三種爭議管線入廊的設(shè)計(jì)對策

■ 劉 瑤 劉應(yīng)明 鄧仲梅

三種爭議管線入廊的設(shè)計(jì)對策

■ 劉 瑤 劉應(yīng)明 鄧仲梅

本文在對國內(nèi)外綜合管廊入廊管線分析和經(jīng)驗(yàn)借鑒的基礎(chǔ)上，從安全性、經(jīng)濟(jì)性及可實(shí)施性等方面，研究了污水管道、雨水管道和天然氣管道三種爭議管線入廊的方法和要求，針對這三種管道入廊的討論熱點(diǎn)提出創(chuàng)新性的觀點(diǎn)，并對三種爭議管線與其他管線入廊的兼容性進(jìn)行分析。

一、入廊管線現(xiàn)狀

綜合管廊中是否納入某種管線，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r和地質(zhì)、地貌、水文等自然條件，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全以及維護(hù)管理等因素綜合考慮確定。

通過對國內(nèi)近年來22個(gè)區(qū)域管廊納入管線頻次統(tǒng)計(jì)分析，給水、電力和通信管道都作為納入綜合管廊的基本管線，有條件有需求的區(qū)域納入了壓力流的供冷、供熱、再生水和燃?xì)夤艿?，其中供熱管線出現(xiàn)9次，再生水和燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)6次，而重力流污水管和雨水管沒有比較成熟的案例。雨水、污水管等重力流管線，與其它管線相比，埋深較深，且這類管線所要求的縱坡很難與綜合管廊協(xié)調(diào)，較易引起造價(jià)的上升，并且相對而言，雨、污水管線開挖的頻率較低，因此這類管線納入綜合管廊的案例較少。由于天然氣管的安全問題，國內(nèi)天然氣管納入綜合管廊經(jīng)驗(yàn)較少。

圖1 2007～2009年深圳市原特區(qū)內(nèi)地下管道搶修次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

二、天然氣管線與排水管入廊設(shè)計(jì)研究

參考國內(nèi)已出臺或在編、在征求意見的一些綜合管廊技術(shù)規(guī)范的條文和實(shí)際設(shè)計(jì)施工，入廊管線的爭議主要集中在燃?xì)夤芫€和重力流排水管線。

從經(jīng)濟(jì)性和社會影響力方面考慮，管線搶修次數(shù)多的管道，維修時(shí)破路占道，不僅不經(jīng)濟(jì)，對交通影響也大，將其納入綜合管廊后產(chǎn)生的社會與環(huán)境效益會很大。根據(jù)深圳市相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，2007～2009年期間，原特區(qū)內(nèi)給水管的搶修次數(shù)最多，其次為燃?xì)夤艿篮团潘艿?，見圖2。

天然氣管線搶修次數(shù)相對其他市政管線依然較高，僅次于給水管。天然氣管線發(fā)生的事故大多是其他工程施工對其破壞而造成的，因自身原因發(fā)生事故很少，納入管廊必要性較大。排水重力流管線在道路管線擁擠的情況下，多埋設(shè)在機(jī)動車道下，雖然搶修次數(shù)不及給水管和燃?xì)夤芨撸且坏┚S修就需要破路占道，對交通影響大，納入綜合管廊能產(chǎn)生較大的社會與環(huán)境效益。下面分別闡述天然氣管道、污水管道、雨水管道納入綜合管廊的優(yōu)劣性及相關(guān)設(shè)計(jì)熱點(diǎn)探討。

（一）天然氣管線入廊研究

1．入廊優(yōu)劣性研究

據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)天然氣管線采用傳統(tǒng)的直埋方式時(shí)，多是鄰近地區(qū)施工等各種因素引起的天然氣管爆裂事故，這些事故往往引起城市火災(zāi)或人員傷亡，后果十分嚴(yán)重。管線入廊可解決燃?xì)夤芫€檢修、敷設(shè)等帶來的道路破挖問題，可以有效保護(hù)燃?xì)夤艿溃构艿啦灰资艿酵饨缫蛩氐母蓴_而破壞，減少工程施工及地質(zhì)災(zāi)害對燃?xì)夤艿赖钠茐?。燃?xì)馀撌业谋O(jiān)控設(shè)備可以有效地監(jiān)測燃?xì)夤艿赖男孤?、破損等情況，并及時(shí)報(bào)警。因此從城市防災(zāi)的角度考慮，把天然氣管線納入綜合管廊十分有利。

