城市道路地下管線平面布置及豎向空間規(guī)劃設(shè)計重要性分析

年士磊+汪明

摘要：文章針對市政管線在設(shè)計改造過程中遇到的具體問題及建成運行管理維護中存在的問題進行分析探討，探討關(guān)于如何設(shè)計管線平面布置及管線綜合豎向，在保證科學(xué)合理、經(jīng)濟可行的前提下，盡量解決市政地下管線豎向頻繁沖突，保證建設(shè)管網(wǎng)功能能夠充分發(fā)揮，同時降低施工難度，整體節(jié)約工程費用的投入，方便后期管網(wǎng)運行管理。

關(guān)鍵詞：重力流管道；壓力流管道；豎向沖突；城市道路；豎向規(guī)劃；地下管線 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU984 文章編號：1009-2374（2017）07-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.069

隨著我國城市規(guī)模日益擴大，隨之而來的是道路建設(shè)大幅增加。道路是市政管線建設(shè)的主要通道，市政管線的合理布置能為居民生活便利提供保障。由于城市地下管線布置日益復(fù)雜且部分市政管線未能與道路同步實施使得城市道路經(jīng)常需要二次開挖，因此如何合理布置市政管線就顯得尤為重要。同時伴隨著城市化發(fā)展及市容建設(shè)要求，大量架空地上管線落地。大量專業(yè)管線及地下永久性構(gòu)筑不斷的建設(shè)完善，地下空間建設(shè)越來越擁擠，由于管線前期建設(shè)規(guī)劃不完善，缺少地下管線整體豎向規(guī)劃設(shè)計，造成后期管線建設(shè)存在大量豎向沖突問題。整體豎向設(shè)計即規(guī)劃設(shè)計人員站在城市地下管線整體全局考慮角度系統(tǒng)考慮，結(jié)合現(xiàn)狀地勢走向，管線功能性需求、施工難易程度及綜合經(jīng)濟投入角度，合理規(guī)劃布局，保證地下管網(wǎng)建設(shè)整體效益最優(yōu)化。

1 市政管線的功能作用

道路是各種地下市政管線布置主要通道，城市好比一個有機的“生命體”，各種地下管線好比城市生命體的血管，為城市生命體的日常運轉(zhuǎn)提供必要的水、能源、動力、通信保障，及時排除降雨及生活廢水，保障城市整潔合理有序運行。

市政管線通常包括市政排水（雨水、污水）、給水、電力、燃氣、熱力、弱電通信、交通設(shè)施路及燈照明等常規(guī)市政管線，結(jié)合不同具體工程特點可能涉及原油、中水及原水管等非常規(guī)管線。如何布置城市的血管是市政管線設(shè)計人員重要的工作內(nèi)容。

2 市政管線的平面布置考慮

市政管線平面布置應(yīng)結(jié)合道路紅線寬度、道路斷面、管線類型和數(shù)量以及周邊環(huán)境等因素綜合考慮：（1）滿足管道之間規(guī)范距離要求，規(guī)范是設(shè)計人員的綱領(lǐng)及準(zhǔn)繩，所有的設(shè)計作業(yè)均要求在規(guī)范允許范圍之內(nèi)；（2）平面設(shè)計應(yīng)盡量減少管線頻繁交叉，分支管線較多及抗壓能力弱的管道應(yīng)盡量向道路兩側(cè)布置，斷面較寬道路應(yīng)盡量雙側(cè)布置管道減少橫穿管線頻繁交叉及過路，保證道路工程質(zhì)量；（3）管線布置應(yīng)盡量避開行車輪跡線下，保證管線后期運行安全。道路斷面較寬的道路，管線布置應(yīng)盡量相對集中于道路兩側(cè)，為遠期可能建設(shè)管線留出空間，同時保證道路工程施工質(zhì)量；（4）管線平面布置須同時考慮工程施工的方便性、可行性，深挖管線應(yīng)盡量遠離道路兩側(cè)建筑基礎(chǔ)，確保道路兩側(cè)建筑安全。

