復雜邊界環(huán)境下中心城區(qū)道路快速化改造中管線空間一體化設計探究

馬 雷，許江城，胡浩林

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 引言

我國城市化進程不斷進步，城市交通建設不斷高速發(fā)展，國內(nèi)舊城區(qū)普遍已有幾十年的發(fā)展歷史。早期建設普遍缺少規(guī)劃，管線敷設隨意性大，城市市政管線改造更是面臨著協(xié)調部門多、技術復雜、復雜邊界條件等突出問題。本研究立足于成華大道（三環(huán)路至繞城高速）道路快速化改造項目，改造沿線涉及順接既有立交、與地鐵共線、下穿既有鐵路、道路、多水系等復雜邊界條件。采取對現(xiàn)狀市政管線原位保留、改遷和擴容等方式，達到管線與立交、地鐵、道路等在空間上的協(xié)調，滿足市政道路快速化改造需求，實現(xiàn)從“道路工程設計”到“公園城市空間環(huán)境設計”。

文章通過摘取項目多種不同類型特殊節(jié)點，系統(tǒng)化分析管線遷改條件及可行性方案，嘗試從不同的角度出發(fā)，對管線空間一體化方案進行探究。總結管線空間優(yōu)化設計經(jīng)驗，形成完善的管線空間一體化方案，立足于本項目現(xiàn)階段市政道路快速化提升改造設計的相關要求。以期為后續(xù)類似市政改造項目的管線優(yōu)化設計提供借鑒，提高設計質量和效率，降低履約風險和管理難度。

1 項目概況

成華大道（三環(huán)路至繞城高速）位于成都市東北向，是連接成巴高速、成綿復線高速、成金青快速路等高快速路的重要入城通道，承擔著重要的通過性交通功能，如下圖1 所示。全線共設置4 處平曲線，其中最小半徑為400 m，最小緩和曲線長度為70 m，道路全長5.2 km。本次設計起點主線接三環(huán)路立交，采用高架橋，跨過龍港路、隆興路、成渝鐵路、熊貓大道后落地，在龍青路采用主路下穿，并采用分離式立交上跨隆勝路，其余路段采用地面形式布線，終點接繞城高速。沿線涉及既有成渝鐵路、在建地鐵8 號線二期2 個地鐵站（龍?zhí)端抡尽⑼瑯氛荆?、下穿現(xiàn)狀市政道路、現(xiàn)狀水系有馬鞍山排洪渠、同樂排洪渠、馬家堰排洪渠、東山灌溉渠。

圖1 成華大道（三環(huán)至繞城高速）改造總平示意圖

2 管線分布及問題

2.1 管線分布

現(xiàn)有道路分段修建已久，而城市在飛快地進行著城市更新，早期市政管線建設普遍缺少規(guī)劃，不同時期市政管線修建規(guī)模不一，管線敷設隨意性大，各種管線路由錯綜復雜。據(jù)統(tǒng)計，本項目地下管線有10多種，涵蓋供水（輸水、配水）、排水、天然氣（低壓、高壓輸氣），通信、電力（低壓配網(wǎng)、高壓輸電）、國防光纜以及各種專用線纜，各種管線涉及到的權屬單位不僅地方單位，也有涉及到成渝鐵路部門、西南油氣田成都輸氣處、國網(wǎng)公司等，給項目管線統(tǒng)籌設計增加了極大的協(xié)調難度。

本次設計范圍為三環(huán)路至繞城高速，其典型斷面管位排列如圖2 所示。三環(huán)路至繞城高速：道路沿線雨、污水管線齊全，小三線僅起點至新都區(qū)界齊全，其他段局部有管線。具體分布如表1 所示。

