91学术服务平台

您好,欢迎来到91学术官网!站长邮箱:91xszz@sina.com

发布论文

论文咨询

窄路密网市政管线综合设计探析与实践

  2025-01-19    111  上传者:管理员

摘要:自雄安新区成立以来,正以“外路内街、窄路密网”的规划理念构建着新区的路网体系。城市道路是市政管线的重要载体,随着路网体系的逐步更新调整,市政管网的布局也需同步优化完善。因此,为提升新建窄路密网项目的建设质量,缩短项目建设周期,方便远期运营维护,结合雄安新区新建市政道路项目,对窄路密网市政管线综合设计方案进行了总结和优化,并结合实际工程案例对管线综合横断面设计思路和设计要点进行了剖析和优化;同时根据新区规划雨水管线埋深浅,电力、通信预制组合排管尺寸大的特点,对竖向标高设计中各市政管线的设计思路和设计要点进行了研究,还重点研究了给水、再生水管线与其他市政管线交叉避让时存在的问题和优化方案;最终提出了窄路密网市政新建管线的优化措施。

  • 关键词:
  • 优化方案
  • 横断面设计
  • 窄路密网
  • 竖向标高设计
  • 管线综合设计
  • 加入收藏

2016年2月,中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》[1]中提出“加强街区的规划和建设,分梯级明确新建街区面积,推动发展开放便捷、尺度适宜、配套完善、邻里和谐的生活街区”新思路。即通过树立“窄马路、密路网”的城市道路布局理念,使城市建成区平均路网密度提高至8 km/km2,道路面积率达到15%。

自2017年雄安新区建设以来,始终坚持以服务人民为中心、均衡交通分布、提高路网弹性、缓解交通压力、开放活力街区的城市街道理念,构建形成了“外路内街、窄路密网”的路网体系,通过规划150~300 m的道路网格,形成了开放活力的城市街区,畅通城市交通微循环,实现了道路空间要素集约化、合理化和配套设施的完善化。市政路网是各类市政管线的载体,科学合理地设计地下管线对保障市政设施的建设和运营尤为重要,而管线综合设计(简称“管综设计”)是优化市政管网建设的重要措施。

管综设计是综合协调各类工程管线合理空间布局,解决建设区域内各类管线之间和管线与地上、地下建构(筑)物之间碰撞冲突,保障各类管线的设计、施工和运维管理的有效措施。目前,管综设计已在轨道交通、房建、商业建筑、工业建筑、市政管线规划、历史文化街区改造和市政道路管线设计等方面进行了广泛应用,并取得了显著效果。

在传统市政管综设计中,城市区域内路网密度较小,市政道路红线较宽,市政管线综合布置空间较为充裕。而在“窄路密网”的城市道路布局新理念下,路网密度变高,道路红线变窄,但市政管线种类不变,且规模越来越大,使管综设计难度越来越大,要求也越来越高。基于此,笔者在雄安新区小街区、密路网的道路建设背景下,结合新区独特的资源整合优势和科学合理的规划理念,在总结传统市政管综设计要点的基础上,对有限道路空间里合理布置市政管线的方案进行分析和应用,以便为缩短新区项目建设周期、保障新区项目建设质量、方便远期运维管理等打下坚实稳固的基础。


1、雄安新区昝岗组团市政路网和市政管线规划情况概述


昝岗组团规划理念为:构建级配合理、功能完善的城市道路系统;通过便捷连通的“六横六纵”快速路与主干路网,满足昝岗组团的对外交通需求,支撑昝岗组团空间布局;通过尺度宜人的城市街道,建设开放活力的城市街区,保障城市交通微循环;建设以人为本的城市街道,为昝岗组团提供高品质的出行服务。

该组团内规划路网结构主要包含:44 m宽城市主干路、32 m宽城市次干路、28 m宽城市次干路和18 m宽城市支路等4种。其中:

1)城市主干路规划红线宽44 m,机动车双向6车道或8车道,机动车道与非机动车道物理隔离,人行道与非机动车道绿化隔离,主要承担昝岗组团中长距离出行功能并向外延伸与周边组团的干路连通。44 m宽规划标准横断面图见图1。

