浅谈城市道路与管线的相互影响及应对措施

王瑞

（上海营邑城市规划设计股份有限公司 上海市 200030）

浅谈城市道路与管线的相互影响及应对措施

王瑞

（上海营邑城市规划设计股份有限公司 上海市 200030）

随着城市的发展,城市地下管线建设面临越来越多的问题,分析和应对管线建设的问题尤为重要。就管线工程引起的道路反复开挖这个社会反响最大的问题,从管线规划和建设的角度分析问题的成因,并有针对性的提出改进方案。为城市规划设计和建设管理提供了有益的参考。

市政管线；城市规划；建设管理；城市道路；同步建设；综合管廊

0 引言

城市地下管线种类繁多,无论是供水、排水、燃气、电力、通信管线,还是热力、石油、化工等特殊管线,均是保障城市运行的重要基础设施。近年来,随着城市快速发展,地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸现。而城市道路重复开挖严重影响了城市运行秩序,这个长期困扰我们的顽疾一方面是由于城市发展和人居生活的需求而对市政管线所进行扩容,另一方面是由管线建设及管理方面的原因所引起。

由于城市地下管线涉及面很大,涉及到的系统众多,建设面临大量难题,且各类问题往往相互关联、相互牵制。为切实加强地下管线建设管理工作,2014年6月,国务院办公厅印发了《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》,提出了城市地下管线普查,综合管理信息系统以及地下管线综合规划方面的要求。

本文就管线工程引起的道路反复开挖这个社会反响最大的问题,从管线规划和建设的角度分析问题的成因,并有针对性的提出改进方案。

1 市政管线难题的成因

在目前的城市空间资源条件下,市政管线主要依附于市政道路排布。通过对上海市政管线的建设情况进行梳理和调研,从城市规划与建设管理的角度来解读,因管线工程引起的道路反复开挖,主要包括以下几种:

1.1 工程的衔接

上海市目前的市政建设流程惯例是工可阶段需要配套管线综合规划,对于一条道路工程来说,其综合管线规划布局以及数量规模是有充分论证和前期准备的,但仍有部分管线工程无法跟上道路施工的进度。究其原因,主要有管线建设资金计划、管线工艺技术、管线建设流程周期等问题。甚至也出现过个别极端的情况:一条道路开工,除了排水管道外,各类其他管线因各种原因都没有结合道路跟进敷设,等道路竣工后,不远处的地块相继开发,过阵子A地块要要配套供水敷设上水管经过此路段,过一阵子B地块要配套供气敷设燃气管经过此路段,又过阵子C地块要配套供电敷设电缆经过此路段……各类管线建设节拍不一致,与道路施工周期也不匹配,引起道路反复开挖。这种现象往往更多的发生在主干道、次干道,而开发地块周边的支路上情况相对乐观,因为沿支路走行的管线服务范围相对较小,服务对象较明确,一般都能结合地块开发和道路工程同步完成配套建设。干道是连接城市各主要分区的,以交通功能为主。干道的建设基于城市总体规划层面出发,要完善路网发挥干道的功能,为区域、市域的交通以及经济发展来服务。而目前,干道却也成为各类管线干线、总管的主通道。干道往往被定位为重大工程,从建设时序来说,其建设工期、通车时间节点也从交通的角度来考量,一般都比较紧凑,很难在工期上去配合一些附属的管线工程,工程衔接的难度往往更大一些。反过来看,管线先于道路实施同样不甚合理。比如某些管线工程里程较长,因各种原因不得不穿越某些虽有规划控制却尚未实施的道路区域,由于现场条件与后期道路工程的线型、标高等方面无法匹配,这种条件下的管线实施会对后续的道路路基处理,已建管线保护造成麻烦,甚至不得不对已建管线进行搬迁,增加工程投资。