天然氣管線納入綜合管廊時(shí)，也存在不利因素，管廊內(nèi)監(jiān)控、檢測、安防措施比較復(fù)雜、嚴(yán)格。燃?xì)夤艿廊肜冉ㄔO(shè)投資較大，但其安全性得到了極大的提高，所造成的總損失也得到了顯著降低。

2．熱點(diǎn)探討

（1）納入管廊的天然氣管道設(shè)計(jì)壓力

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015），明確了不大于1.6MPa天然氣管道的焊縫檢測要求，可理解為壓力等級小于等于1.6MPa的中壓和次高壓天然氣管道可以納入綜合管廊。考慮到綜合管廊的安全性，參考國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，建議納入綜合管廊的天然氣管道宜為中壓（最高0.4MPa）及以下等級天然氣管道。次高壓天然氣管道入廊在項(xiàng)目實(shí)施階段前，應(yīng)進(jìn)行項(xiàng)目安全評價(jià)。

（2）天然氣管道與其他管道合艙的可能性

《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）中天然氣管道應(yīng)在獨(dú)立艙室內(nèi)敷設(shè)。獨(dú)立艙室的斷面需滿足安裝、檢修、維護(hù)作業(yè)所需空間。天然氣管道納入綜合管廊單獨(dú)成艙時(shí)，將增加橫斷面寬度約1.9m，每公里投資增加25%～30%；需要采取有效的防護(hù)措施，如閥門、閥件等設(shè)計(jì)壓力應(yīng)提高一個(gè)壓力等級設(shè)計(jì)，采用優(yōu)質(zhì)管材，加強(qiáng)綜合管廊內(nèi)部對天然氣的監(jiān)測等。可否考慮與給水及再生水管線同艙建設(shè)，在保障安全基礎(chǔ)上，降低造價(jià)。

（二）污水管線入廊研究

1．入廊優(yōu)劣性研究

將污水重力流管線納入綜合管廊之中，其優(yōu)點(diǎn)不僅減少了檢修道路的開挖，同時(shí)將各種管線綜合置于同一構(gòu)筑物之間，避免了污水管直埋高程與管廊之間的沖突。但是，限制了綜合管廊縱斷面坡度，加大了綜合管廊的埋深與橫斷面尺寸，而且也須每隔一定的距離設(shè)置通風(fēng)管道，還需配備硫化氫、甲烷氣體的監(jiān)測與自動防設(shè)備，工程造價(jià)驟增。將污水重力流管線納入綜合管廊，也增加綜合管廊中其它管線與用戶的接戶問題，而且還需相應(yīng)調(diào)整鄰近地區(qū)的污水埋深，而重新調(diào)整污水管線的埋深。污水管納入綜合管廊，如需采取單獨(dú)設(shè)艙的形式，管廊斷面增加最小約2.0m，最大約4.3m，每公里投資增加20%～25%。

表1 污水管線入廊優(yōu)缺點(diǎn)比較

由上述探討可知，如果污水管道豎向和綜合管廊可以配合，深度也一致，可以納入綜合管廊；如果豎向可以配合，但深度不一致，可以同時(shí)建設(shè)。在埋深不深的情況下會采用明挖工法，而污水管道可配合綜合管廊深度在其明挖范圍內(nèi)施工。以臺灣地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，綜合管廊明挖深度建議在10m以內(nèi)，以避免因開挖過深而需特殊的支護(hù)方式，導(dǎo)致工程費(fèi)用過高；如果污水埋深在10m以內(nèi)，則可納入綜合管廊。將這幾類情形的總結(jié)分析如表2所示。