图1 44 m宽规划标准横断面图(m)

2)城市次干路规划红线宽28 m或32 m,机动车双向4车道,机动车道与非机动车道物理隔离,人行道与非机动车道绿化隔离,主要承担昝岗组团中距离出行功能。城市次干路规划横断面设计图见图2。

3)城市支路规划红线宽18 m,机动车双向2车道,人行道与建筑退界空间一体化设计,主要满足控制单元内部短距离出行需求。18 m宽规划横断面设计图见图3。

综合管廊一般重点建设在城市高密度区,通过对国内多城市相关指标分析可知,管廊建设密度为2.0~2.58 km/km2。昝岗组团规划时,以沿主干道路敷设的电力高压廊道为基础规划布置综合管廊,其他类市政干线管道以该管廊方案为基础统筹调整。因此,昝岗组团在城市主干路下规划综合管廊,其他城市次干路、支路未规划综合管廊。

图2城市次干路规划横断面设计图(m)

图3 18 m宽规划横断面设计图(m)

城市主干路规划有综合管廊,规划市政管线包括给水管、再生水管、雨水管(双侧)、污水管、燃气管、高压电力线缆、通信光缆和热力管等。其中,给水管、再生水管、电力线缆、通信光缆和热力管等入廊敷设,其他管线直埋敷设。

城市次干路和支路未规划综合管廊,市政管线直埋敷设。随路永久建设的市政管线主要包括给水管、再生水管、电力线缆、通信光缆、热力管、雨水管(单侧)、污水管和燃气管等。大部分城市次干路、支路下规划有5~7类市政管线,甚至部分城市次干路或支路下规划有全部8类市政管线。

在规划有综合管廊的城市主干路下,大部分市政管线入廊敷设,且综合管廊埋深较深,直埋市政管线平面、竖向空间布置较为充裕,因此,此次研究仅考虑未规划综合管廊的城市次干路和支路的管综设计。


2、窄路密网管综横断面设计


2.1 管综横断面设计要点

横断面设计是管综设计的首要工作,也是其重要内容之一。在新建道路管综横断面设计中,首先以GB 50289—2016《城市工程管线综合规划规范》[2]中“各工程管线之间、管线与建筑物之间的水平净距要求”为基础,结合各市政管线阀门(检查)井的尺寸等相关参数综合确定各管线之间的水平净距。

其次,机动车道上布置的市政井盖会影响道路车辆行驶的舒适性和安全性,路面下管道的更新、运维也会对道路交通造成影响。因此,结合道路横断面设计方案,优先将各市政管线布置在人行道、非机动车道等慢行系统下。

最后,以文献[2]中“工程管线从道路红线向道路中心线方向平行布置的次序宜为:电力、通信、给水(配水)、燃气(配气)、热力、燃气(输气)、给水(输水)、再生水、污水、雨水”的要求为基础,结合道路两侧地块性质和市政设施需求(道路一侧为建设地块、另一侧为城市绿地,将服务地块的市政管线布置在地块侧,将转输类管线布置在绿地侧等)、各类市政管线服务功能(燃气输、配气管等)、各市政管线之间相互不利影响因素(电力管与燃气管水平间距较小,电力管产生电火花后会造成燃气管爆炸等安全事故[3])、工程投资和施工方案(2种及2种以上管线共沟开挖,减少土方量[4])、管线日常维护、作业频率(热力管线冬季运营、夏季检修)等因素优化调整各市政管线管位。

在管综横断面设计中,也需结合项目上、下游道路的现状管线管位,优化该项目管综横断面设计方案,避免道路下出现管线“拧麻花”的现象,以保障远期管线运维、管理的便利。

2.2 工程应用分析

目前,在智慧城市建设的背景下,智慧综合灯杆成为智慧城市建设的重要组成部分,也是雄安新区建设的基本要求。在新区路网建设中,综合灯杆布置于道路两侧侧分带内,为便于使用,综合灯杆的电力线缆和通信光缆也布置在道路两侧侧分带内。由于电力线缆、通信光缆规格较小,新区项目管综设计不考虑其管位布置。

