发布时间：2022-09-17所属分类：建筑师职称论文浏览：1次
摘 要： 【摘要】从城市和建筑遗产保护出发，研究了适应我国历史街区狭窄街巷特点的直埋管线综合技术，提出了市政管线综合兼顾保护与发展要求的 区内自足、设施外置、最小干扰、灵活适应 原则，指出了区内管线的特点和敷设优先顺序，提出了根据街巷体系灵活确定管线数量和敷设
【摘要】从城市和建筑遗产保护出发，研究了适应我国历史街区狭窄街巷特点的直埋管线综合技术，提出了市政管线综合兼顾保护与发展要求的 “区内自足、设施外置、最小干扰、灵活适应” 原则，指出了区内管线的特点和敷设优先顺序，提出了根据街巷体系灵活确定管线数量和敷设路由的方法，计算、比较并得出了常见管线组合的最经济排列顺序和最小敷设尺寸，并总结了缩小直埋水平间距、埋深和垂直间距的适应性管线综合技术措施。
【关键词】城市遗产保护;历史街区;市政直埋管线;管线综合规划;适应性技术
1 前言
历史街区是城市中因历史文化价值而受到保护的特定区域。和城市一般居住区一样，历史街区的管线综合需要为居民提供各类市政服务所需的管线。但由于区内狭窄的历史街巷和两侧密集的建筑遗产是其历史格局和文物价值的重要组成部分而受到保护，如果按照现行《城市工程管线综合规划规范》[1](以下简称《规范》)的管线间距等要求，历史街巷内能够安排的管线种类和数量将难以满足居民的生活需求，而我国又一直缺乏针对历史街区的市政技术规范[2]。因此，有的历史街区为按照《规范》敷设市政管线而拓宽和破坏了历史街巷，如北京旧鼓楼大街和鼓楼西大街拓宽“改造的一个重要原因就是加强市政设施的建设，提高居民的生活条件。埋设上水、下水、电信、煤气等管线则要求拓宽道路”[3]。更多的历史街区因缺乏符合规范的技术手段而搁置了市政设施更新，导致居民生活质量低下，甚至有觊觎街区土地的开发商藉此鼓吹历史街区完全不能适应现代生活的谬论，妄图以改善基础设施为名，行大拆大建之实。
因此，历史街区在管线综合的规划设计和施工方面存在的特殊困难，不但关系到街区居民生活质量的好坏，更决定着历史街区及其建筑文化遗产的去留存亡，应该得到深入的研究和妥善的解决。笔者针对历史街区街巷狭窄、历史建筑基础较浅以及对景观风貌要求较高等特点，研究具有适应性的直埋市政管线综合技术。
2 历史街区市政管线综合的基本原则
众所周知，家庭中的老人不必承担养家糊口的责任，而只需独善其身，并应受到照顾。历史街区作为城市中特殊的、见证历史的古老地区，也不应承担提升城市总体经济和基础设施水平的重担，而只需要维持和改善自身的居住、文化和少量旅游商业功能，并配备相应的市政基础设施[4]。
因此，历史街区市政管线综合应遵循“区内自足、设施外置、最小干扰[5]、灵活适应”的基本原则，即只考虑历史街区内部市政设施供应的需求，不考虑兼顾街区以外的周边地区。由于历史街区内部空间狭窄并有保护要求，为街区提供接入服务的城市干管和大中型基础设施应设置于街区保护范围以外的道路和地块内。街区内部必要的市政管线、设施设备的地下或墙内埋设部分应精心设计施工，地上可见部分应适当隐蔽和美化，使得建筑遗产安全和传统风貌美观的干扰降到最低。所以，历史街区的市政管线综合应当不拘泥于常规技术手段和技术规范，根据各街区的实际情况，因地制宜地灵活运用既有的材料、设备、设计、施工和管理措施，并鼓励符合上述要求的新材料、新设备、新工艺的研究和应用。
3 历史街区市政管线综合的特点
由于历史街区的规模一般只有几公顷到几十公顷，用地性质以居住和少量的文化展示、旅游商业为主，其市政管线综合在管线类型、路由数量、管线容量和管材规格上均与居住小区较为接近，具有类型少、容量小、灵活性大的特点，和城市市政管线差异较大[6]。一般而言，历史街区内部管线在种类上不超过7种，即给水管 (一般生活消防合用)、污水管、雨水管(有时可不设或与污水管合并)、燃气管(有时可不设)、电力电缆、电信电缆以及采暖地区所需的热力管线;在路由数量上，除热力管线为一组双管外，其余管线均不超过一条路由;在容量和管径上，均为直接面向用户的较小的支线，通常给水管管径不超过200mm，污水管、天然气、热力管管径不超过300mm，雨水管不超过600mm，燃气管为 0.005MP以下的低压管，电力电缆为10KV以下的低压线，电信不超过6孔。
