地下市政管线与行道树相互关系研究

管网设计与运行

地下市政管线与行道树相互关系研究

尹 荣 关春雨 李 艺 李 浩 宋文波

(北京市市政工程设计研究总院,北京 100082)

摘要 地下管线与行道树根系均需占用地下空间,二者间距过小可能导致管线的损坏及其敷设、维修的不便,同时也会影响行道树的正常生长。通过研究二者相互影响情况,归纳分析国内外相关规范的具体要求,对地下市政管线与行道树的安全距离及安全技术措施提出建议。在满足相关规范的前提下,可以通过合理深埋管线、采取防护措施、优选管材和接口形式等方式解决地下市政管线与行道树的相互影响问题。

关键词 地下管线 行道树 相互影响 间距 安全技术措施

Studyontherelationshipbetweenundergroundmunicipalpipelinesandstreettrees

YinRong,GuanChunyu,LiYi,LiHao,SongWenbo

(BeijingGeneralMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Beijing100082,China)

Abstract:Sinceundergroundpipelinesandstreettreerootsbothoccupycertainundergroundspaces,inadequatedistancesbetweenundergroundpipelinesandstreettreesmayleadtopipelinesdamagesandtheinconvenienceofpipelinesconstructionandrepair,meanwhile,thegrowthofrootsmightbeaffectedinthoseprocedures.Inthispaper,interactionsbetweenundergroundpipelinesandstreettreeswerestudied,andonthebasisoftechnicalstandardssummarizationofChinaandabroad,thesafedistancesbetweenundergroundpipelinesandstreettreesaswellasthesafetechnicalmeasuresweresuggested.Itisconcludedthatonthepremiseofstandardsabidance,interactionbetweenundergroundpipelinesandstreettreescanbeminimizedthroughvariousmeasures,suchaspipelinedeepbury,safetechnicalmeasures,andoptimizationofpipelinematerialandconnection.

Keywords:Undergroundpipelines;Streettrees;Interaction;Distance;Safetechnicalmeasures

0 引言

行道树是在公路或道路两旁成行栽植的树木,是城市道路绿化的主要组成部分和城市景观风貌的重要体现;地下管线是重要的市政基础设施,为城市的正常运行提供基本保障。行道树根系与地下管线均需要占用部分地下空间,二者间距过小可能导致管线的敷设和维修不便,某些情况下行道树根系还可能侵入地下管线,引发管线维修和更换等直接损失,也可引发监测、维护费用的增加以及交通阻塞等

十一五 国家科技支撑计划项目(2006BAJ16B0103)。

间接损失。因此有必要对行道树与地下市政管线的

相互影响作深入分析,指导规划与设计,保证地下市政管线的实施及安全运营。1 行道树与地下管线的关系1.1 行道树根系特点

成年树木的根系主要在地下较浅范围内呈放射性分布。一般情况下,树木根系的深度较小,90%的树根深度不超过2m[1],根系的主要部分集中在地下0.6m以上。在此范围内,根系生长所需的氧气、营养和水最为丰富,大部分须根在地下0.2m内,随着与树干距离的增加,根系变得更少、更浅[3,4]。树

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木根系的分布半径较大,最高可达树冠高度的1.5倍或者树冠半径的2~3倍(见图1)[1,3,4],在距成年树木3m以外,大部分根的直径都小于10mm,其中直径小于1mm的根系吸收水分和营养物质供树木生长[4]。

由行道树根系分布特点可见,行道树根系一般不会与埋深较大的地下管线接触,但是在地下管线埋深较小、行道树根系深入土层或道路扩建导致行道树与地下管线水平距离过小时,行道树根系与地下管线便有机会接触并产生相互作用。1.2.1 地下管线对行道树根系的影响

地下管线的存在可影响行道树根系的生长。地下管线附近经过翻动的土壤较为疏松,根系伸展阻力较小;地下输水管线通常比周围土壤温度低,导致土壤中的水冷凝在其表面,可为根系提供水分;地下热力管线、直埋电缆等可提高附近土壤温度,有利于附近不耐寒树种的越冬和存活,因此当行道树根系生长到地下管线或其回填土附近时,根系长势较好。另一方面,管道密集排列敷设会限制根系的垂直分布,在地铁等地下工程的加强层范围内此现象更为明显[8]。