根据GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》[5]的相关要求,电缆直埋敷设时应设置电缆保护层。在昝岗组团中的城市次干路和支路下,由于市政管线种类较多,道路空间有限,人行道规划宽度仅为1~2 m,同时根据相关规范要求与相关研究[6],缆线管廊通常布置在人行道下,且缆线管廊最小宽度为2.2 m,最小高度为1.2 m,组团内城市次干路和支路下布置缆线管廊空间不足,因此考虑以组合排管的形式将电力线缆和通信光缆集中布置,以便减少道路下方空间的占用,给其他市政管线预留更多的敷设空间。

如果按照传统组合排管施工时采用的现浇钢筋混凝土工艺进行施作,则施工周期长,效率低、造价高。因此该项目中的电力、通信组合排管采用了预制安装工艺(见图4)。组合排管通过工厂化预制,标准化水平更高,施工现场只需将组合排管进行安装连接,且安装采用无粘结预应力筋进行连接,并安装遇水膨胀橡胶条进行防水,从而大大缩短了项目建设周期,提高了工程建设质量。

图4电力、通信组合排管实拍图

基于管综横断面设计要点和以上设计思路,在昝岗组团市政道路设计中,以相关规划为依据,对项目管综横断面进行了优化设计。如:

某项目道路两侧地块规划为住宅和商业用地,规划道路等级为双向4车道的城市次干路,道路红线宽度32 m,设计车速40 km/h。道路规划横断面形式为:2.0 m(人行道)+1.5 m(树池分隔带)+3.0 m(非机动车道)+2.25 m(分隔带)+2×7.25 m(机动车道)+2.25 m(分隔带)+3.0 m(非机动车道)+1.5 m(树池分隔带)+2.0 m(人行道)=32 m(见图2)。

根据市政管线相关规划,该项目规划有15回110 kV电力线缆、15孔通信光缆、2×DN300热力管(1供1回)、DN200中压燃气管、DN500给水管、DN400再生水管、d600~1 000雨水管、DN600污水管等8类市政管线。

该项目中预制混凝土组合排管尺寸较大(宽2.0 m,高0.9 m),且预制混凝土中的套管均为PE塑料管,无法长期承受重型荷载,因此将其布置在人行道下。另外,由于组合排管沿线设置的工井尺寸较大,尤其是三通、四通井,宽度达到2.8 m,因此可充分利用人行道和1.5 m宽树池空间布置该井(树池间距为6 m)。

热力管管径为2×DN300(1供1回),考虑管道保温层厚度和施工要求,双管布置占用平面空间宽度达到1.0 m;热力管道沿线设置的阀门井尺寸也较大,宽度达到2.95 m,为保障夏季管道检修方便,考虑将管道布置在非机动车道下。

根据文献[2]的相关规定及要求,给水管与再生水管间水平净距为0.5 m,而该项目给水管、再生水管沿线阀门井尺寸均为Φ1 800。经分析,以阀门井尺寸为控制因素,确定给水管、再生水管间距为1.5 m。结合3.0 m宽的非机动车道空间,考虑将2根管道布置在非机动车道下。污水管和中压燃气管水平净距为1.2 m,污水检查井尺寸为Φ1 200,中压燃气阀门井尺寸为Φ1 000。经分析,以水平净距要求为控制要素,确定2根管道间距为1.65 m,结合人行道和树池空间,考虑将2根管道同时布置在人行道和树池下。

慢行系统平面空间已被上述管线充分利用,雨水管道只能布置在机动车道下。根据道路标线设计方案,道路中线布置间距为0.5 m双黄线,便于设置物理隔离设施。为保障行车的安全性和舒适性,雨水检查井需完全布置在道路中心线位置处。雨水检查井井筒偏置于井室盖板上方。根据不同管道检查井井室与井筒尺寸推算,将雨水管道布置在道路中心线一侧0.2~0.35 m位置处,可保障雨水井盖位于道路中线位置处。

该项目管综横断面设计图见图5。

图5管综横断面设计图(m)