3 城市管網(wǎng)的豎向規(guī)劃與建設(shè)現(xiàn)狀

地下管網(wǎng)豎向規(guī)劃設(shè)計對地下淺層空間開發(fā)利用非常重要，由于前期城市在建設(shè)過程的不夠重視，地下管線豎向規(guī)劃存在一系列問題。以濟南市地下管線建設(shè)規(guī)劃及現(xiàn)狀為例，濟南作為山東省省會城市，地下市政配套管網(wǎng)建設(shè)相對完善，通過多年來具體設(shè)計工作經(jīng)驗總結(jié)，濟南市地下管線豎向規(guī)劃及現(xiàn)狀存在以下問題：（1）整體系統(tǒng)性地下管網(wǎng)豎向規(guī)劃缺少，是城市地下管線空間建設(shè)混亂的根源；（2）專項管線規(guī)劃不完善或部分缺少，通常僅規(guī)劃管線路由及管徑，豎向設(shè)計僅提供原則性豎向設(shè)計要求，缺少地下管線豎向空間設(shè)計具體情況。多數(shù)情況管線需求由專業(yè)管線單位開會臨時決定建設(shè)與否；（3）已建成管線地下空間管線豎向高程劃分不合理，管線豎向沖突頻繁；（4）由于缺乏系統(tǒng)性管線綜合豎向設(shè)計規(guī)劃，不能在設(shè)計之前提前規(guī)劃各專業(yè)管線所處豎向高程空間。伴隨著地下空間開發(fā)強度越來越大及永久性構(gòu)筑物的不斷建設(shè)，特別是地下管廊及大管徑管線的建設(shè)，地下管線空間豎向沖突現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。新建管線施工難度越來越大，管線設(shè)計功能性得不到充分發(fā)揮。

4 綜合豎向規(guī)劃缺少帶來的具體問題

由于地下管線綜合豎向規(guī)劃設(shè)計缺少及不完善，在工程具體建設(shè)過程中帶來了一系列具體問題。

以雨污水為代表的重力流排水管線，由于整體豎向規(guī)劃不完善，管網(wǎng)在具體建設(shè)過程中由于建設(shè)過程時間先后順序不一致性及缺乏全局觀念，存在部分高程上下游無法正常順接，造成部分管段長時間積水無法排除，增加后期管道運行維護難度，同時易引起管道堵塞積淤，影響排水性能發(fā)揮?；蛘吖艿缆裨O(shè)較淺，沿線用戶無法正常排入。伴隨著一批城市綜合管廊等永久性大型地下構(gòu)筑的建設(shè)完善，缺乏地下管線豎向高程規(guī)劃帶來的管線豎向高程將會不可避免，大大增加了后期工程施工難度及建設(shè)與工程日常管理投入成本。

以壓力流為代表的給水、燃氣及熱力管線由于缺少管線豎向設(shè)計規(guī)劃，直觀認(rèn)為壓力流管道由于以外界額外提供流體運動動力不受管道高程影響，管線豎向設(shè)計以滿足規(guī)范要求最小覆土即可，具體施工時存在現(xiàn)狀管線高程沖突時，頻繁管道變線避讓，由于路段管線豎向設(shè)計覆土較淺，交叉管線豎向多有沖突，由于交叉管線頻繁變線避讓沖突管線高程，管網(wǎng)建成運行時額外增加許多阻力，造成后期管網(wǎng)難于平衡，不能達到理想設(shè)計流量，造成工程建設(shè)難于到達設(shè)計需求，特別對于支狀管網(wǎng)表現(xiàn)尤為突出，對于熱力管線由于熱漲應(yīng)力存在，頻繁管道高程豎向設(shè)計沖突及調(diào)整局部線形，將會造成大量管網(wǎng)系統(tǒng)局部應(yīng)力集中，增加管網(wǎng)損壞風(fēng)險。

以電力管溝/管束、綜合管廊及弱電管束為代表非動力管線，除建設(shè)管束外，多以大空間地下鋼筋混凝土永久結(jié)構(gòu)為主，占據(jù)地下空間豎向范圍較大，一旦項目建設(shè)后期改造可能性極低，由于管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃豎向缺少，對后期交叉管線建設(shè)將存在極大障礙，特別是以雨污水為代表的重力流管，嚴(yán)重影響管網(wǎng)性能發(fā)揮，同時增加管理運行成本。

如何避免上述存在的管線豎向沖突問題，保證市政管網(wǎng)在建設(shè)過程中保證以重力流為代表的排水管線上下游高程能夠順利對接，同時方便沿線用戶分支管線的順利接入；以壓力流為代表的給水、燃氣、熱力管線，保證管網(wǎng)建設(shè)過程減少管線豎向沖突，便于設(shè)計管網(wǎng)平衡使各路分支到達設(shè)計流量要求，減少以電力溝及綜合管廊為代表的非動力流管線，對重力流及壓力流管線的豎向沖突，如何解決上述存在問題是規(guī)劃設(shè)計人員需要思考的問題。