此外,在新建或维修地下管线时可能破坏行道树部分根系,影响其正常生长。1.2.2 行道树根系对地下管线的影响1.2.2.1 直接破坏

直接破坏是由行道树与地下设施接触的根直径增加导致的。陶土管等以短管形式连接的管道,尤其是重力管道(排水管)和需要防止水进入的管线(通讯管线)最易受直接破坏影响。根系可能会包裹地下设施,虽然很少勒紧,但若管道表面包裹物无毒且结合不紧密,则可能被根系侵入并最终解体,如燃气管道的石油沥青、环氧煤沥青以及聚乙烯等防腐层均可被树根破坏。1.2.2.2 根系侵入

树根生长的侧向力不足以令其侵入完好无缺的管道,只有管道预先存在裂缝或者接口处存在缺陷时才可能进入,因此行道树树根主要侵入有接口的管道,尤其是给水、再生水和排水管道。当管道破裂或者接口出现缝隙时,泄漏点周围土壤营养和水分会增加,为树根生长提供理想环境,树根向管道泄漏点生长并进入管道,某些树根甚至可进入0.1mm的缝隙[10,11]。而一旦树根进入管道,随着树根的直径变大,其径向压力比其轴向压力更具破坏性,使得周围土壤由破损处大量进入管道,进一步破坏管道结构,最终导致其破裂[9]。在地下管道距树干3m以内

[1]

[4,8,9]

图1 树木根系分布示意

在野外环境下生长的行道树树种,其根系随土壤深度的增加而减少,垂直方向大致呈V形分布,大部分位于地下1m以内,常见行道树如油松、侧柏、刺槐、银杏等的根系均在此范围内分布

[5~7]

。如18年生樟树根系主要集中于0~0.2m

[2]

深度的土层中,0.6m以下根系仅占根系总量的6.04%(见图2)

。

图2 樟树根系分布深度

行道树属于移植苗木,在城市环境中其根系生长与野外环境有所不同。城市土壤密实度较大,导致土壤透气性低、机械阻抗高,从而抑制菌根生长、妨碍树木根系正常发育,使行道树根系无法穿透坑外密实土层,形成环绕植树坑壁生长的畸形分布;城市环境土壤营养物质含量较低,加之水分缺乏、融雪剂等物质对根系的伤害、地下构筑物对根系的限制,使得行道树根系生长量降低,部分深根树种变为浅根分布,支持树体的根量减少。北京市区园林植物根系调查表明,行道树根系多集中分布在地下1m以内[8]。1.2 行道树根系与地下管线间的相互影响

Vol.

时可能发生根系侵入现象[4]。1.2.2.3 间接破坏

间接破坏是指粘土或炭土等土壤收缩导致其承载的地下设施产生扭曲。树根的存在可增加干燥程度、促进土壤运动[4,

9]

地下市政管线水平距离为一般要求,即在正常情况下应按照表1设定二者间距,当受道路宽度、管线断面、实施管线种类以及现状管线位置等因素限制难以满足表1的要求时,可在采取安全技术措施后根据实际情况减小二者的最小水平净距

[12]

。在大多数情况下,树根吸水

。 城市工

导致的土壤运动仅产生数毫米深的碗形沉降。当设施从可移动土壤进入固定结构,如低于土地运动水平的建筑或检查井时,可能发生较大的扭曲[4]。此外,外力对树木的影响也可能导致管道事故。树木在强风作用下底部树干或者支撑根发生移动,其附近地下设施受到破坏的风险将增加,此类硬度较大的根将导致压力直接作用于地下设施。另外,如果树木被连根拔起,则树根穿过或交叉的地下管线也会受到影响。1.2.2.4 影响维护

