三种争议管线入廊的设计对策

2017-07-05刘应明邓仲梅

城乡建设 2017年12期

■ 刘瑶刘应明邓仲梅

三种争议管线入廊的设计对策

■ 刘瑶刘应明邓仲梅

本文在对国内外综合管廊入廊管线分析和经验借鉴的基础上，从安全性、经济性及可实施性等方面，研究了污水管道、雨水管道和天然气管道三种争议管线入廊的方法和要求，针对这三种管道入廊的讨论热点提出创新性的观点，并对三种争议管线与其他管线入廊的兼容性进行分析。

一、入廊管线现状

综合管廊中是否纳入某种管线，应根据经济社会发展状况和地质、地貌、水文等自然条件，经过技术、经济、安全以及维护管理等因素综合考虑确定。

通过对国内近年来22个区域管廊纳入管线频次统计分析，给水、电力和通信管道都作为纳入综合管廊的基本管线，有条件有需求的区域纳入了压力流的供冷、供热、再生水和燃气管道，其中供热管线出现9次，再生水和燃气管道出现6次，而重力流污水管和雨水管没有比较成熟的案例。雨水、污水管等重力流管线，与其它管线相比，埋深较深，且这类管线所要求的纵坡很难与综合管廊协调，较易引起造价的上升，并且相对而言，雨、污水管线开挖的频率较低，因此这类管线纳入综合管廊的案例较少。由于天然气管的安全问题，国内天然气管纳入综合管廊经验较少。

图1 2007～2009年深圳市原特区内地下管道抢修次数统计图

二、天然气管线与排水管入廊设计研究

参考国内已出台或在编、在征求意见的一些综合管廊技术规范的条文和实际设计施工，入廊管线的争议主要集中在燃气管线和重力流排水管线。

从经济性和社会影响力方面考虑，管线抢修次数多的管道，维修时破路占道，不仅不经济，对交通影响也大，将其纳入综合管廊后产生的社会与环境效益会很大。根据深圳市相关数据的统计，2007～2009年期间，原特区内给水管的抢修次数最多，其次为燃气管道和排水管道，见图2。

天然气管线抢修次数相对其他市政管线依然较高，仅次于给水管。天然气管线发生的事故大多是其他工程施工对其破坏而造成的，因自身原因发生事故很少，纳入管廊必要性较大。排水重力流管线在道路管线拥挤的情况下，多埋设在机动车道下，虽然抢修次数不及给水管和燃气管高，但是一旦维修就需要破路占道，对交通影响大，纳入综合管廊能产生较大的社会与环境效益。下面分别阐述天然气管道、污水管道、雨水管道纳入综合管廊的优劣性及相关设计热点探讨。

（一）天然气管线入廊研究

1．入廊优劣性研究

据统计，当天然气管线采用传统的直埋方式时，多是邻近地区施工等各种因素引起的天然气管爆裂事故，这些事故往往引起城市火灾或人员伤亡，后果十分严重。管线入廊可解决燃气管线检修、敷设等带来的道路破挖问题，可以有效保护燃气管道，使管道不易受到外界因素的干扰而破坏，减少工程施工及地质灾害对燃气管道的破坏。燃气舱室的监控设备可以有效地监测燃气管道的泄漏、破损等情况，并及时报警。因此从城市防灾的角度考虑，把天然气管线纳入综合管廊十分有利。

天然气管线纳入综合管廊时，也存在不利因素，管廊内监控、检测、安防措施比较复杂、严格。燃气管道入廊建设投资较大，但其安全性得到了极大的提高，所造成的总损失也得到了显著降低。

2．热点探讨

（1）纳入管廊的天然气管道设计压力

根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），明确了不大于1.6MPa天然气管道的焊缝检测要求，可理解为压力等级小于等于1.6MPa的中压和次高压天然气管道可以纳入综合管廊。考虑到综合管廊的安全性，参考国内外相关经验，建议纳入综合管廊的天然气管道宜为中压（最高0.4MPa）及以下等级天然气管道。次高压天然气管道入廊在项目实施阶段前，应进行项目安全评价。

（2）天然气管道与其他管道合舱的可能性

《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015）中天然气管道应在独立舱室内敷设。独立舱室的断面需满足安装、检修、维护作业所需空间。天然气管道纳入综合管廊单独成舱时，将增加横断面宽度约1.9m，每公里投资增加25%～30%；需要采取有效的防护措施，如阀门、阀件等设计压力应提高一个压力等级设计，采用优质管材，加强综合管廊内部对天然气的监测等。可否考虑与给水及再生水管线同舱建设，在保障安全基础上，降低造价。

（二）污水管线入廊研究

1．入廊优劣性研究

将污水重力流管线纳入综合管廊之中，其优点不仅减少了检修道路的开挖，同时将各种管线综合置于同一构筑物之间，避免了污水管直埋高程与管廊之间的冲突。但是，限制了综合管廊纵断面坡度，加大了综合管廊的埋深与横断面尺寸，而且也须每隔一定的距离设置通风管道，还需配备硫化氢、甲烷气体的监测与自动防设备，工程造价骤增。将污水重力流管线纳入综合管廊，也增加综合管廊中其它管线与用户的接户问题，而且还需相应调整邻近地区的污水埋深，而重新调整污水管线的埋深。污水管纳入综合管廊，如需采取单独设舱的形式，管廊断面增加最小约2.0m，最大约4.3m，每公里投资增加20%～25%。