5 地下管線豎向規(guī)劃層次劃分及綜合豎向設(shè)計

城市道路地下管線占居地下空間豎向范圍通常為地面以下0～7米范圍空間。如何規(guī)劃各專業(yè)管線豎向?qū)哟畏植?，對減少管線豎向沖突，方便后期管理維護、維修及管線存在具有重要意義。結(jié)合管線建設(shè)后期改造難易程度、永久性、管線建設(shè)維修頻率。管線豎向?qū)哟蝿澐譃椋阂灾亓α鳛榇淼挠晡鬯芫€，通常為地下連通性區(qū)域管網(wǎng)，主干管通常匯水區(qū)域設(shè)計范圍較大，特別是污水管道，設(shè)計豎向深度以地下5～6米為宜，方便區(qū)域性匯水支干管道接入，匯水支管設(shè)計深度以地下3～4米為宜，方便沿線用戶接入。由于雨水管線豎向設(shè)計通常受臨近收納河道高程限制，設(shè)計豎向需結(jié)合現(xiàn)狀確定。由于重力流管道依靠自身重力流動，豎向規(guī)劃優(yōu)先確定雨污水管線豎向，其他管線豎向優(yōu)先避讓排水管線高程。

以壓力流為代表的給水、燃氣、熱力等管線由于不受重力限制，且后期維修改造相對頻繁，為減少管線豎向交叉頻繁沖突，方便后管線維修改造，設(shè)計深度以地下2.5～3.5米為宜，保證路段交叉順利橫穿。減少施工過程中的管線豎向沖突。

以弱電、路燈交通為代表的電力管束為代表的非動力流管線由于自身占有地下空較小且易于避讓其他管線，設(shè)計深度以地下1.0～1.5米為宜。以綜合管廊及大型地下電力溝為代表為地下管線導(dǎo)引通道，由于自身占有地下空間范圍相對較大，多為現(xiàn)澆鋼筋混凝土永久結(jié)構(gòu)，一旦建成，后期改造極為困難。地下豎向空間分布范圍以地下3～7米為宜，以方便路段雨污水及壓力管線橫穿減少管線沖突。管線豎向?qū)哟蝿澐譃楣芫€后期建設(shè)過程中減少路段管線豎向沖突提供原始根本保障。由于地下管線的復(fù)雜性，特別是交叉路口范圍為交叉管線匯集處，為了杜絕或減少不可遇見性的管線豎向沖突，管線綜合豎向規(guī)劃成為不二選擇。通過管線豎向綜合規(guī)劃設(shè)計，可以解決以下具體問題：（1）優(yōu)先保證排水管線整體豎向排水通暢，高程順接合理可行，避免管道積水積淤，方便后期管理；（2）壓力管道可以因綜合豎向規(guī)劃設(shè)計減少管線豎向沖突點，明確管線沖突點及局部阻力大小，而方便設(shè)計管網(wǎng)平衡使管網(wǎng)達到設(shè)計功能要求。對于熱力管線，由于減少管線豎向沖突點，減小管道因熱漲應(yīng)力造成局部損壞風(fēng)險；（3）管線綜合豎向設(shè)計明確不同管線在豎向空間相對管線，明確各管線施工相對順序，為遠期規(guī)劃建設(shè)管線的預(yù)留預(yù)埋管線提供科學(xué)合理空間位置保證，避免路面反復(fù)二次開挖，節(jié)約工程總投入，保證道路建設(shè)質(zhì)量，確保道路交通順暢。

6 結(jié)語

基于以上分析可知，市政道路地下管網(wǎng)豎向規(guī)劃設(shè)計是必要可行的，通過地下管網(wǎng)豎向規(guī)劃設(shè)計可以杜絕排水管網(wǎng)高程順接不暢，影響排水性能發(fā)揮，減少專業(yè)管線豎向沖突，減少管網(wǎng)阻力便于壓力管道的管網(wǎng)平衡，同時節(jié)約運行管理成本，為非同步時建設(shè)的管線預(yù)留預(yù)埋提供科學(xué)合理可行的豎向位置空間，減少工程后期施工難度，節(jié)約工程建設(shè)總投資。

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作者簡介：年士磊（1981-），男，安徽蚌埠人，濟南城建設(shè)計研究院有限責(zé)任公司工程師，國家一級注冊建造師（市政），國家注冊公用設(shè)備工程師，研究方向：市政給排水工程設(shè)計及市政綜合管線工程設(shè)計。

（責(zé)任編輯：王 波）