)規(guī)劃之原則可就干管之共同溝與支管

9、之共同溝分別進行，其評估之項目如表二所示。就個別評估項目設定評估指 針進 行量 化之評估。4. 路 網方案研擬根據以上資料收集及項目評估之結果，選擇可 行路 線進行路網方案之研擬， 依據各方案之效益評估結果， 擬定 路網方案 及替代方案。效益評估之重點包括交通之延滯、道路維護、 及管線 更新維修等。 路網方案研擬時應注意是否就可行路 線 加以選擇 串耳箭、干管與供給管系統(tǒng)之整合、及系統(tǒng)與相關計 劃之整合和干管與新市鎮(zhèn)之整合等。 作業(yè)時之評估指針建議 如表三所示，并將各指標以 量 化方式進 行總體評估，選出最佳及可 行 之替代方案。于路網方案研擬同時，亦可進行 方案經濟效益與投資方式之評估，將所

10、有相關之 參數評估綜整以收益與成本方式（益本 比） 加以比較，作為方案選擇之參考。5. 概 念設計 根據以上所決定之路 網方案及管線收容之對象與型式，進行 共同溝之概 念 設計。概 念設計之主要內容包括干管及供給管之線形大樣（平面及縱剖面），標準斷面之基本構想（管線 之種I®及數量），及施工方式之建議（盾構、場鑄箱涵、預 鑄方式）（圖七）。6. 分期計劃與實施計劃根據 路網建設之規(guī)模、 重要性與急迫性， 配合重大市政建設、管線需求及 路段串聊，擬定建設之短、中、長期計劃，并配合分期建設計劃，訂定實施計劃，其內容包括建設之財源及 經費分攤方式、管理 維護辦法、實施步驟、施工構想、信息

11、系統(tǒng)之建 立、及定期之系統(tǒng)檢討設計重點 經由完善之系統(tǒng)規(guī)劃及經濟效益分析， 決定路線（網） 分布 及收納之管線種及數量 后即可開始進 行共同溝之設計。共同溝主體為一箱涵或隧道結構收容特定之管線，除 了 主體結 構之標準部（一般斷面）外，為 了管線之功能、配置 及營運 與安全之需求，必須配合設置許多設備及特殊部（斷面 變化及標準部以外之部分）設施（圖八），這些設施設備與結 構 體于地質與地下水之環(huán)境下，需特別考慮與注意之狀況即為共同溝之設計重點。此外于營運期間為 降 低或避免 不同管線 間之相互影響，維持管線之功能，亦為設計時需特別注意之 處。就結構設計部份，應考慮下 列 重點：1. 軟弱地盤之

12、長期沉 降由于共同溝為一線形（網狀）結構，沉 降 可能造成線形坡度 變化，對于重 力流 之管線（如污水管）產生影響。此外結構接頭或伸縮縫處亦可能因差昇沉降產生錯位，導致滲水甚或管道內之管線挫屈。對于可能產生造成較大沉降 之軟弱地盤 區(qū)域應特別注意。2. 地下水位引致之上浮 力共同溝為一箱型（管 狀）中空結構體，于地下水位較高，覆土較淺之區(qū)域需進行 浮 力檢核，尤其于地下水位變化較大處，應特別注意。3. 地震由 1995 日本阪神地震之經驗可知，共同溝于有地震威脅之 區(qū)域，其耐震設計為 不 可或缺之重要因素。進行 耐震設計時除需考 量當地之耐震設計規(guī)范外，由于管道為一較大區(qū)域之線型（網 狀）結構

13、且深 度較接近地表，其破壞原因較一般結 構物 不同之處，一為強 烈之地震波引致之 力學破壞，一為因 地表破壞（變形），如地表斷 裂、滑動、 不均勻沉 降及液化于分析上之基本考 量 除地質條件外，一為垂直地表方向傳遞之剪力波所造成管道橫斷面之剪 力變形 ( Racking ) ，一為 與管道軸向成 45 度 交角傳遞之水平剪 力波所造成結構體之撓曲及軸向變形。此外可以具可撓性之接頭設計 降 低地表變 形對管道結構產生之影響。4. 液化由于共同溝之埋深一般而言皆位于液化可能發(fā)生之深度內( 地表下20 公尺 ) ，在經過疏松砂層且地下水位較高時， 應對地層之液化潛能進行評估，根據當地耐震設計規(guī)范所規(guī)