在图5中,污水管距离行道树中心间距仅为0.6 m,不满足规范1.5 m净距要求,但根据调查,一般乔木根茎生长深度约为4 m,而该项目污水管道埋深控制在7.0~7.5 m,所以污水管道与树根之间不会造成相互影响。

在该项目管综横断面设计中,道路两侧慢行系统下布置的市政管线可共沟开挖,从而减少工程土方量和工程造价;同时将电力管、燃气管分别布置在道路两侧的人行道下,可避免这两类管道之间的不利影响,也同时保障了各市政管线运维的便利性。雨水管道虽然布置在机动车道下,但通过管位调整保障井盖全部位于道路中心线位置处,避免了行驶车辆碾压井盖现象的发生。

在昝岗组团其他28、18 m宽的道路项目设计中,管综横断面也同样依据上述思路进行设计,部分道路的管综横断面设计图见图6、7。

图6某28 m宽道路管综横断面设计图(m)

当市政管线无法避免地布置在机动车道下时,为避免车辆碾压井盖,提高行车舒适性,建议将管线井盖布置在单车道中间位置处。

图7某18 m宽道路管综横断面设计图(m)


3、窄路密网管综平面设计


根据管综横断面设计成果,首先以道路中线为基准,在道路平面设计图上布置各市政管线管位。管线布置力求顺直、短捷,减少转弯和交叉,同时避免偏置错位等现象发生。

其次,市政管线主干管管位布置完成后,根据沿线相交道路管线规划种类、尺寸等信息,结合上述管综横断面布置原则与规范要求布置沿线被交道路各市政管线管位。

接着,按照各管线专业设计方案提资,布置道路两侧地块预留支管管位,同时校核调整各预留支管平面管位,以避免各管线管位相互重叠或管道间距不符合相关规范要求。

在管综平面设计中,给地块预留的各管线支管应尽量保持一定间距,切勿集中布置,因为集中布置会造成道路两侧地块小市政管线衔接不便,同时也会导致管综竖向标高冲突。

在各市政管线竖向标高确定后,在管综平面图上标注各管线相交位置处控制标高,最终确定管综设计成果,并征求各管线专业与相关部门意见[7],根据相关单位意见修改后确定最终成果。管综平面设计图见图8。

图8管综平面设计图(m)


4、窄路密网管综竖向设计


4.1 管综竖向设计要点

在合理布置各市政管线的平面位置后,需对各管线的竖向标高加以控制。竖向设计是管综设计中的重中之重,要求高、难度大。在管综竖向设计中,重力流管道(雨、污水管道)因受上游收水标高、下游排放标高控制,是其他市政管线竖向标高的控制基础。为保障两侧地块雨、污水正常排放,结合窄路密网小网格尺寸、地块内排水管线敷设长度和埋深,经推算确定市政雨水管起点覆土控制在1.5 m以上,污水管起点覆土控制在2.2 m以上。根据相关项目经验,市政管线在竖向空间内按照上、中、下3层空间分布,重力流管道主要布置在中层空间,综合管廊布置在下层空间,其他管线布置在上层空间。

雨、污水主干管和支管标高确定后,按照文献[2]中“管线自地表面向下的排列顺序宜为:通信、电力、燃气、热力、给水、再生水、雨水、污水”和“严寒或寒冷地区给水、排水、再生水、电力和燃气等工程管线应根据土壤冰冻深度确定管线覆土深度”的要求确定其他管线的竖向标高。另外,应保障各市政管线在垂直方向未出现重叠。

在确定各市政管线空间层级后,竖向标高设计主要解决各管线主干管与其他管线支管交叉处标高控制的问题(尤其是被交路口管线交叉)。在雨、污水管道外的其他管线中,2座电力工井之间的电力、通信组合排管(混凝土包封)不易弯曲,组合排管应尽量保持平直穿过其他管线,且组合排管与其他管线竖向相交时,可通过调整电力工井的深度来调整组合排管的竖向标高(见图9)。

图9组合排管布置示意图

供热管线在支管出线位置处,设置上翻或下翻的π字形支管进行应力消解,进而保障管道的正常运行;燃气管为气压管道,未涉及管道排气和排泥需求,故支管可采用上翻或下翻形式穿过其他管线。

