摘要:综合管线是市政道路的重要组成部分,本文以金霞经开区的综合管线设计为例,介绍并研究园区范围内路幅宽18m和26m市政道路的综合管线设计,探讨水、电、气等综合管线的预留口设计,总结出较合理的做法,以供参考。
关键词:综合管线;预留口;给水排水;市政工程
金霞经开区位于长沙市城北,园区南起捞刀河,北至沙河,西临湘江,东至规划中的长青路,占地面积约84km2,是长沙跨境电商物流通关核心区、“陆港型国家物流枢纽”的核心区,也是湖南省唯一集“水、陆、铁、管、临空”五元化网络交通运输优势于一体的综合性现代物流园区。
园区主干路网已基本建成,其南、北向主要市政道路有芙蓉北路、开福大道、中青路;东、西向主要市政道路有兴联路、冯蔡路、青竹湖路等。园区待建道路路幅宽有18~80m,但鉴于近期建设的道路以城市次干道及支路为主,本文以路幅宽18m和26m的市政道路为例,分析综合管线的设计,并进行研究与探讨。
一、市政道路综合管线概述
(一)市政道路综合管线的介绍
市政道路综合管线主要包括给水管、排水(雨水、污水)管、电力管、燃气管、路灯和交安管、弱电管道等,随市政道路敷设,承担道路两厢产业项目、商住用房的各种能源输送、信息传输以及废污排放,是城市基础设施的重要组成部分。如果说市政道路是城市的“骨架”,那综合管线就是城市的“血管”,是提供各项基础服务的“生命线”。因此,科学设计的综合管线既能满足周边项目的使用需求,还能通过合理设置预留口避免反复开挖路面,延长市政道路的使用寿命。
(二)综合管线敷设形式的比较
目前,综合管线的主要敷设形式包括综合管廊布置以及管道直埋两种。
综合管廊是指在城市地下建造一个隧道空间,将综合管线集中敷设在内,实施统一规划、设计、建设和管理的管线廊道。与管道直埋相比,综合管廊具有以下优点:第一,充分发挥道路的使用功能。综合管廊可以避免由于敷设和维修地下管线而频繁挖掘道路的问题,同时还能消除强、弱电线路在城市上空布下的“蜘蛛网”及地面竖立的各类杆塔等,解决了架空线与园林绿化的矛盾,能显著改善城市风貌。各类市政管线紧凑架设在综合管廊内,实现了管线的“立体式布置”,减少了地下管线的占地面积,节约了城市用地。第二,确保综合管线的平稳运行,减少后期维护费用。地下管线被综合管廊保护起来,可以避免土壤和地下水对管线的腐蚀,延长管道的使用寿命。此外,维护管理人员可定期进入综合管廊检查和维修,确保各类管线的运行安全。由于各种管线的增减、维修都可以直接在综合管廊内进行,可以大幅减少路面重复翻修和综合管线的维修费用。
但是,综合管廊也存在一些缺点:首先,综合管廊投入的资金巨大,但盈利能力不足。综合管廊的工程造价高、建设周期长,收益主要体现在长期运行带来的低成本优势以及项目之外的社会效益,短期内收益并不明显。目前国家明确综合管廊实行有偿使用制度,入廊管线单位应向管廊建设运营单位交纳入廊费和日常维护费;明确综合管廊有偿使用费主要由市场形成价格机制,可实行政府定价或政府指导价,且明确综合管廊有偿使用费的构成及影响因素。高昂的建设费用以及后期运维费用压力过大。新项目的资金来源主要是财政拨款以及政府专项债,而综合管廊暂时通过收取管线单位的“入廊费”“日常维护费”实现营收,金额不足以覆盖财务成本,项目的社会效益高但经济效益低。其次,综合管廊的规划建设难度大。根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015),综合管廊工程结构设计使用年限为100年。这就要求在设计之初,做好未来50年乃至更长时间的管线发展规划。既不能因为预留空间不足而限制未来管线发展,也不能因预留空间过大而造成资源和资金的浪费。此外,综合管廊涉及众多管线,具有相应的行业规范和标准,因此综合管廊的规划和设计难度较大。