1.2 配合重大工程而搬迁

由于地铁车站,隧道,高架路,原水总管,排水总管等市政重大工程的建设,需要对其涉及到现状地下管线进行搬迁。道路下的管线需要与其相交道路沟通和衔接,搬迁工程往往会引起大面积的线路割接以及周边管网的调度,不仅仅主体工程涉及的道路沿线管线需要配合搬迁,主体工程周边的其他道路也需结合工程一并实施,施工面的范围往往超出预期很多。以在建的上海市轨道交通18号线为例,该工程是一条上海市东部地区的南北向切向线,其在浦东新区穿行约30 km。18号线一期工程均为地下站,线路在浦东新区外环线南侧路段全线沿沪南公路走行。而在上世纪九十年代建成的上海市天然气主干网中有一路2.5 MPa高压管线也是沿沪南公路走行,并连通了浦星高压站与浦东东海天然气2.5 MPa管网。这路主干管负责接收东海平湖天然气和浦东LNG接收站天然气,输送至下游门站及管网,其对下游用户的用气安全和可靠起着非常重要的作用。规划轨交18号线与现状浦东2.5 MPa天然气主干管沪南公路段不约而同的在沪南公路并线走行。从国家规范、上海市规范来讲,天然气高压管线和轨交必须具有一定的安全距离。受该路天然气管线建设的时代所局限,当年的沪南公路定位是一条市郊公路,周边没有城市化,而这路燃气管建设时也不可能想到未来会与轨交、立交、高速公路等重大工程相遇相交,而且当时管道材质和管道外防腐采用的标准相较现在来说也已经落后了。经过分析,18号线工程中有7个车站的出入口通道和高压天然气管线相交；地铁线路与高压燃气管线重合约1 800 m左右（包括一处定修段出入段线）；有7个地铁区间段与高压燃气管线相交；另有12 km左右的地铁线路与高压燃气管线近距离平行。按照上海类似的工程控制要求,高压天然气管道（2.5 MPa, DN500）与轨交的防火安全保护间距为8 m,与周围建（构）筑物的防火安全保护间距为6 m。但结合国内外轨交与管道的情况,在轨道交通施工阶段及运营阶段无论怎么采取防护措施,光就管线防腐角度来说,依然难以保证天然气管道免受杂散电流的腐蚀。鉴于轨交施工及运营时期产生的杂散电流和扰动对天然气管道带来的影响,及沪南公路段高压天然气管道实际运行情况,各牵涉单位一致决定将位于沪南公路路段受轨交18号线影响的高压燃气管道进行整体搬迁,绕开与轨道交通18号线平行敷设的区段以消除安全隐患,高压燃气管搬迁里程达19.8 km左右。

1.3 管线的老化

据统计上海中心城区现状道路的开挖里程之中,将近有1/3归由于老旧管网改造。举个自来水方面的例子,目前,城投水务管网总长约16 164 km,其中市政道路管网主要以球墨铸铁管（64%）、灰口铸铁管（23%）和钢管（11%）为主；1970年及以前埋设的管线约占1.1%；1970年～1990年埋设的管线约占6.8%；1990年后埋设的管线约占92.1%。高危管线、隐患管线、落后管线总计5 051.9 km（其中高危管线指指服务年限超过50 a的管道和混凝土材质的管道；隐患管线指2000年后排设的白铁和塑料管道、UPVC管道以及服务年限在50 a以内但评分在20分以上的铸铁管道；落后管线指除高危管线、隐患管线外灰口铸铁管道）。目前主城区道路敷设的供水管网中仍有服务期限超过50 a和材质落后的管网。据统计,城投水务近年来年均地下管线维修次数3.6万起（其中寒潮期间维修次数约5千起）。经过大量数据分析,其中铸铁管漏损约占59%、白铁管漏损约占12%,UPVC管漏损约占10%；据统计2016年辖区内共发生12次影响较大的漏水或爆管,其中爆管管线平均服务年限为31.8 a,服役20 a以上的管线占比75%。管线材质和工艺左右着其稳定性,无论何种材质的管线,老化是无法回避的客观规律,事实证明及时改造供水旧管网,才能真正降低管网漏损率,提高用水效率,保障供水安全,推进节水型城市建设。但在目前的条件下,管网改造必需要对道路进行开挖,难以避免。