4 历史街区不同管线类型的优先顺序
不论是按照现有的管线综合规范，还是采取一定的适应性技术措施，历史街区都有可能因街巷过于狭窄而难以容纳上述7种管线，因此需要根据区内居民的实际需求和街巷条件进行取舍，通过合并或取消部分管道减少管线综合所需的地下空间。
一般而言，历史街区在空间狭窄的情况下，应优先敷设居民生活所必需的、且无法采用其他替代方式提供服务的、占用空间较小、无危险性的市政管线，当有条件时才考虑非必需的、有其他替代方式的、占用空间较大的、可能造成一定危险的管线。优先性最高的管线有给水、电力、污水三类，所有历史街区中都必须优先敷设;取消或合并可能性最大的是雨水和供热管道;燃气、电信管线在特定情况下也可以取消(表1)。
5 管线数量、敷设路由与街巷体系的关系
历史街区内管线敷设的具体数量和敷设路由受到历史街区内部道路宽度等级、现状地下管线、地形等多重影响，应该在实际工程中根据当地街巷体系的情况具体研究确定。一般来说，主要街巷需要提供的管线类型多、服务范围广，而支巷的管线数量相对较少，主要为入户管线。
如北京旧城历史文化保护区市政基础设施工程综合布置和技术标准研究中，按照居民最基本生活要求的顺序，按不同宽度胡同断面，制定出一系列不同宽度的胡同市政管线布置的横断面方案。胡同宽度10m及10m以上的，7种管线 (雨、污、气、水、路灯、电信、电力)一次埋设到位;胡同宽5～7m，优先安排供水、污水、雨水、燃气、供电、电信等6种管线;胡同宽3～4米，优先布置给水、污水管线;胡同宽2m及以下的，仅布置给水管线。按照该方案，能够基本满足国家规范的间距要求，但这是建立在北京历史文化保护区中5m以上胡同占52%，3m以下胡同只占14%的前提之上的，即大部分胡同可以提供6种以上的生活管线，已经可以满足居民的基本生活需求[7]。
当历史街区的街巷宽度较窄，而所需敷设管线数量较多时，常见的做法是突破现行规范的最小管线间距要求，如苏州平江历史街区在4m宽街巷内敷设了多达7种管线(图1)[7]，深圳大鹏所城最窄1.6m的巷道内敷设了4种管线(图2)，但前提是必须采取下文论述的适应性技术措施，以保证安全。
另外一种更为巧妙的方法，是利用历史街区虽然狭窄，但十分密集的街巷体系巧妙设计管线路由，通过多条、多方向的街巷分别敷设不同专业的市政管线，由不同的方向分别接入院落，共同为院内居民提供全面的市政管线服务。换言之，即通过减少单条巷道内的管线种类和数量，满足管线综合规范的间距要求(图3)[8]。这种管线交错敷设敷设方式尤其适用于街巷宽度普遍在 4m以下，但呈平行或网格状密集分布(一般两条平行街巷间为一组或两组院落)的南方地区的历史街区。
6 直埋管线的排列顺序和最小敷设尺寸
我国现行《城市工程管线综合规划规范》和《城市居住区规划设计规范》[9]都对工程管线的敷设排列顺序作出了一定的规定。历史街区的特殊性在于街巷狭窄，应在理解市政各专业规范和管线综合规范原理的基础上，根据实际的街巷宽度，充分利用管线之间的最小间距，尤其是管线和建筑基础之间的最小间距进行敷设，并进行多方案比较，应进行多方案比较，最终选择敷设空间最小的方案。
图4示例了历史街区常用的5种管线(≤10KV 电力电缆、电信电缆、给水管、雨污合流管、低压燃气管)，比较符合《规范》间距的3种不同顺序排列方式，所需敷设总净距(不考虑管径和基础)分别为4.5m、4.2m和4.0m。
以此方式，按照规范间距和常见管径进行管线排列方式的多方案比较，可以得到敷设5种、4 种和3种管线的最经济排列顺序和最小敷设宽度 (外墙间距)(图5)。其中，即便是只敷设3种小管径的管线，按照《规范》也至少需要3.75m的街巷宽度(外墙间距)。由此可见，我国大部分历史街区的街巷宽度都难以满足该要求，因此需要进一步探讨可以缩小管线敷设净距的适应性措施。