与综合管廊布管相比,管道直埋的优势相当突出。首先,工程造价低。由于管道直埋无需建设专用廊道,可以大幅降低建设成本。以长沙为例,燃气管道由新奥燃气公司出资建设,路幅宽26m以上道路的供水管道由长沙水业集团建设,他们既不需要承担管道的“入廊费”,也不需要缴纳后期的“日常维护费”,工程造价显著降低。其次,施工工艺简单。直埋管道只需开挖沟槽、敷设管道、回填沟槽即可完成施工。而综合管廊需要在特定入口运送管材,且施工过程中为非露天作业,作业面也较小,施工难度较大。
但管道直埋也存在缺点:第一,管道的检修维护可能破坏路面。由于管道直接敷设在道路下,一旦管道损坏就需要开挖路面维修,不仅影响交通,还会破坏道路的整体性。第二,缺乏统一管理,管道敷设位置较混乱。由于综合管线涉及的权属单位众多,难以统筹建设。理论上,各管线建设单位在敷设管道时,要根据规划位置埋管,但实际施工时未严格执行。加之各管线需要分别设置过路横管、预留口等,导致管线平面交叉、纵向标高冲突、管线“打架”等情况。
根据长沙市综合管廊建设规划,金霞经开区近期仅三条道路规划有综合管廊,且原本准备试点的项目已暂停实施,加之园区纵、横向的主干道路已基本成型,待建道路以城市次干道、支路为主,因此,本文主要研究和分析综合管线直埋设计。
二、市政道路综合管线的典型设计
选取路幅宽为18m和26m的市政道路设计进行研究探讨,综合管线的典型横断面设计如下。
(一)路幅宽18m的市政道路
道路由3.0m人行道+2.5m非机动车道+(3.5m机动车道×2)+2.5m非机动车道+3.0m人行道组成。根据长沙市城市规划管理技术规定,道路西(北)侧分布的管线为电力管、给水管;东(南)侧分布的管线为燃气管、路灯及交安管、弱电管。由于道路人行道仅3m宽,为满足《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-2016)中规定的管线间距要求,且便于后期维护检修,给水管和燃气管道只能设置在非机动车道上。雨水管设置在道路中央,便于两侧雨水收集;污水管根据管径的不同设置在距道路中心线约2.0m的位置,并尽量避开行车轨迹,避免机动车频繁碾压破坏检查井,综合标准横断面如图1所示。
(二)路幅宽26m的市政道路
道路由3.5m人行道+2.5m非机动车道+(7m机动车道×2)+2.5m非机动车道+3.5m人行道组成。根据长沙市城市规划管理技术规定,道路西(北)侧分布的管线为电力管、给水管;东(南)侧分布的管线为燃气管、弱电管。双侧分别布置路灯及交安管,给水管和燃气管道同样设置在非机动车道上。雨水管设置在道路中央,污水管根据管径的不同设置在距道路中心线约5.0m的位置,并尽量避开行车轨迹,避免机动车碾压破坏检查井,综合标准横断面如图2所示。
特别需要注意的是,住房和城乡建设部于2021年4月9日将《园林绿化工程项目规范》(GB 55014-2021)作为国家标准。该标准于2022年1月1日起实施,明确规定树木根茎中心至构筑物和市政设施外缘的最小水平距离。其中,通信管道、给水管道、雨水管道、污水管道距离乔木根颈中心距离至少1.5m,距离灌木根颈中心距离至少1.0m。
(三)综合管线的设计原则
综合管线随市政道路敷设,在设计过程中应遵循以下原则:
1.符合法律法规及相关技术规范要求
综合管线的设计除应符合《室外排水设计标准》(GB50014-2021)、《室外给水设计标准》(GB50013-2018)、《城市工程管线综合规划规范》(GB 50289-2016)等专业规范外,还应符合《长沙市城市规划管理技术规定》《长沙市城市地下管线管理条例》等地方政府的要求。