表1 成華大道（三環(huán)路至繞城高速）管線分布情況

圖2 成華大道（三環(huán)路至繞城高速）典型斷面管位排列圖（單位：m）

2.2 亟需解決的問題

成華大道（三環(huán)路至繞城高速）為現(xiàn)狀道路快速化提升改造，直埋市政管線年代久遠，且現(xiàn)狀幾經(jīng)遷改，部分管線權屬單位的資料已不能準確反映現(xiàn)狀情況。經(jīng)過管探、現(xiàn)場多次踏勘及對接權屬單位確認，道路全線市政管線主要分布在道路兩側，排水管線敷設在車行道，小三線敷設在非機動車道、人行道，在道路交叉路口各種橫穿交叉，形成“蜘蛛網(wǎng)”，且沿道路兩側全里程密布，管線類型多達十幾種，分布的管線主要為供水（輸水、配水）、排水、天然氣（低壓、高壓輸氣），通信、電力（低壓配網(wǎng)、高壓輸電）、國防光纜以及各種專用線纜等地面附屬設施管線。其中，主線下穿既有成渝鐵路。主線下穿龍青路段為隧道框架，龍港路至隆興路段、湖秀二路至熊貓大道段分別與地鐵8 號線二期龍?zhí)端?、同樂站點共線。這些節(jié)點涉及隧道、橋梁結構和管道結構需在有限的地下空間內(nèi)有效組織，如何在滿足規(guī)范前提下，又能實現(xiàn)施工組織上可行。通過分析梳理，本項目面臨的管線問題主要有以下三種：

（1）新建管線如何穿越既有鐵路；

（2）下穿隧道與相交道路管線如何實現(xiàn)空間一體化；

（3）在有限地下空間內(nèi)，市政管線與地鐵、橋梁墩柱如何實現(xiàn)空間一體化。

3 管線改造的基本原則

本研究項目現(xiàn)狀管線遷改難度高，涉及市政管線種類多樣、分布錯綜復雜，為降低現(xiàn)狀管線遷改的難度；提高施工效率；節(jié)省投資成本，對管線空間優(yōu)化尋求各權屬單位建設需求；對既有道路的各種邊界條件進行分析、梳理；對市政道路管線改造的原則進行梳理，旨在形成可推廣、實用性的操作流程，便于后續(xù)設計工作高效的開展。為了確保市政管線空間優(yōu)化方案安全、可行，遵循以下遷改原則：

一是規(guī)范性原則，在工作開展前收集管探等基礎資料，協(xié)調管探單位現(xiàn)場實地勘查，復核管線資料的真實準確性。結合基礎資料和現(xiàn)場實地調查，依據(jù)《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》（GB 50289—2016）、《成都市城市規(guī)劃管理技術規(guī)定》，復核現(xiàn)狀管線是否滿足規(guī)范要求，對于不滿足規(guī)范的進行優(yōu)化遷改。

二是安全性原則，結合現(xiàn)場、基礎資料，梳理各種現(xiàn)狀邊界條件，對各種邊界條件進行評估，全面了解項目所在區(qū)域的環(huán)境，充分考慮后期施工可行性及安全性，并需滿足管道結構永久安全性要求。針對分析邊界條件，進行優(yōu)化方案必選論證，從而得出最優(yōu)管線空間優(yōu)化方案。

三是實用性原則，依據(jù)前兩個原則，初步確定管線優(yōu)化方案，將管線優(yōu)化方案分別與各權屬單位對接，再次確定各管線規(guī)模（規(guī)格、數(shù)量）滿足實際需求。

四是經(jīng)濟型原則，結合權屬單位的建設需求及道路改造需求，梳理現(xiàn)有管線是否符合地塊近遠期的發(fā)展，充分利用已建管線資源。對于滿足要求的市政管線，首先考慮現(xiàn)有管線原位保護利用，盡量減少管線遷改。其次，管線規(guī)模不滿足需求盡量考慮原位增大規(guī)模。難以利用和無條件擴容再考慮廢除新建，以減少建設項目投資。

4 管線優(yōu)化方案介紹

4.1 管線改造策略

（1）管線規(guī)模設計策略

管線優(yōu)化后的規(guī)格應滿足遠期發(fā)展需求，管線規(guī)格確認設計按三個順序執(zhí)行：首先確認現(xiàn)狀規(guī)格和預期優(yōu)化管線規(guī)模是否滿足權屬單位需求，其次復核設計管線是否滿足上位規(guī)劃管理技術規(guī)定，最后確認管線規(guī)模是符合區(qū)域控規(guī)要求，通過三個流程綜合考慮確定最終管線設計規(guī)模。