相较于直埋燃气、热力管道管材的整体焊接,给水、再生水管通常采用承插式球墨铸铁管道,其整体性较差,故在与其他管线交叉时,前期研究常采用4个45°弯头上下绕行的方案,但未对其存在的问题进行详细分析研究。目前,给水、再生水管与其他管线交叉时存在以下几种情况:

1)给水、再生水支管上翻其他市政管线

支管在上翻其他管线时,为避免出现弥合水锤现象导致的支管断流或爆管现象,均需在高点处设置排气阀和排气井(见图10)。目前,直埋给水、再生水管道常采用球墨铸铁管材,承插接口。根据相关规范要求,为避免接口脱落,管道转弯处均需设置支墩,而按照国标图集10S505《柔性接口给水管道支墩》要求,DN200管45°垂直向下支墩尺寸为长×宽×高=1.35 m×2.7 m×0.9 m,支墩尺寸较大,综合造价高。在市政管线较多的道路下是否有空间设置支墩以及支墩设置是否影响其他管线管位是目前工程中普遍存在的问题。如果施工过程中弯头位置处未设置支墩,在长期动、静荷载作用下,极有可能出现承插口脱落现象。

图1 0支管上翻其他管线示意图

2)给水、再生水支管下翻其他市政管线

支管在下翻穿过其他管线时,给水、再生水主干管为管道高点,支管内的气体可通过干管上的排气阀排放(见图11)。但在管道弯头处需要设置支墩,也会存在与上翻支管同样的问题。

图1 1支管下翻其他管线示意图

3)给水、再生水支管平直穿过其他管线

支管在平直穿过其他管线时,无需考虑排气与支墩问题,是管道设计最理想状态,见图12。

图1 2支管平直穿过其他管线示意图

给水、再生水工程作为隐蔽性工程,施工中管道弯头处支墩往往会被忽略,管道、路基的回填压实度不满足相关要求,导致道路塌陷情况也经常发生,尤其近3年内的新建道路路基沉降0.5 m左右的情况屡见不鲜。因此,给水、再生水管道上、下绕行时,优化方案设计显得尤为重要。在竖向标高设计中,给水、再生水支管首先考虑平直穿过其他管线,无条件时,在保障支墩和排气井施作空间的前提下,可采用上翻或下翻方案。采用上翻或下翻方案时建议将支管管材更换为钢管,同时在合适位置设置排气设施。

4.2 工程实践应用

4.2.1 昝岗组团管综设计存在的问题

在昝岗组团排水防涝系统规划中,组团内涝防治标准为30年一遇,在遵循“高水高排、低水低排、蓄排结合、自排为主、抽排为辅、就近排泄”的排水原则下,规划雨水管道以重力流的形式就近排入各水系。该组团内规划雨水管管径为600~2 000 mm,雨水管埋深控制在4 m以内,管道覆土控制在1.5~2.5 m,在部分路段,雨水管覆土甚至只有1.2 m左右。

在2.2节中,为集约管线敷设空间,电力、通信采用组合排管形式集中布置,并采用预制混凝土工艺实施,预制组合排管高度达到1 m左右。

基于上述情况,在管综竖向设计时,排水管道与组合排管形成一堵竖向高墙(见图13),导致其他管线支管无法按照要求的空间层级进行布置。

图1 3管综设计问题示意图

4.2.2 昝岗组团管综设计优化方案

在昝岗组团窄路密网设计理念下,道路网格间距为150 m,地块四周路网沿线需预留市政支管来满足地块市政设施需求。因此在管线设计过程中,沿线2处被交道路之间需至少预留1处市政管线支管。基于昝岗组团雨水管道埋深浅、组合排管尺寸大的设计现状,同时结合4.1节竖向设计要点对管综设计方案进行如下优化设计:

1)市政管线在竖向空间内按照上、中、下3层空间分布,重力流管道主要布置在中层空间内,电力、通信、给水等其他管线布置在上层空间内。如按常规做法,将电力、通信组合排管布置在上层空间,给水、热力、燃气和再生水等管线需布置在下层空间内,才可避免其预埋支管与排水主干管、组合排管等标高冲突。经分析,该常规布置方案会导致整个项目的管线土方量增加,工程造价升高。而对于给水管道,下穿排水管道时需设置防护套管,也会增加防护措施费用。因此,在昝岗组团管综竖向设计时,考虑将组合排管布置在下层空间内(见图14),或布置在雨水、污水管道之间(见图15),将其他管线布置在上层空间。

