淺談城市道路與管線的相互影響及應對措施

王瑞

（上海營邑城市規劃設計股份有限公司 上海市 200030）

淺談城市道路與管線的相互影響及應對措施

王瑞

（上海營邑城市規劃設計股份有限公司 上海市 200030）

隨著城市的發展,城市地下管線建設面臨越來越多的問題,分析和應對管線建設的問題尤為重要。就管線工程引起的道路反復開挖這個社會反響最大的問題,從管線規劃和建設的角度分析問題的成因,并有針對性的提出改進方案。為城市規劃設計和建設管理提供了有益的參考。

市政管線；城市規劃；建設管理；城市道路；同步建設；綜合管廊

0 引言

城市地下管線種類繁多,無論是供水、排水、燃氣、電力、通信管線,還是熱力、石油、化工等特殊管線,均是保障城市運行的重要基礎設施。近年來,隨著城市快速發展,地下管線建設規模不足、管理水平不高等問題凸現。而城市道路重復開挖嚴重影響了城市運行秩序,這個長期困擾我們的頑疾一方面是由于城市發展和人居生活的需求而對市政管線所進行擴容,另一方面是由管線建設及管理方面的原因所引起。

由于城市地下管線涉及面很大,涉及到的系統眾多,建設面臨大量難題,且各類問題往往相互關聯、相互牽制。為切實加強地下管線建設管理工作,2014年6月,國務院辦公廳印發了《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》,提出了城市地下管線普查,綜合管理信息系統以及地下管線綜合規劃方面的要求。

本文就管線工程引起的道路反復開挖這個社會反響最大的問題,從管線規劃和建設的角度分析問題的成因,并有針對性的提出改進方案。

1 市政管線難題的成因

在目前的城市空間資源條件下,市政管線主要依附于市政道路排布。通過對上海市政管線的建設情況進行梳理和調研,從城市規劃與建設管理的角度來解讀,因管線工程引起的道路反復開挖,主要包括以下幾種:

1.1 工程的銜接

上海市目前的市政建設流程慣例是工可階段需要配套管線綜合規劃,對于一條道路工程來說,其綜合管線規劃布局以及數量規模是有充分論證和前期準備的,但仍有部分管線工程無法跟上道路施工的進度。究其原因,主要有管線建設資金計劃、管線工藝技術、管線建設流程周期等問題。甚至也出現過個別極端的情況:一條道路開工,除了排水管道外,各類其他管線因各種原因都沒有結合道路跟進敷設,等道路竣工后,不遠處的地塊相繼開發,過陣子A地塊要要配套供水敷設上水管經過此路段,過一陣子B地塊要配套供氣敷設燃氣管經過此路段,又過陣子C地塊要配套供電敷設電纜經過此路段……各類管線建設節拍不一致,與道路施工周期也不匹配,引起道路反復開挖。這種現象往往更多的發生在主干道、次干道,而開發地塊周邊的支路上情況相對樂觀,因為沿支路走行的管線服務范圍相對較小,服務對象較明確,一般都能結合地塊開發和道路工程同步完成配套建設。干道是連接城市各主要分區的,以交通功能為主。干道的建設基于城市總體規劃層面出發,要完善路網發揮干道的功能,為區域、市域的交通以及經濟發展來服務。而目前,干道卻也成為各類管線干線、總管的主通道。干道往往被定位為重大工程,從建設時序來說,其建設工期、通車時間節點也從交通的角度來考量,一般都比較緊湊,很難在工期上去配合一些附屬的管線工程,工程銜接的難度往往更大一些。反過來看,管線先于道路實施同樣不甚合理。比如某些管線工程里程較長,因各種原因不得不穿越某些雖有規劃控制卻尚未實施的道路區域,由于現場條件與后期道路工程的線型、標高等方面無法匹配,這種條件下的管線實施會對后續的道路路基處理,已建管線保護造成麻煩,甚至不得不對已建管線進行搬遷,增加工程投資。