（2）管線邊界分析策略

從管線空間優(yōu)化方案規(guī)范性、可行性角度梳理，應詳細分析以下邊界條件：道路提升改造方案、涉及土地或特殊節(jié)點的征拆可行性、與地鐵協(xié)同建設、既有鐵路是否可穿越管線通道，以及現(xiàn)狀水系、涵洞、后期交通組織、場地條件和高壓鐵塔、軍事建筑物等。

（3）現(xiàn)狀管線改造策略

目前，現(xiàn)狀管線的處理主要有3 種方式：現(xiàn)狀保留、原位擴容和遷改。

現(xiàn)狀管線與新建地下建、構筑物平面上相交長度適當，且高程不沖突的管線[2]，若無擴容需求，施工期可采取臨時就地保護措施，現(xiàn)狀保留。對于有擴容需求的，可考慮原位擴容。

遷改主要適用于橋梁樁基、新建地鐵站點、下穿隧道等，對管線運行造成影響且無法就地保護的管線。盡量一次遷改到位，應避免二次遷改，永臨結合。遷改管位應綜合考慮遷改時序，避免破壞既有管線[1]。

4.2 主線下穿龍青路-電力方涵橫穿過街

根據(jù)道路改造方案，成華大道與龍青路（桂龍西二路）交叉口為主線下穿框架，依據(jù)規(guī)劃條件，桂龍西二路電力方涵（凈空1.4×1.3 m）需要橫穿成華大道與道路西側既有電力隧道（2.5×3.0 m）連通，如圖3 所示。既有電力隧道埋深約12 m。此節(jié)點主線下穿框架占據(jù)地下約10 m空間。此外，道路雙側下方現(xiàn)狀直埋多種市政管線，既有電力隧道覆土十余米，外部環(huán)境極大限制桂龍西二路電力方涵橫穿成華大道?；诖?，通過管線邊界分析策略，提出如下比選方案：

圖3 電力方涵橫穿平面布置圖

（1）上跨：桂龍西二路電力方涵起于成華大道東側，于主線范圍走框架上方（框架頂高程：500.01 m）橫穿過街，之后與現(xiàn)狀成華大道西側現(xiàn)狀電力隧道（底標高：489.85 m）銜接，如下圖4 所示。由于高差約10.60 m，橫向距離又僅約17m，橫穿后通過新建電力圓形豎井，井深約為11 m，以消化兩側10.60 m高差，達到電力方涵和既有電力隧道連接。

圖4 電力方涵（上跨）橫穿縱斷布置圖

該方案統(tǒng)籌隧道專業(yè)，增大下穿隧道框架深度，保證頂板覆土深度大于2.5 m。此外，兩側主線管線局部加大埋深避讓電力方涵。

（2）下穿：桂龍西二路電力方涵從東側以8.6% 縱坡向下，主體結構于主線框架下方（框架底板外低高程：492.21 m）橫穿過街，之后與成華大道西側既有電力隧道（底標高：489.85 m）順接連通，如下圖5 所示。該方案可減小成華大道主線框架結構頂板覆土，降低隧道框架成本，同時可為成華大道雙側管線實施空間預留更好條件，最終實現(xiàn)隧道、電力方涵、管線空間一體化。

圖5 電力方涵（下穿）橫穿縱斷布置圖

綜上，通過方案比選，結合邊界分析，本項目電力方涵采用“下穿”方案橫穿主線。

4.3 下穿既有成渝鐵路-新建管線專用通道

本次設計范圍成華大道（火神廟路至湖秀一路段）為既有下穿成渝鐵路框架節(jié)點，既有框架西側慢行通道內(nèi)有電力排管、中壓燃氣管、通信排管；東側車行道埋設DN 500 mm 雨水管、DN 600 mm 給水管和電力淺溝1 000 mm×1 000 mm。經(jīng)管線統(tǒng)籌確定：雙側配水管DN 300 mm、一根輸水管DN 800 mm、雙側電力排管16+2 孔、雙側通信排管18 孔。根據(jù)與鐵路相關部門對接，現(xiàn)狀框架結構底板下方不允許開挖擾動，且物探顯示框架結構地板上方覆土不足1 m，綜上，下穿成渝鐵路框架市政管線優(yōu)化方案為：