图1 4管综设计优化方案1

图1 5管综设计优化方案2

2)由于管材与接口问题,给水、再生水管采用上、下翻穿过其他管线时会产生诸多问题,因此考虑预埋支管在阀门井内进行上、下翻设计(见图16),这样可进一步解决支墩施作空间与管道排气问题。具体方案为:在管道支管三通处设置排气井,预埋支管在井内进行上、下翻,同时在高点设置排气阀,并在支管上设置镇墩。


5、结论


在雄安新区昝岗组团小街区、密路网的城市道路布局下,合理完善的管综设计方案不仅可以缩短项目建设周期,降低建设成本,也可方便远期管道的运维管理,保障道路交通的通畅。因此,笔者结合昝岗组团新建道路管综设计方案,对部分市政管线的设计方案进行了优化,同时也提出了预制电力、通信组合排管的建设思路,可为其他地区项目的管综方案设计提供参考。主要结论与建议包括:

图1 6管综设计优化方案3

1)借鉴历史街区管综规划方案[8],通过在地块四周围合的市政路网下分别布置不同专业的市政管线,共同为地块内提供全面的市政管线设施,可减少单条市政道路下市政管线的种类和数量,也可进一步降低管综设计难度,减少资源浪费。

2)在某些城市给水管道运维检修时发现,给水管道某位置处发生爆管泄漏后,会频繁在该位置处出现同类事故,究其原因可能是因为设计方案不合理造成的。给水管道在运行时管道压力时刻发生变化,管道上阀门等设备的操作会引起管道水锤现象发生,故笔者提出的给水、再生水管道与其他管道相交时的处理方案可大大降低爆管等事故发生。


参考文献:

[1]中华人民共和国中央人民政府.中共中央国务院印发《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》[EB/OL].(2016-02-06)[2023-07-30].

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市工程管线综合规划规范:GB 50289—2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2016:4-10.

[3]胡雨晴.市政管线综合横断面设计探析与实践[J].建筑技术开发,2022,49(7):54-56.

[4]赵红玉.市政道路管线综合设计方法和发展方向探讨[J].福建建材,2014(1):46-48.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.电力工程电缆设计标准:GB 50217—2018[S].北京:中国计划出版社,2018:6-16.

[6]鄢丹,谢顶良,查俊.市政道路缆线管廊设计探讨[J].西部交通科技,2020(6):151-153.

[7]刘晓虹.市政管线的综合设计方案探讨[J].江西建材,2022(12):367-368.

[8]李新建.历史街区适应性直埋管线综合规划技术研究[J].城市规划,2013(11):72-78.


文章来源:柴志龙,肖燃.窄路密网市政管线综合设计探析与实践[J].市政技术,2025,43(01):221-230.

分享:

91学术论文范文

相关论文

推荐期刊

网友评论

加载更多

我要评论

建筑技术开发

期刊名称:建筑技术开发

期刊人气:2166

期刊详情

主管单位:北京建工集团有限责任公司

主办单位:北京建工集团有限责任公司

出版地方:北京

专业分类:建筑

国际刊号:1001-523X

国内刊号:11-2178/TU

邮发代号:82-230

创刊时间:1974年

发行周期:半月刊

期刊开本:大16开

见刊时间:4-6个月

论文导航

查看更多

相关期刊

热门论文

【91学术】(www.91xueshu.com)属于综合性学术交流平台,信息来自源互联网共享,如有版权协议请告知删除,ICP备案:冀ICP备19018493号

微信咨询

返回顶部

发布论文

上传文件

发布论文

上传文件

发布论文

您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!

知 道 了

登录

点击换一张
点击换一张
已经有账号?立即登录
已经有账号?立即登录

找回密码

找回密码

你的密码已发送到您的邮箱,请查看!

确 定