1.2 配合重大工程而搬遷

由于地鐵車站,隧道,高架路,原水總管,排水總管等市政重大工程的建設,需要對其涉及到現狀地下管線進行搬遷。道路下的管線需要與其相交道路溝通和銜接,搬遷工程往往會引起大面積的線路割接以及周邊管網的調度,不僅僅主體工程涉及的道路沿線管線需要配合搬遷,主體工程周邊的其他道路也需結合工程一并實施,施工面的范圍往往超出預期很多。以在建的上海市軌道交通18號線為例,該工程是一條上海市東部地區的南北向切向線,其在浦東新區穿行約30 km。18號線一期工程均為地下站,線路在浦東新區外環線南側路段全線沿滬南公路走行。而在上世紀九十年代建成的上海市天然氣主干網中有一路2.5 MPa高壓管線也是沿滬南公路走行,并連通了浦星高壓站與浦東東海天然氣2.5 MPa管網。這路主干管負責接收東海平湖天然氣和浦東LNG接收站天然氣,輸送至下游門站及管網,其對下游用戶的用氣安全和可靠起著非常重要的作用。規劃軌交18號線與現狀浦東2.5 MPa天然氣主干管滬南公路段不約而同的在滬南公路并線走行。從國家規范、上海市規范來講,天然氣高壓管線和軌交必須具有一定的安全距離。受該路天然氣管線建設的時代所局限,當年的滬南公路定位是一條市郊公路,周邊沒有城市化,而這路燃氣管建設時也不可能想到未來會與軌交、立交、高速公路等重大工程相遇相交,而且當時管道材質和管道外防腐采用的標準相較現在來說也已經落后了。經過分析,18號線工程中有7個車站的出入口通道和高壓天然氣管線相交；地鐵線路與高壓燃氣管線重合約1 800 m左右（包括一處定修段出入段線）；有7個地鐵區間段與高壓燃氣管線相交；另有12 km左右的地鐵線路與高壓燃氣管線近距離平行。按照上海類似的工程控制要求,高壓天然氣管道（2.5 MPa, DN500）與軌交的防火安全保護間距為8 m,與周圍建（構）筑物的防火安全保護間距為6 m。但結合國內外軌交與管道的情況,在軌道交通施工階段及運營階段無論怎么采取防護措施,光就管線防腐角度來說,依然難以保證天然氣管道免受雜散電流的腐蝕。鑒于軌交施工及運營時期產生的雜散電流和擾動對天然氣管道帶來的影響,及滬南公路段高壓天然氣管道實際運行情況,各牽涉單位一致決定將位于滬南公路路段受軌交18號線影響的高壓燃氣管道進行整體搬遷,繞開與軌道交通18號線平行敷設的區段以消除安全隱患,高壓燃氣管搬遷里程達19.8 km左右。

1.3 管線的老化

據統計上海中心城區現狀道路的開挖里程之中,將近有1/3歸由于老舊管網改造。舉個自來水方面的例子,目前,城投水務管網總長約16 164 km,其中市政道路管網主要以球墨鑄鐵管（64%）、灰口鑄鐵管（23%）和鋼管（11%）為主；1970年及以前埋設的管線約占1.1%；1970年～1990年埋設的管線約占6.8%；1990年后埋設的管線約占92.1%。高危管線、隱患管線、落后管線總計5 051.9 km（其中高危管線指指服務年限超過50 a的管道和混凝土材質的管道；隱患管線指2000年后排設的白鐵和塑料管道、UPVC管道以及服務年限在50 a以內但評分在20分以上的鑄鐵管道；落后管線指除高危管線、隱患管線外灰口鑄鐵管道）。目前主城區道路敷設的供水管網中仍有服務期限超過50 a和材質落后的管網。據統計,城投水務近年來年均地下管線維修次數3.6萬起（其中寒潮期間維修次數約5千起）。經過大量數據分析,其中鑄鐵管漏損約占59%、白鐵管漏損約占12%,UPVC管漏損約占10%；據統計2016年轄區內共發生12次影響較大的漏水或爆管,其中爆管管線平均服務年限為31.8 a,服役20 a以上的管線占比75%。管線材質和工藝左右著其穩定性,無論何種材質的管線,老化是無法回避的客觀規律,事實證明及時改造供水舊管網,才能真正降低管網漏損率,提高用水效率,保障供水安全,推進節水型城市建設。但在目前的條件下,管網改造必需要對道路進行開挖,難以避免。