1.4 技术提升的需求

随着生产力的提升、技术的进步以及对环保的重视,现在我们所居住着的城市与十几年前、几十年前不可同日而语。就拿城市燃气来说,上海使用煤气始于1865年,英商就建成了上海最早的煤气厂。从20世纪三四十年代,杨树浦煤气厂和吴淞煤气厂先后建成投产,到1949年上海解放,全市年总供气量为2 983万m3,管线总长414 km,家庭用户1.74万户,民用煤气普及率仅为2.1%。在煤气正式供应上海到新中国成立前的84 a中,上海城市煤气的发展速度十分缓慢。相较于城市路网来说,燃气管网规模很小。解放后,上海先后对杨树浦煤气厂、吴淞煤气厂进行多次改建、扩建,又兴建了吴泾炼焦制气厂 (上海焦化总厂前身)、浦东煤气厂。以1989年与1949年相比,煤气居民用户数增长了75倍。上世纪90年代,浦东煤气厂二期工程,吴淞煤气厂扩建工程、石洞口煤气厂及上海焦化总厂“三联供”上马,使全市的煤气供应能力在1994年底达到日供818万m3,上世纪末实现了城市全气化。至此,上海的人工煤气管网基本成型,拥有人工煤气管近7 000多km。但是以煤炭为主的能源消费结构不但给本市的水陆交通运输带来巨大压力,而且还是造成大气污染的主要原因。鉴于环境保护以及能源结构调整等原因。本市各制气厂的制气设备将逐步到龄退役,而对燃气的需求量却逐年上升。由此,必然要求有新的气源来代替原有的人工煤气。而用绿色能源天然气逐步替代人工煤气不仅具有良好的经济效益和社会效益而且还能起到改善城市环境的作用,符合城市燃气可持续发展的要求。上世纪九十年代上海开始筹划实施东海天然气下游工程的建设,来自东海平湖的天然气正式开始向上海供气,至2000年,浦东地区实现管道燃气天然气化。之后, 2004年上海开始接收“西气东输”天然气,并与浦东地区东海天然气高压输配管道连通。此间,浦西地区也开始进入大规模天然气转换阶段。至2015年5月下旬,市北区域最后一批家庭用户完成转换,浦西地区天然气转换主体工程完美收官。上海天然气以浦东为起点,逐步转战浦西,并从城市外围逐渐过渡到中心城区。其间,上海先后引入了东海天然气、西气一线、西气二线、进口LNG(液化天然气)、川气和即将通气的江苏—崇明管道等天然气气源,形成了六大气源保障供应的格局。为确保天然气转换,上海在下游更新改造老旧地下管网近2 000 km,规模空前。生产力的提升,技术的进步是必然的规律,它直接提高了生活水平和环境质量,但在目前的城市基础设施条件下,管网改造势必需要对道路进行开挖,难以避免。

2 市政管线难题的应对

2.1 管线施工面超出主体工程的范围

对于重大工程引起的管线施工面超出工程范围的情况,规划和建设的原则主要考虑减少管线搬迁次数,缩短工程整体周期。管线一次性整体让出工程范围,可以为主体工程创造更好的施工条件进而总体加快工程进度,可以最大限度地减少来自主体工程的影响从而确保管线安全,并且减少管线回迁的次数,在总投资上具有一定优势。虽然扩大了施工影响面,但宏观来看利大于弊。

2.2 市政系统规划层面

在市政系统规划层面,在确保管线走廊安全的前提下,可考虑各种类管线的主干管（总管）主路管线分别选择不同的道路走行,避免各类干管选择同一道路,尤其是选择同一主干路。如此布置,一方面避免了各系统相互干扰（据国内专业机构检测分析,目前市政路网下的燃气管网受电力设施干扰尤其严重,电力设施和管道阴极保护装置之间的干扰电流也会形成相互影响,且造成管道腐蚀的主要原因就是杂散电流腐蚀）,提升了安全系数；同时也可以使交通主通道和管线主通道错位安排,尽量缓解管线工程对交通主动脉的压力。

