市政工程管線綜合優(yōu)化研究

周 佳 宋 瀛

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300051)

·市政工程·

市政工程管線綜合優(yōu)化研究

周 佳 宋 瀛

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300051)

簡述了市政工程管線綜合設(shè)計的概念，對管線綜合優(yōu)化設(shè)計的目標和原則進行了介紹，并詳細分析了管線綜合設(shè)計中交叉口的豎向優(yōu)化設(shè)計的原則與方法，對管線綜合設(shè)計的進一步研究有重要意義。

管線綜合，設(shè)計，市政工程，規(guī)劃

0 引言

在我國，早在1988年文物考古部門就在戰(zhàn)國陽城遺址考古中發(fā)現(xiàn)了一條距今約2400年的陶制供水管道，當時出土約有500 m，并且間隔30 m～50 m設(shè)有一個三通管。從這些古代時期中外遺址來看，管道布設(shè)已經(jīng)具有了明顯的管道綜合設(shè)計的雛形。雖然我國管道綜合設(shè)計有著悠久的歷史，但是在當前的城市建設(shè)過程中，由于管線綜合設(shè)計存在著理論和方法上的不盡完善，所以給管線綜合設(shè)計施工帶來了不小的人為干擾，也就造成了不必要的財力、物力和人力損失。因此，進行市政工程管線綜合優(yōu)化研究顯得十分必要。

1 對管線綜合的認識

1)管線綜合。

一般來說，所謂的管線綜合就是指在市政設(shè)計施工中按照一定的規(guī)劃設(shè)計理論和方法，把各種管線有機地綜合在一起(一般通過共同溝的形式)以達到合理利用空間，提高空間利用效率，減少工程量的目的。

2)管線綜合設(shè)計。

市政工程管線綜合設(shè)計，指的是在保證各種不同單體管線的技術(shù)要求前提下，結(jié)合城市道路橫縱切面特點和其他各種自然條件以及施工技術(shù)，對道路地下空間中的各種工程管線進行空間位置的合理布置。使得管線綜合設(shè)計既能符合當前的工程技術(shù)標準和要求，又能滿足未來城市規(guī)劃發(fā)展的客觀需要。

2 市政工程管線綜合優(yōu)化的途徑——管線綜合優(yōu)化設(shè)計

1)管線綜合優(yōu)化設(shè)計分析。

針對常規(guī)管線設(shè)計存在的問題，管線綜合優(yōu)化設(shè)計有針對性地提出了兩個目標和四個原則。

a.兩個目標。

第一,在確保管線必要的覆土深度的基本前提下，最大限度地減小其埋設(shè)深度。

第二,在滿足不同管線間最小凈距的前提下，管線盡量不要布設(shè)在機動車道的正下方，若著實無法避免則應該盡量避開車轍部位，最大限度減少車輛通行時的壓力給管道造成破壞。

b.四個原則。

第一,充分掌握城市建設(shè)的整體規(guī)劃和建設(shè)現(xiàn)狀，明確二者與管線綜合設(shè)計的必然關(guān)系，找出二者對管線綜合設(shè)計的影響因素，確保設(shè)計與城市規(guī)劃和建設(shè)現(xiàn)狀有機結(jié)合，避免設(shè)計工作結(jié)果孤立和片面。

第二,要在設(shè)計前對相關(guān)法律法規(guī)、政策文件和管線特殊要求充分了解，確保管線綜合設(shè)計有法可依，結(jié)果符合相關(guān)政策規(guī)定,以及各種管線綜合技術(shù)規(guī)范要求。

第三,管線綜合設(shè)計和城市規(guī)劃設(shè)計必須同步進行，二者相輔相成、缺一不可。必須強化管線設(shè)計的意識，避免出現(xiàn)主體工程已基本竣工，但是管線設(shè)計才剛開始，甚至還沒有起步的情況出現(xiàn)。

第四,對設(shè)計地段現(xiàn)有的管線信息進行全面、準確的收集，尤其是其中的地下管線部分，確保為設(shè)計工作提供準確的現(xiàn)狀信息。通過準確的現(xiàn)狀信息支撐，確保設(shè)計成果符合現(xiàn)場的實際情況，避免在實際施工中出現(xiàn)施工圖和現(xiàn)場情況不相符的現(xiàn)象，進而臨時修改造成不必要的人力、物力以及財力損失，影響施工進度和效益。