1.4 技術提升的需求

隨著生產力的提升、技術的進步以及對環保的重視,現在我們所居住著的城市與十幾年前、幾十年前不可同日而語。就拿城市燃氣來說,上海使用煤氣始于1865年,英商就建成了上海最早的煤氣廠。從20世紀三四十年代,楊樹浦煤氣廠和吳淞煤氣廠先后建成投產,到1949年上海解放,全市年總供氣量為2 983萬m3,管線總長414 km,家庭用戶1.74萬戶,民用煤氣普及率僅為2.1%。在煤氣正式供應上海到新中國成立前的84 a中,上海城市煤氣的發展速度十分緩慢。相較于城市路網來說,燃氣管網規模很小。解放后,上海先后對楊樹浦煤氣廠、吳淞煤氣廠進行多次改建、擴建,又興建了吳涇煉焦制氣廠 (上海焦化總廠前身)、浦東煤氣廠。以1989年與1949年相比,煤氣居民用戶數增長了75倍。上世紀90年代,浦東煤氣廠二期工程,吳淞煤氣廠擴建工程、石洞口煤氣廠及上海焦化總廠“三聯供”上馬,使全市的煤氣供應能力在1994年底達到日供818萬m3,上世紀末實現了城市全氣化。至此,上海的人工煤氣管網基本成型,擁有人工煤氣管近7 000多km。但是以煤炭為主的能源消費結構不但給本市的水陸交通運輸帶來巨大壓力,而且還是造成大氣污染的主要原因。鑒于環境保護以及能源結構調整等原因。本市各制氣廠的制氣設備將逐步到齡退役,而對燃氣的需求量卻逐年上升。由此,必然要求有新的氣源來代替原有的人工煤氣。而用綠色能源天然氣逐步替代人工煤氣不僅具有良好的經濟效益和社會效益而且還能起到改善城市環境的作用,符合城市燃氣可持續發展的要求。上世紀九十年代上海開始籌劃實施東海天然氣下游工程的建設,來自東海平湖的天然氣正式開始向上海供氣,至2000年,浦東地區實現管道燃氣天然氣化。之后, 2004年上海開始接收“西氣東輸”天然氣,并與浦東地區東海天然氣高壓輸配管道連通。此間,浦西地區也開始進入大規模天然氣轉換階段。至2015年5月下旬,市北區域最后一批家庭用戶完成轉換,浦西地區天然氣轉換主體工程完美收官。上海天然氣以浦東為起點,逐步轉戰浦西,并從城市外圍逐漸過渡到中心城區。其間,上海先后引入了東海天然氣、西氣一線、西氣二線、進口LNG(液化天然氣)、川氣和即將通氣的江蘇—崇明管道等天然氣氣源,形成了六大氣源保障供應的格局。為確保天然氣轉換,上海在下游更新改造老舊地下管網近2 000 km,規?？涨?。生產力的提升,技術的進步是必然的規律,它直接提高了生活水平和環境質量,但在目前的城市基礎設施條件下,管網改造勢必需要對道路進行開挖,難以避免。

2 市政管線難題的應對

2.1 管線施工面超出主體工程的范圍

對于重大工程引起的管線施工面超出工程范圍的情況,規劃和建設的原則主要考慮減少管線搬遷次數,縮短工程整體周期。管線一次性整體讓出工程范圍,可以為主體工程創造更好的施工條件進而總體加快工程進度,可以最大限度地減少來自主體工程的影響從而確保管線安全,并且減少管線回遷的次數,在總投資上具有一定優勢。雖然擴大了施工影響面,但宏觀來看利大于弊。

2.2 市政系統規劃層面

在市政系統規劃層面,在確保管線走廊安全的前提下,可考慮各種類管線的主干管（總管）主路管線分別選擇不同的道路走行,避免各類干管選擇同一道路,尤其是選擇同一主干路。如此布置,一方面避免了各系統相互干擾（據國內專業機構檢測分析,目前市政路網下的燃氣管網受電力設施干擾尤其嚴重,電力設施和管道陰極保護裝置之間的干擾電流也會形成相互影響,且造成管道腐蝕的主要原因就是雜散電流腐蝕）,提升了安全系數；同時也可以使交通主通道和管線主通道錯位安排,盡量緩解管線工程對交通主動脈的壓力。