7 缩小直埋水平净距的适应性措施
在管线综合规划中，影响直埋管线水平净距的主要因素是3个方面，一是管线之间的安全距离，二是井、闸等管线构筑物的尺寸，三是施工和维修操作空间。历史街区在敷设空间不足的特殊情况下，可以针对这3个方面采取适应性的工程技术和管理措施。
7.1 采用新材料、新工艺减少管线之间的安全距离
管线之间的安全距离，是指某管线需和其他管线及建筑物基础保持一定的距离，以保证其管线及管内介质的安全，并避免对其他管线和管内介质以及建筑物基础的安全造成影响。就历史街区内部的直埋管线而言，一般没有高压和有毒有害管线，且具有容量小、管径小的特点。在正常输送状态下可能产生相互干扰的只有电力和电信管线，主要表现为电力线缆的电流对电信线缆内的通信数据产生的电磁干扰。根据《规范》要求，二者最小水平和垂直净距均为0.5m[1]。缩小二者净距的方法主要有3方面：(1)在通信电缆附近平行敷设屏蔽线，或在通信电缆外套装金属管道的方法进行电磁屏蔽保护;(2)使用电磁屏蔽电缆、电磁屏蔽塑料多孔管等新材料; (3)通信线缆采用完全不受电力线电磁场干扰的光缆[8]。
在历史街区中，可能因泄漏造成安全影响的管线主要是给水管、排水管和燃气管。《规范》规定的水平和垂直净距已经考虑了在管线泄漏状态下，减少管线间相互影响的安全距离。近10年来，高性能塑料管材和相关施工工艺发展迅速，如高密度聚乙烯(HDPE)等新型高分子塑料给水、排水与燃气管材的力学性能和防腐、防水能力已经远远超过1999年《规范》编制时普遍采用的镀锌钢管给水管、燃气管和混凝土排水管，其管材长度增加，接头数量大大减少，加之管线连接、密封等施工工艺有了长足的进步，所以不但可以减少各类检查井的数量，更可以大幅缩小管线之间的水平与垂直净距。
如北京市南池子历史文化保护区试点片市政工程的综合设计中，采用了防水性能较好的HDPE 雨水管和浅埋深技术，将雨水管与建筑基础的净距由《规范》规定的2.5m减少到0.2m，雨水管与电力电缆净距由0.5m减少到0.4m;采用HDPE 污水管，将污水管与给水管的净距由1.0m减少到0.55m;燃气管采用高防腐等级的钢管或聚乙烯管(PE管)，将燃气和电信管线净距由1.0m减少到0.5m，因此得以在5.8m宽的后普渡寺巷内敷设了7条市政管线(图6)。在此类实践研究的基 础上，北京市规划委员会和各市政专业管理部门还共同制定了适用于北京历史文化保护区的市政管线最小水平间距表[7]。
7.2 采用新设备和非标准设计的井闸等构筑物
《规范》规定的所有管线间最小水平净距为 500mm，并未作出任何解释。笔者分析认为，这一数值可能是基于各类井、闸等管线构筑物尺寸确定的，因为一般常见的入人式井闸的最小内径为700mm，加上两侧井壁砖墙厚度240mm，按管径200mm计算，则从管壁到检查井外壁的距离已达490mm，基本等于《规范》中管线净距的最小值——500mm(图7)。所以历史街区中要将管线净距减少到500mm以下，一般首先考虑减少井、闸构筑物的尺寸，或者取消部分井闸，减少其数量。
减少井闸数量的方法主要有：(1)开发新型管材、管件和施工工艺，通过降低管材的摩阻系数，提高管材防腐防水和保温性能，增加管材长度，开发各类异型弯头构件，提高接头质量等方法，减少管网所需检查井、补偿小室等的数量。 (2)应用各类无需砌筑井室的免维护地埋阀门[10]、闸管、远传水表等新型设备，减少井室的数量。
减小井闸尺寸的主要措施有：(1)采用非标准设计的小内径长方形、椭圆形井室;(2)采用钢筋混凝土、钢等薄型井壁;(3)采用塑胶、玻璃钢等整体型井室;(4)采用小型的耐水不燃高强度人孔、手孔[7];(5)采用无需下井操作的新型塑料检查井[11](图8～图10)。
7.3 管线敷设中节约管位的措施
除了材料和设备本身的措施外，在管线敷设中根据街巷特点，采取灵活的技术措施节约水平管位也是在历史街区管线综合的适应性措施之一。如历史街区街巷断面往往变化较多，因此在管网井闸、消防栓等的布置上，可以充分利用街巷断面较大或有临街局部空地的路段，而在空间狭窄的路段尽量少设检修井闸。对可以不在路中布置的消火栓井、水表井、各类预留接户管等应尽量在路外空地上设置，不占用路内空间。对必须在路内部布置的检查井，则应相互错开。