表1 污水管线入廊优缺点比较

由上述探讨可知，如果污水管道竖向和综合管廊可以配合，深度也一致，可以纳入综合管廊；如果竖向可以配合，但深度不一致，可以同时建设。在埋深不深的情况下会采用明挖工法，而污水管道可配合综合管廊深度在其明挖范围内施工。以台湾地区的经验，综合管廊明挖深度建议在10m以内，以避免因开挖过深而需特殊的支护方式，导致工程费用过高；如果污水埋深在10m以内，则可纳入综合管廊。将这几类情形的总结分析如表2所示。

表2 污水管线入廊分析表

2．热点探讨

（1）污水管道与综合管廊竖向协调问题

综合管廊不可以强制收纳污水管线，当污水管道和综合管廊规划路有相同且纵坡和道路纵坡相近时，才考虑纳入综合管廊。结合国内污水管道一般的埋深规则，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内的净空进行重力自流，管廊主体不会因为纳入重力流污水管而增加更多的埋深；而埋深大于5.3m的管道如果纳入综合管廊，则管廊的竖向需要配合污水管道的坡度，埋深逐渐增加，具体如图2所示。

（2）污水管道入廊通气装置的设计方式

根据通气装置应直接引至管廊外部安全空间的要求，对于检查井的设置，参考国内目前较为常用的处理方式，主要有以下三种方式：①污水单独建舱，检查井竖直伸出地面，右侧接入管从管廊顶部接入。管道堵塞可从管廊外部进入检查井进行疏通，管道的维护可进舱室进行，缺点是舱室的利用率较差，具体见图3。②污水与其它管道同舱，检查井竖直伸出地面，接入管从管廊底部接入。管道堵塞可从管廊外部进入检查井进行疏通，管道的维护可进舱室进行，具体见图4。③污水与其它管道同舱，检查井从管廊侧面伸出地面，接入管从管廊底部接入。管道堵塞，管道的维护进舱室进行。舱室的利用率较高，具体见图5。

图4 污水重力流管道检查井设置方式之二

图5 污水重力流管道检查井设置方式之三

（三）雨水管线入廊研究

1．入廊优劣性研究

根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），明确可将重力流雨水管线纳入综合管廊。由于雨水管道管径较大，入廊后管廊断面显著增大，导致投资增加；且雨水管线需要直接服务于周边地块，接入支管较多，增加管廊节点实施难度，如每隔一定的距离设置人孔、泵站、通风管道等。同时，雨水管道为了便于排入就近水系，雨水管一般埋深较浅，与综合管廊差距较大，则需要调整相邻地区的雨水管线，否则将部分区域改用压力输送方式，并配合布置相关的加压设施、泵站等；另外，入廊后在接入水系端需增设提升设备，导致投资增加，技术难度也相对较大。此外，还应充分考虑近期尚未能实现雨污完全分流的情况下，上游雨污混流水的影响，现阶段雨污混流情况导致雨水管道中也会产生有毒有害气体，有潜在的安全隐患。

雨水不会产生硫化氢、甲烷等有毒、易燃、易爆气体，一般情况下雨水管线管径较大，可以采取管廊箱涵结构本体进行排水，管线建设规模按照远期规划规模一次性随管廊同步建成。雨水箱涵纳入综合管廊建设主要是考虑两者合建后节省地下空间。

因此，根据场地地势条件，通过详细的经济技术比较，才能确定重力流雨水管道进入综合管廊的方案。并应结合排水管网建设和改造项目，从排水系统规划入手，合理规划排水片区和排水干管路由，在不大幅度增加综合管廊埋设深度和不需要增设中间提升泵站的前提下，尽可能使雨水管渠与综合管廊共同敷设。

2．雨水纳入综合管廊合舱研究

根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），进入综合管廊的排水管道应采用分流制，雨水纳入综合管廊可利用结构本体或采用管道方式。根据《住房城乡建设部关于提高城市排水防涝能力推进城市地下综合管廊建设的通知》（建城【2016】174号）要求，管廊建设区域，结合地形坡度、管线路由等实际情况，因地制宜确定雨水管道入廊的敷设方式。依据城市排水防涝设施建设规划需要建设大口径雨水箱涵、管道的区域，可充分考虑该片区未来发展需求，在不影响排水通畅和保障管线安全的前提下，利用其上部空间敷设适当的管线。

三、入廊管线兼容性分析

纳入综合管廊内的各种管线性质各异，可能互相干扰，甚至发生各种灾害事件，比如，污水管道有潜在的渗漏、受潮和腐蚀的问题，接触电力或通信线缆时，可能产生沼气等有毒气体使维护人员产生危险等。在规划编制过程中，应根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015）来确定综合管廊内部的管线布置，并参考相关管线专业的设计规范。在具体规划设计时，要根据各工程的实际情况，先确定各入廊管线独自敷设一舱还是处于同一舱室内。出于安全因素的考虑，宜将天然气管线单独敷设或独自设置在一个舱室中。本文给出了不同管线的安全性的相互影响关系，具体如表3所示。

表3 综合管廊收容管线相互影响关系表

从表3中可知，将天然气管道纳入综合管廊，需要特别注意安全问题，要有强制排风设备和气体泄漏自动检测设备；温度控制系统需要通风系统维持舱内温度以免影响其他管线。在排水管线方面，污水管道对其他管线有较大的影响，污水管道和给水、天然气、电力电缆、通信线缆同舱敷设都有污染、受潮和腐蚀的问题。如果污水重力管道纳入综合管廊，管廊需要配合污水管道的坡度建设，将增加建设成本，但如果道路竖向的纵坡可以配合污水管道，将适当减少增加的成本；如道路竖向不匹配，可能将导致下游增设提升泵站等问题，如非特殊需求，宜慎重考虑污水入廊。综合考察各类管线入廊条件，汇总入廊管线条件分析详见表4。