2.3 市政道路下的规划管位布局

对于市政道路下的规划管位布局,根据GB50289-2016《城市工程管线综合规划规范》,管线自建筑线向外平行布置的次序宜为:电力、通信、污水、雨水、给水、燃气、热力、再生水。主要考虑的原则是浅埋—深埋的次序。当设计人行道和绿化带走廊宽度充裕情况下,各类管线一般都设置于人行道和绿化带内,无论施工还是检修养护,对车行交通的影响都不大；但是当设计人行道和绿化带走廊宽度小于3 m,体现在实际操作中通常将电力和通信管设置于两侧人行道,而将上水和燃气管敷设于非机动车道（三幅路和四幅路的道路）或是车道靠近侧石线的区域（单幅路和双幅路的道路）,见图1。其优点是通信管井和电力管井的沉降以及井盖损坏不会影响车行交通；缺点是电力排管箱体的宽度将近达到2 m,实施在人行道对行道树的种植非常不利,上水和燃气管线检修抢修、新开T接用户等施工均会占用车道,影响车行交通。个人主张推广电力、通信管位与上水、燃气管位互换,优化管线布局,减少车道开挖,缓解交通压力,见图2。因为相对来说,管井结构优化、井盖加固的技术难度远小于上水、燃气管线防腐和强化,成本也有绝对优势。

2.4 管线的建设管理

从建设管理的角度来看,理想的建设状态是管线工程结合道路同步。这就要求在规划管线规模、管径设置方面要严格遵循规划实施。同时也对各方的建设计划梳理,时间节拍组织,建设资金到位有更高的要求。目前上海市建设主管部门对管线单位的约束主要依靠《上海市挖掘城市道路管理规定》,《规定》对本市建设工程掘路管理实行严格限制、总量控制和综合平衡,优先安排综合掘路工程,重要城市道路掘路应当从严控制,并由市道路管线监察办公室负责监督。建设主管部门根据本市年度城市道路、轨道交通、各类管线等工程建设的需求和城市道路的现状,确定年度全市建设工程掘路施工面积控制总量平均指标,并按照建设工程综合掘路计划确定各区每个月的建设工程掘路施工面积日控制指标,定期向社会公布。规定提出建设单位申报项目计划时,应当具备建设工程规划许可条件并已列入年度指导计划。对新建、改建、扩建交付使用五年内或者大修竣工后三年内的城市道路开挖掘路处罚性加倍征收掘路修复费。为更大范围的减少反复开挖,可建议规划部门与建设部门合作制定年度计划与指标,在详细规划阶段开始拟定具体工程的时间节点,大幅度增加计划的提前量。

图1 常规道路管线布置图

图2 推荐道路管线布置图

2.5 综合管廊的应用

现阶段彻底根治道路反复开挖的方式就是建设地下综合管廊。地下综合管廊系统不仅解决城市交通拥堵问题,还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。此外,该系统还具有一定的防震减灾作用。地下综合管廊对满足民生基本需求和提高城市综合承载力发挥着重要作用,避免了由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰,保持路容完整和美观,降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用,保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。同时,也便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理,有效利用了道路下的空间,节约了城市用地,优美了城市的景观,减少架空线与绿化的矛盾。2015年国务院办公厅发布了关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见,目标是到2020年,建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营,反复开挖地面的“马路拉链”问题明显改善,管线安全水平和防灾抗灾能力明显提升,逐步消除主要街道蜘蛛网式架空线,城市地面景观明显好转。2015版的《城市综合管廊工程技术规范》提出,在交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以及配合兴建地下铁道、立体交叉等工程地段、在不宜开挖路面的路段、在广场或主要道路的交叉处、道路与铁路或河流的交叉处、需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路、道路宽度难以满足直埋敷设多种管线的路段,工程管线宜采用综合管廊集中敷设。新规范积极地推动我国综合管廊建设,对城市而言,管线入廊是必然趋势。

3 结语

上海的新一轮总体规划2016年～2040年的主导思想表达了尊重国际大都市发展的客观规律,注重底限约束保障城市安全运行,走创新、协调、绿色、开放、共享的城市可持续发展之路,规划提出了加大地下综合管廊“生命线”工程建设力度,提升地下综合空间管理水平的目标。城市发展的每个阶段都会面临难题,发生在每个国家均有类似的情况,这是必然需要面对的,无法避免。本文梳理市政管线方面的一些问题,建议优化市政管网的布局和管线排布的布局,建议管线和道路工程同步,建议大力推进管线入廊。希望对城市规划设计和建设管理有所借鉴作用。

TU992.2

B

1009-7716（2017）07-0106-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.031

2017-04-20

王瑞（1980-）,男,安徽宣城人,工程师,从事城市规划设计工作。