对于平面上有冲突的管线设施，应充分发挥电力、电信缆线、燃气管线、给水管线等小管径、易弯折的管线，在遭遇其他管井时进行绕避。当井位排布紧张时，相邻市政管线间可以穿井敷设，并在穿入其他市政管井中的管段外增加防护套管，以免管线泄漏等原因造成的相互影响，如雨水管和污水管可通过穿井敷设，实现同路由敷设(图11)[7]。
8 缩小埋深和交叉垂直净距的措施
8.1 减小管线埋深
《城市工程管线综合规划规范》2.2.12条规定，“工程管线在交叉点的高程应根据排水管线的高程确定”[1]。由于历史街区内部管网的改造往往滞后于周边城市道路的改造，街区内雨水、污水等重力管的最大埋深受到城市道路干管埋深的限制，为利于区内的雨污排水、造价和建筑基础安全考虑，地势平坦的历史街区应尽量减小排水管道的埋深。减少排水管道埋深的措施主要包括采用摩阻系数小的塑料管材、设截留池法减小排水坡度，以及设置溢流井等方法(图12)[12]。此外，相较于一般城市道路，历史街区内机动车道的交通以小汽车和摩托车、自行车为主，一般没有大型车辆通行，所以其下各类管线最小覆土深度的取值可以介于《规范》中车行道和人行道的覆土深度值的中间值，即最上层的直埋电力管线的埋深可取0.5～0.7m之间。
8.2 减小管线交叉垂直净距
《规范》规定,一般市政管线之间的最小垂直净距为0.15m，个别管线如电力管沟与其他管线最小垂直净距为0.5m。但在历史街区等地下现状管线复杂、空间狭窄地区的管线敷设中实际很难做到。根据一些地区的实际施工经验，一般管线间只要保持交叉垂直净距>0时即可施工。为防止管线净距过小时管道变形、下垂而产生的管道间叠压带来的应力、金属管电极氧化等问题，宜对管道进行保护性加固，如《上海市排水管道通用图》在排水管道之间净距大于零且小于管道基础厚度的情况下，可采用管道混凝土方包加固。电力管线同燃气管交叉时可能发生泄漏爆炸事故，故最小垂直净距应争取控制在0.5m以上，当无法满足时，应在燃气管线外用钢套管或 PE套管进行保护[13]。
8.3 管线冲突的避让措施
在管线敷设顺序上，由于历史街区地下敷设空间紧张，加之各类现状管道错综复杂，在实际工程设计或施工时，有些管线很难做到在竖向上完全避开，此时需要按照压力管线让重力自流管线，可弯曲管线让不易弯曲管线，分支管线让主干管线，小管径管线让大管径管线，新铺管线让现状管线以及无害管线让有害管线的原则，进行特殊处理[14]。
如雨水管道与燃气、污水等管线受各因素制约而无法相互错开时，可做成交叉井，或称过渡井的形式，将污水等管线直接穿过交叉井，而雨水管线在井中断开(图13)[15]。
交叉井的另一种形式是在电缆井池中过渡污水、雨水等不可弯曲管(硬管)，为避免雨污水泄漏对电缆不利，电缆一般应从液体管道上方绕行 (图14)[15]。
对于小管径压力管线与重力管线交叉无法避开时，可不设井，而采用4个45°弯头绕开。若该压力管为给水管且从重力管上方走行而覆土不够时，可从排水管下方走，但给水管须加护钢套管以免管线破损时水质被污染(图15)[13]。
9 结论
本文给出了符合历史街区遗产保护要求的市政管线综合“区内自足、设施外置、最小干扰、灵活适应”的原则，指出了针对历史街区街巷空间、功能特性的直埋管线综合特点和敷设优先顺序，提出了根据街巷体系确定管线数量和敷设路由的方法，计算、比较并得出了常见管线的最经济排列顺序和最小敷设尺寸，并总结了缩小直埋水平间距、埋深和垂直间距的适应性管线综合技术措施，以期为历史街区(村镇)的市政管线综合规划设计提供指导，从而为遗产保护提供适用的市政技术支撑，实现保护与发展的双赢。此外，相关技术措施也可为用地特别紧张或有特别景观要求的城市其他地区的市政建设提供参考。——论文作者：李新建
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