2)管線綜合設(shè)計中交叉口的豎向優(yōu)化設(shè)計。

交叉口的豎向優(yōu)化設(shè)計是管線綜合設(shè)計中的一個極其重要的組成部分。由于交叉口時常是處于城市交通的關(guān)鍵位置，因此，這一特殊位置的管線綜合設(shè)計的好壞對于交通和管線自身的安全運行都具有重要影響，所以交叉口的管線綜合豎向優(yōu)化設(shè)計顯得十分重要。

a.設(shè)計原則。

第一，盡量減小管線的埋設(shè)深度。一方面這既可以減小施工工程量，從而降低成本；另一方面，在地下水位高的地方還可以有效減小地下水對埋藏后的管線的腐蝕作用。

第二，盡量減少不必要的管道彎曲。在交叉口管道施工中，出于實際地形的制約，往往需要進行管道彎曲，而彎曲對于壓力管道來說會使其傳輸中的能量有所損失，不但會增加運營的成本，還會增加施工難度，提高施工成本。

第三，要有超前的規(guī)劃意識，設(shè)計既要滿足近期的需要，又要為遠期發(fā)展留下空間。

第四，要注重地下空間的合理利用，交叉口處往往空間有限，設(shè)計工作中一定要注重對空間的合理利用。

第五，不同管線之間的水平凈距和垂直凈距必須符合《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》中最小凈距的要求。對于特殊管線，還要滿足其專業(yè)的規(guī)范指標要求。

第六，條件允許的地方交叉口處盡量采用綜合溝敷設(shè)，這樣既可以節(jié)約空間，又便于日后維護和維修。

b.設(shè)計方法。

第一，最小埋深法。該方法是指在交叉口豎向設(shè)計時，首先保證重力流管道(雨、污水管道)按照單體管線的專業(yè)要求確定其最小埋設(shè)深度，再依次確定交叉口處空間范圍內(nèi)管線交匯點各種管線的埋設(shè)深度；對于確定非重力流管線交叉點埋設(shè)深度時，處于上層的管線按照該管線的最小埋設(shè)深度埋設(shè)，在此前提下再來確定下層管線的埋設(shè)深度；當出現(xiàn)重力流管線和非重力流管線埋設(shè)高程沖突時，要按照重力流管線優(yōu)先的原則來處理?；谧钚∩盥穹ǖ脑瓌t，在實際操作中各種管線交叉時的最小垂直凈距形成了一個相對定值，如表1所示。

表1 管線交叉時的最小垂直凈距

第二，逐層遞進法。該方法是指在交叉口管線綜合豎向設(shè)計時，把在該處匯集的各種管線按照性質(zhì)不同進行分類，自上而下地為不同的管線設(shè)置獨立的空間層。而其中的重力流管線的埋設(shè)深度要按照單體管來確定，不應擅自更改，非重力流管線與重力流管線沖突時須避讓。計算機三維效果圖如圖1所示。

第三，綜合平衡法。這一辦法是指當管線穿越道路交叉點時，把最小埋深法中距離較近的多個彎曲合并為同一個彎曲，將逐層遞進法中可以合并的獨立空間合并成一個公共空間。最小埋深法能實現(xiàn)地下空間的最大節(jié)約化，但卻是以增加施工難度和管網(wǎng)運營費用為代價；而逐層遞進法可以降低施工難度和管網(wǎng)運營費用，但必須增加管線埋深進而占用更多空間資源。綜合平衡法是將以上兩種方法綜合利用，既能盡量減小管線埋深，盡可能多的節(jié)省地下空間資源；又能做到每種管線在穿越交叉點時彎曲最小，便于施工。從其效果圖來看，綜合平衡法使得各種管線在有限的地下空間中有序排列，顯得規(guī)整合理(如圖2所示)。

3 結(jié)語

管線綜合設(shè)計是當前的市政工程中管線規(guī)劃的一個新的設(shè)計理念。它彌補了傳統(tǒng)常規(guī)設(shè)計的不足，在目前的管線設(shè)計中優(yōu)化設(shè)計充分考慮到了管線性質(zhì)、城市發(fā)展現(xiàn)狀、未來的發(fā)展空間，以及法律法規(guī)、政策等各種各樣的影響因素，是一種全面、客觀、科學的設(shè)計方法。這一方法是一種集合了城市空間學、規(guī)劃學、管理學、工程經(jīng)濟學的充分體現(xiàn)了現(xiàn)代城市建設(shè)的新理念和新方法，是我國市政工程中管線綜合設(shè)計的可取方法。

[1] 劉寶輝.市政工程管線綜合優(yōu)化研究[D].西安：西安建筑科技大學，2010.

[2] 王秋平，劉寶輝，張 琦.市政工程管線綜合豎向規(guī)劃的快速解決方案[J].科技進步與對策,2009，11(26)：77-78.

The comprehensive optimization research on municipal engineering pipeline

Zhou Jia Song Ying

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

This paper simply discussed the comprehensive design concept of municipal engineering pipelines, introduced the goal and principle of pipeline comprehensive optimization design, analyzed in detail the vertical optimization design principles and methods of intersection in pipeline comprehensive design, had important significance to further research on the pipeline comprehensive design.

pipeline comprehensive, design, municipal engineering, planning

2015-01-12

周 佳(1983- )，女，工程師； 宋 瀛(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0219-03

TU990.05

A