（1）西側電力排管原位擴容改為排管16+2 孔，中壓燃氣管功能滿足需求現(xiàn)狀保留利用，通信排管23 孔滿足18 孔要求予以保留利用，在既有框架結構西外側新建一條圓管涵DN 500 mm 橫穿成渝鐵路，供DN 300 給水管穿越使用；

（2）東側電力淺溝1 000 mm×1 000 mm 原位擴容改為排管16+2 孔，給水管DN 600 保留后期作為配水管使用，在既有框架結構東側新建通道（凈空3 000 mm ×3 200 mm）橫穿成渝鐵路，供輸水管DN 800 mm、通信管18 孔穿越使用。

該方案利用管線改造策略，首先滿足功能性需求，原位擴容充分利用已建管線資源。此外，依據(jù)外部邊界條件的分析結論，可以通過新建管線專用通道以實現(xiàn)管線建設的需求。

4.4 道路與地鐵站點共線段-空間一體化

本次成華大道（三環(huán)至繞城高速）改造，涉及地鐵8 號線二期2 個站點（龍?zhí)端抡?、同樂站），龍?zhí)端抡疚挥诔扇A大道與隆興路交叉口，道路改造主線采用高架橋，在地鐵站點為“站背橋”結構形式；同樂站位于成華大道與桂葉路交叉口。地鐵站點主體結構占據(jù)地下空間較大，會對地下市政管線產(chǎn)生影響，本項目兩個地鐵站點均位于交叉路口，交叉路口管線種類多樣、錯綜復雜，如何協(xié)調管線與地鐵在有限的地下空間合理布設，顯得尤為關鍵。

地鐵站點有大量節(jié)點構筑物、主體延伸至地面，這些構筑物在地下空間內(nèi)占據(jù)市政管線埋設空間，使管線改遷空間受限。通過地鐵站點管線綜合設計，分別對管線綜合的平面、標準橫斷面管位排列進行優(yōu)化，建立有限空間內(nèi)管線空間一體化體系。在平面布局方面，主要針對兩側地塊需求及地鐵站點構筑物從整體空間進行優(yōu)化；在橫斷面方面，對范圍內(nèi)空間有限的道路邊界進行分析，并依據(jù)具體指標，科學確定各類市政管線建設優(yōu)先級。

管線與地鐵站點共線段主要利用管線建設邊界條件分析策略和現(xiàn)狀管線改造策略，結合地鐵建設的邊界條件，利用現(xiàn)有管線資源，原位擴容或遷改擴容，同時滿足地鐵建設和地塊發(fā)展對管線的需求。

本項目，將市政管線與地鐵站點統(tǒng)籌協(xié)同設計，首先梳理地鐵站點范圍內(nèi)的既有市政管線，確定管線的種類及分布特點，運用現(xiàn)狀管線改造策略，初步制定出站點管線綜合方案，再報各權屬單位及規(guī)劃主管部門審批。，最終得出有限空間內(nèi)管線空間一體化的布局優(yōu)化方案，如圖6 示意。

圖6 龍?zhí)端抡军c與管線空間一體化示意圖

5 結語

本文以成華大道（三環(huán)至繞城高速）為項目背景，介紹道路改造工程中管線空間一體化相關優(yōu)化策略，對項目中幾種不同類型節(jié)點工程案例進行詳細介紹、分析改造策略運用。管線空間優(yōu)化方案是一種與工程建設密切聯(lián)系的規(guī)劃。不同類型的建設工程對管線空間規(guī)劃提出了不同的要求。管線空間規(guī)劃也對建設工程的進度和投資起著很大的作用。本文通過介紹典型節(jié)點管線優(yōu)化設計方案，運用市政管線空間一體化設計理念，提出了可操作性的改造策略與建議，以期統(tǒng)籌推進市中心舊城區(qū)地鐵建設、下穿隧道和市政管線空間一體化打造，集約化地下、地上空間，提出不同復雜外部環(huán)境下管線優(yōu)化思路，總結出其設計要點以期對日后類似項目設計與建設具有一定借鑒和參考意義。