2.便于综合管线后期的运行和维护
综合管线种类众多,要考虑后期的运行和维护需求。例如雨污水检查井需要经常清理,尽量将检查井设置在中央绿化带等位置,避免检修时造成交通阻塞。受限于人行道宽度,供水管道、燃气管道常设置在非机动车道上,在满足管间间距、运行维护要求的前提下,尽量靠近道路侧石,减少检修时对车行道通行的影响。
3.在满足使用需求的前提下,减少工程造价
综合管线设计需考虑的方面较多,例如,管径大小、管孔数量、管材种类、管道埋深等。在满足使用需求的前提下,应尽量减小管径,减少管孔数,使用造价经济的管材,降低管道的埋深等。例如,常见的排水管材有钢筋混凝土管、高密度聚乙烯缠绕结构壁管(HDPE管)、高强度聚丙烯双壁管(PPHM管)等,其中,塑料管材具有使用寿命长、水力性能好等特点,但造价高、安全系数偏低,因此在实际操作过程中,仍以钢筋混凝土管为主,可以确保使用性能的条件下,减少工程造价。
三、市政道路综合管线的预留口设置
综合管线预留口是指设置在道路红线外,便于后期综合管线接入的管道接口,通常在接口末端同步设置检查井。合理设置预留口可有效减少后续建设对已建成道路的破坏,避免反复开挖路面。而提前做好规划是合理设置预留口的关键。
如果道路建设与周边产业项目的建设保持同步,应在设计阶段及时与道路两厢的产业项目做好对接,明确给水、雨水、污水、燃气和电力等接入需求,并在设计中予以考虑,以此满足产业项目需求,节约造价。如果道路建设无法与产业项目保持同步,综合管线的预留口设置可以参照以下原则。
对于给水管,根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014),市政消火栓的间距不应大于120m。由此,可以将消火栓与供水预留口合建,即每隔120m设置一处DN200预留口,并在靠近路沿石的位置通过DN200×DN100三通设置消火栓满足消防要求。考虑到供水管敷设在道路的西(北)侧,可以在K0+120的西(北)侧、K0+240的东(南)侧、K0+360的西(北)侧设置消火栓并以此类推,满足道路两厢的用水需求。
对于雨、污水管,根据管径大小的不同,检查井设置的间距为75~200m。由于项目排水需求不明确,一般每隔1~2个主井,在道路两侧分别设置一处雨污水预留口。如果项目无排水需求,后期可视情况废除预留口。
对于电力埋管,由于设置在市政道路西(北)侧的人行道上,如果东(南)侧的产业项目需要接入用电,需要通过明挖或水平定向钻的形式横穿道路,但会影响通行。一般做法是,每隔200m设置一处过路横管,如果道路上方横跨有10kV架空线路,应在下方同步设置过路横管,便于后续电缆下地、过街。
对于燃气管道,由于危险系数较大,不宜过多设置预留口。因此,要在市政道路十字交叉口处设置燃气预留口,后续项目要接入燃气时,再向燃气权属单位申请报装。
对于弱电管道,由于设置在市政道路东(南)侧的人行道上,为满足西(北)侧产业项目的需求,每隔200m设置一处过路横管,并在市政道路十字交叉路口同步设置预留口。
四、结语
综上所述,综合管线作为市政道路的重要组成部分,具有不可或缺的作用。由于涉及的专业多,且各专业分别有自身的主管职能部门,极易在市政道路设计时被忽视,导致设计精细度不够,后期工程变更量大。笔者结合工作经验,研究了综合管线的设计情况,旨在为市政道路综合管线建设提供参考。
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作者简介:蔡炎达(1989),男,湖南省长沙市人,硕士,工程师,从事工程技术管理工作。