表2 污水管線入廊分析表

2．熱點(diǎn)探討

（1）污水管道與綜合管廊豎向協(xié)調(diào)問題

綜合管廊不可以強(qiáng)制收納污水管線，當(dāng)污水管道和綜合管廊規(guī)劃路有相同且縱坡和道路縱坡相近時(shí)，才考慮納入綜合管廊。結(jié)合國內(nèi)污水管道一般的埋深規(guī)則，重力流污水管道入廊，埋深在3.4～5.3m的污水管道可以利用管廊內(nèi)的凈空進(jìn)行重力自流，管廊主體不會因?yàn)榧{入重力流污水管而增加更多的埋深；而埋深大于5.3m的管道如果納入綜合管廊，則管廊的豎向需要配合污水管道的坡度，埋深逐漸增加，具體如圖2所示。

（2）污水管道入廊通氣裝置的設(shè)計(jì)方式

根據(jù)通氣裝置應(yīng)直接引至管廊外部安全空間的要求，對于檢查井的設(shè)置，參考國內(nèi)目前較為常用的處理方式，主要有以下三種方式：①污水單獨(dú)建艙，檢查井豎直伸出地面，右側(cè)接入管從管廊頂部接入。管道堵塞可從管廊外部進(jìn)入檢查井進(jìn)行疏通，管道的維護(hù)可進(jìn)艙室進(jìn)行，缺點(diǎn)是艙室的利用率較差，具體見圖3。②污水與其它管道同艙，檢查井豎直伸出地面，接入管從管廊底部接入。管道堵塞可從管廊外部進(jìn)入檢查井進(jìn)行疏通，管道的維護(hù)可進(jìn)艙室進(jìn)行，具體見圖4。③污水與其它管道同艙，檢查井從管廊側(cè)面伸出地面，接入管從管廊底部接入。管道堵塞，管道的維護(hù)進(jìn)艙室進(jìn)行。艙室的利用率較高，具體見圖5。

圖4 污水重力流管道檢查井設(shè)置方式之二

圖5 污水重力流管道檢查井設(shè)置方式之三

（三）雨水管線入廊研究

1．入廊優(yōu)劣性研究

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015），明確可將重力流雨水管線納入綜合管廊。由于雨水管道管徑較大，入廊后管廊斷面顯著增大，導(dǎo)致投資增加；且雨水管線需要直接服務(wù)于周邊地塊，接入支管較多，增加管廊節(jié)點(diǎn)實(shí)施難度，如每隔一定的距離設(shè)置人孔、泵站、通風(fēng)管道等。同時(shí)，雨水管道為了便于排入就近水系，雨水管一般埋深較淺，與綜合管廊差距較大，則需要調(diào)整相鄰地區(qū)的雨水管線，否則將部分區(qū)域改用壓力輸送方式，并配合布置相關(guān)的加壓設(shè)施、泵站等；另外，入廊后在接入水系端需增設(shè)提升設(shè)備，導(dǎo)致投資增加，技術(shù)難度也相對較大。此外，還應(yīng)充分考慮近期尚未能實(shí)現(xiàn)雨污完全分流的情況下，上游雨污混流水的影響，現(xiàn)階段雨污混流情況導(dǎo)致雨水管道中也會產(chǎn)生有毒有害氣體，有潛在的安全隱患。

雨水不會產(chǎn)生硫化氫、甲烷等有毒、易燃、易爆氣體，一般情況下雨水管線管徑較大，可以采取管廊箱涵結(jié)構(gòu)本體進(jìn)行排水，管線建設(shè)規(guī)模按照遠(yuǎn)期規(guī)劃規(guī)模一次性隨管廊同步建成。雨水箱涵納入綜合管廊建設(shè)主要是考慮兩者合建后節(jié)省地下空間。

因此，根據(jù)場地地勢條件，通過詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，才能確定重力流雨水管道進(jìn)入綜合管廊的方案。并應(yīng)結(jié)合排水管網(wǎng)建設(shè)和改造項(xiàng)目，從排水系統(tǒng)規(guī)劃入手，合理規(guī)劃排水片區(qū)和排水干管路由，在不大幅度增加綜合管廊埋設(shè)深度和不需要增設(shè)中間提升泵站的前提下，盡可能使雨水管渠與綜合管廊共同敷設(shè)。