14、 定之液化評估方式，對于具有液化可能之地層，進行地盤改 良，避免因液化造成管道之破壞如結構體上浮，地盤承載 力 降低，或地表變位等現象。5. 伸縮縫與防水共同溝之線形結構應于規(guī)范之長度內設置伸縮縫，以因應管道結構因溫 度 變化、混凝土收縮、及不 均勻沉 降 等因素可能導致之變形，此外于特殊段、斷面變化、及彎折處皆須設置伸縮縫。對于預計變形量 可能較大處應考慮設置可撓性伸縮縫如軟弱地盤、地質變化復雜及破碎帶、潛在液化區(qū)等。伸縮縫之構造于管道之側墻、中墻、頂版及底版處設置伸縮鋼棒，并于該處管道外圍設置鋼筋混凝土框條，以利 剪力 之傳遞及防水，并設置止水帶止水。管道結構應采用水密性混凝土并控制 裂

15、縫發(fā)生，外表使用防水膜或防水材料 保護，伸縮縫之止水帶設計及施工應特別注6. 特殊斷面特殊斷面之設置為方 便 管線之布設與運作，包括管道分岔或交會部分、材 料搬運口及通風口、電纜或管線接頭、管 伸 縮裝置室、閥制裝置室、集水井等處需設置此W 一般較標準斷面為大之特殊斷面。 應注意設置之目的及功能需求， 如結 構 體之轉角應符合管線之最小曲 率半徑，材料 搬運口處應設置斜角避免損傷電纜，逃生口之安全考 量 ，開口部應設于設計洪水位之上并設防止入侵與破壞設施，及人孔蓋之設計必 須 防水等。必須外 露 于地表設施亦須注意美觀效果。就設施與設備部分考 量1. 出入口、材 料 搬運口及通風口 為管道內所

16、收納之管線之維修、檢查或施工，需于共同溝適當間隔與地區(qū)設置人員進出與機具 料 件出入所需之出入口 及材 料搬運口（圖九）。此外為排出共同溝內有害氣體，補充新鮮空氣及降 溫，共同溝內需交互設置自然通風口及強制通風口（圖十）。開口之設置高程需滿足設計規(guī)范內對于洪水高程之規(guī)定，以避免洪水進入損害管線。2. 排水為排出共同溝內壁面之滲漏 水，與由通風口及人員進出口進入之雨水及消防用水， 需于共同溝內設置排水設施以避免造成管線之損害及人員作業(yè)時之危險。于管道內劃分排水區(qū)段，選擇最低點設置集水井及安裝交互運轉之沉水式泵浦排水。3. 防災及安全為預防或 降 低管道內設備發(fā)生火災或其它災害之可能性，以保護工作

17、人員之安全， 以及防止人為蓄意之破壞， 需于管道 內設置防火、防爆及防破壞設施。一般項目包括自動火警警報設備、瓦斯檢知設備、昊常進水警報設備、人員入侵監(jiān)視設備、 CO 及 CO2 濃度檢知設備（圖十一）、消防設備、緊急 電話及廣播設備、 緊急避難指示設備、 與其它設施如防火門、防火壁等。4. 通風、照明、給水及受配電設備管線如電 力 或電信設備運轉時將產生熱 量 ，污水管內之生化 反應亦可能使周圍溫 度 升高及產生有害氣體，或因其它原因 產生之有害氣體，皆須藉由通風設備排除及 降 溫。此外為管道內人員作業(yè)需要及供應清掃及消防用水需設置照明與給 水設備，照 度 一般而言需 15Lux 以上，接水

18、點一般設置于人員出入口附近。受配電設備則為供應管道內之泵浦、風機、 照明及插座等電 力負載而設，可采用網 路 方式配電，分電盤 設置于人員進出口，并設置柴油發(fā)電機或 不斷電系統(tǒng)，供緊 急照明、排水泵浦、風機及監(jiān)控設備使用。5. 警報設備、標志及監(jiān)控管理 中心 為防災及安全所設之警報設備所偵測到之 H狀，需 立即反應通知管道內之作業(yè)人員與監(jiān)控管理中心（圖十二），作 立 即 之應變。監(jiān)控管理中心藉由計算機及遠程遙控來 監(jiān)控共同溝 內各項設備運轉情形，達到環(huán)境質量維護及管 理 功能，一般設施包括廣播系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、閉 路 電視系統(tǒng)、安全門禁系統(tǒng)、 及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。 標志設施則為使管道內工作人員 迅 速明了所在位置及各項設備用途，以提高效率 并減低災害 發(fā)生之機 率 而設置，一般項目包括導引標志、設備標志、管 線 單位標志、與注意標志。6. 電磁電 力 干擾防護 于共同溝內電 力 電纜（干擾者）及電信電纜（被干擾者）之 長距寓隹平行可能發(fā)生電磁電 力干擾問題。電 力電纜（高壓電 纜）所產生之電磁場對于電信系統(tǒng)將造成噪聲，干擾電信系 統(tǒng)之服務質量。干擾防范措施可以三種方式進行 ，其一為加強吸收配電系統(tǒng)的中性電 流 措施，二為加強平衡電 力電纜及 線路配置，三為加強遮蔽及