2.3 市政道路下的規劃管位布局

對于市政道路下的規劃管位布局,根據GB50289-2016《城市工程管線綜合規劃規范》,管線自建筑線向外平行布置的次序宜為:電力、通信、污水、雨水、給水、燃氣、熱力、再生水。主要考慮的原則是淺埋—深埋的次序。當設計人行道和綠化帶走廊寬度充裕情況下,各類管線一般都設置于人行道和綠化帶內,無論施工還是檢修養護,對車行交通的影響都不大；但是當設計人行道和綠化帶走廊寬度小于3 m,體現在實際操作中通常將電力和通信管設置于兩側人行道,而將上水和燃氣管敷設于非機動車道（三幅路和四幅路的道路）或是車道靠近側石線的區域（單幅路和雙幅路的道路）,見圖1。其優點是通信管井和電力管井的沉降以及井蓋損壞不會影響車行交通；缺點是電力排管箱體的寬度將近達到2 m,實施在人行道對行道樹的種植非常不利,上水和燃氣管線檢修搶修、新開T接用戶等施工均會占用車道,影響車行交通。個人主張推廣電力、通信管位與上水、燃氣管位互換,優化管線布局,減少車道開挖,緩解交通壓力,見圖2。因為相對來說,管井結構優化、井蓋加固的技術難度遠小于上水、燃氣管線防腐和強化,成本也有絕對優勢。

2.4 管線的建設管理

從建設管理的角度來看,理想的建設狀態是管線工程結合道路同步。這就要求在規劃管線規模、管徑設置方面要嚴格遵循規劃實施。同時也對各方的建設計劃梳理,時間節拍組織,建設資金到位有更高的要求。目前上海市建設主管部門對管線單位的約束主要依靠《上海市挖掘城市道路管理規定》,《規定》對本市建設工程掘路管理實行嚴格限制、總量控制和綜合平衡,優先安排綜合掘路工程,重要城市道路掘路應當從嚴控制,并由市道路管線監察辦公室負責監督。建設主管部門根據本市年度城市道路、軌道交通、各類管線等工程建設的需求和城市道路的現狀,確定年度全市建設工程掘路施工面積控制總量平均指標,并按照建設工程綜合掘路計劃確定各區每個月的建設工程掘路施工面積日控制指標,定期向社會公布。規定提出建設單位申報項目計劃時,應當具備建設工程規劃許可條件并已列入年度指導計劃。對新建、改建、擴建交付使用五年內或者大修竣工后三年內的城市道路開挖掘路處罰性加倍征收掘路修復費。為更大范圍的減少反復開挖,可建議規劃部門與建設部門合作制定年度計劃與指標,在詳細規劃階段開始擬定具體工程的時間節點,大幅度增加計劃的提前量。

圖1 常規道路管線布置圖

圖2 推薦道路管線布置圖

2.5 綜合管廊的應用

現階段徹底根治道路反復開挖的方式就是建設地下綜合管廊。地下綜合管廊系統不僅解決城市交通擁堵問題,還極大方便了電力、通信、燃氣、供排水等市政設施的維護和檢修。此外,該系統還具有一定的防震減災作用。地下綜合管廊對滿足民生基本需求和提高城市綜合承載力發揮著重要作用,避免了由于敷設和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾,保持路容完整和美觀,降低了路面多次翻修的費用和工程管線的維修費用,保持了路面的完整性和各類管線的耐久性。同時,也便于各種管線的敷設、增減、維修和日常管理,有效利用了道路下的空間,節約了城市用地,優美了城市的景觀,減少架空線與綠化的矛盾。2015年國務院辦公廳發布了關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見,目標是到2020年,建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營,反復開挖地面的“馬路拉鏈”問題明顯改善,管線安全水平和防災抗災能力明顯提升,逐步消除主要街道蜘蛛網式架空線,城市地面景觀明顯好轉。2015版的《城市綜合管廊工程技術規范》提出,在交通運輸繁忙或工程管線設施較多的機動車道、城市主干道以及配合興建地下鐵道、立體交叉等工程地段、在不宜開挖路面的路段、在廣場或主要道路的交叉處、道路與鐵路或河流的交叉處、需同時敷設兩種以上工程管線及多回路電纜的道路、道路寬度難以滿足直埋敷設多種管線的路段,工程管線宜采用綜合管廊集中敷設。新規范積極地推動我國綜合管廊建設,對城市而言,管線入廊是必然趨勢。

3 結語

上海的新一輪總體規劃2016年～2040年的主導思想表達了尊重國際大都市發展的客觀規律,注重底限約束保障城市安全運行,走創新、協調、綠色、開放、共享的城市可持續發展之路,規劃提出了加大地下綜合管廊“生命線”工程建設力度,提升地下綜合空間管理水平的目標。城市發展的每個階段都會面臨難題,發生在每個國家均有類似的情況,這是必然需要面對的,無法避免。本文梳理市政管線方面的一些問題,建議優化市政管網的布局和管線排布的布局,建議管線和道路工程同步,建議大力推進管線入廊。希望對城市規劃設計和建設管理有所借鑒作用。

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,工程師,從事城市規劃設計工作。