2．雨水納入綜合管廊合艙研究

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015），進(jìn)入綜合管廊的排水管道應(yīng)采用分流制，雨水納入綜合管廊可利用結(jié)構(gòu)本體或采用管道方式。根據(jù)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于提高城市排水防澇能力推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的通知》（建城【2016】174號）要求，管廊建設(shè)區(qū)域，結(jié)合地形坡度、管線路由等實(shí)際情況，因地制宜確定雨水管道入廊的敷設(shè)方式。依據(jù)城市排水防澇設(shè)施建設(shè)規(guī)劃需要建設(shè)大口徑雨水箱涵、管道的區(qū)域，可充分考慮該片區(qū)未來發(fā)展需求，在不影響排水通暢和保障管線安全的前提下，利用其上部空間敷設(shè)適當(dāng)?shù)墓芫€。

三、入廊管線兼容性分析

納入綜合管廊內(nèi)的各種管線性質(zhì)各異，可能互相干擾，甚至發(fā)生各種災(zāi)害事件，比如，污水管道有潛在的滲漏、受潮和腐蝕的問題，接觸電力或通信線纜時(shí)，可能產(chǎn)生沼氣等有毒氣體使維護(hù)人員產(chǎn)生危險(xiǎn)等。在規(guī)劃編制過程中，應(yīng)根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）來確定綜合管廊內(nèi)部的管線布置，并參考相關(guān)管線專業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范。在具體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)各工程的實(shí)際情況，先確定各入廊管線獨(dú)自敷設(shè)一艙還是處于同一艙室內(nèi)。出于安全因素的考慮，宜將天然氣管線單獨(dú)敷設(shè)或獨(dú)自設(shè)置在一個(gè)艙室中。本文給出了不同管線的安全性的相互影響關(guān)系，具體如表3所示。

表3 綜合管廊收容管線相互影響關(guān)系表

從表3中可知，將天然氣管道納入綜合管廊，需要特別注意安全問題，要有強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)備和氣體泄漏自動檢測設(shè)備；溫度控制系統(tǒng)需要通風(fēng)系統(tǒng)維持艙內(nèi)溫度以免影響其他管線。在排水管線方面，污水管道對其他管線有較大的影響，污水管道和給水、天然氣、電力電纜、通信線纜同艙敷設(shè)都有污染、受潮和腐蝕的問題。如果污水重力管道納入綜合管廊，管廊需要配合污水管道的坡度建設(shè)，將增加建設(shè)成本，但如果道路豎向的縱坡可以配合污水管道，將適當(dāng)減少增加的成本；如道路豎向不匹配，可能將導(dǎo)致下游增設(shè)提升泵站等問題，如非特殊需求，宜慎重考慮污水入廊。綜合考察各類管線入廊條件，匯總?cè)肜裙芫€條件分析詳見表4。

表4 入廊管線條件分析匯總表

四、結(jié)論

（1）中壓及以下等級天然氣管道建議直接納入綜合管廊，小于等于1.6MPa的次高壓天然氣管道在納入綜合管廊項(xiàng)目實(shí)施階段前，進(jìn)行項(xiàng)目安全評價(jià)。天然氣管與其他管線合艙值得展望，可行性和安全性還需同行和相關(guān)人員共同探討。

（2）埋深在3.4～5.3m的污水管道可利用管廊內(nèi)的凈空進(jìn)行重力自流，管廊主體不會因?yàn)榧{入重力流污水管而增加更多的埋深；而埋深大于5.3m的管廊如果納入綜合管廊，則管廊的豎向需要配合污水管道的坡度，埋深逐漸增加，需要進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。污水管道入廊可單獨(dú)入艙或者與其它管道同艙。

（3）在不影響排水通暢和保障管線安全的前提下，可利用大口徑雨水箱涵的上部空間敷設(shè)適當(dāng)?shù)墓芫€。

（作者單位：深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司）