除以上3种破坏作用外,树根对地下管线的敷设或维修也有较大影响。如城市道路建设时一般在栽种行道树之前敷设道路照明电缆管线,而此电缆管线通常贴近行道树敷设,埋深小于1m,而树坑深度为1m左右,在栽种行道树时易导致电缆管线损坏使得电缆裸露,产生事故隐患。此外,若行道树与地下管线间距过小将增加管道维修难度、维修时间及费用。

2 国内外相关规范和要求2.1 国内标准规范的规定

目前我国地下管线规划及城市绿化设计标准规范较多,其中地下市政管线综合规划执行 城市工程管线综合规划规范 (GB50289 98),此规范对各类地下管线外缘与树木最小距离作了规定(见表1)。

城市工程管线综合规划规范 规定的行道树与

表1 地下管线与树木最小水平净距[12]

名称

电力电缆电信电缆(直埋)电信电缆(管道)给水管道雨水管道污水管道燃气管道热力管道

距乔木中心距离/m

1.01.01.51.51.51.51.21.5

距灌木距离/m

1.01.01.01.51.51.51.21.5

[4,9,11]

程管线综合规划规范 条文说明指出,工程管线综合规划除执行此规范外,还要遵循给水、排水、热力、煤气、电力、电信等单项工程管线相关标准的规定

[12]

。

单项工程管线设计规范对管线与行道树间距的规定均援引自 城市工程管线综合规划规范 ,只有 城镇燃气设计规范 (GB50028 2006)的规定与管线综合规划规范不同,对低压和中压燃气管道( 0.4MPa)与树木中心的最小水平净距要求为0.75m。

与 城市工程管线综合规划规范 类似,单项工程管线设计规范对行道树与地下管线水平距离的限值要求为一般情况,当受条件限制不能满足规定时,经有关部门同意并采取有效的安全防护措施后,可适当缩小规定的净距。

除地下市政管线设计规范外,行道树设计执行 城市道路绿化规划与设计规范 (CJJ75 97)。此规范对道路绿化树木与地下管线外缘的最小水平距离的推荐值与 城市工程管线综合规划规范 相同,其中增加的排水盲沟与乔木中心距离规定(1.0m)是根据现行行业标准 城市道路设计规范 (CJJ37 90)的规定制定的

[13]

。

当遇到特殊情况无法满足表1中规定的距离标准时, 城市道路绿化规划与设计规范 给出了绿化树木根颈中心至地下管线外缘的最小距离(见表2)

[13]

,说明以树木根颈中心为圆点,在规定半径

的地下半球形空间范围外,在满足相互要求的前提下均可布置市政管线,这扩展了管线布置范围,通过管线的合理深埋可充分利用地下空间(见图3)。

表2 树木根颈中心至地下管线外缘的最小距离[13]

名称电力电缆电信电缆(直埋)电信电缆(管道)给水管道雨水管道污水管道

/m距灌木根颈中心距离/m

1.01.01.51.51.51.5

1.01.01.01.01.01.0

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下,参照 城市道路绿化规划与设计规范 中对树木根颈中心至地下管线外缘的最小距离规定执行。3 减小间距的技术对策分析3.1 适当的安全防护措施

当行道树与地下管线的间距无法满足规范要求时,可采取多项安全防护措施。可在地下管线贴近行道树一侧设置砖砌保护墙或者隔根板(见图4)。设置隔根板时应在距树适当距离挖沟以免影响树的稳定性,作为一个经验标准,隔根板与树木间距不应

图3 无法满足水平间距时地下管线设置

城市道路绿化规划与设计规范 同时指出,行道树绿带(布设在人行道与车行道之间,以种植行道树为主的带状绿地)下方不得敷设管线,这是为了避免管线对行道树的种植产生影响

[13]

小于1.5倍的树干周长,这只是保证树木稳定性的最小距离,而不是保证其健康生长的限值用沥青或混凝土固定以免破坏景观

[11]

[11]

;为了

保证隔根效果,隔根板顶部边缘应露出地面,边缘应

。我国香港

地区规定,当树与管线的净距不大于2.5m时即可根据需要设置隔根板,隔根板必须延伸至管道内底标高以下,同时注意隔根板不可将根团封闭[16]。若隔根板设置得当,可在一定年限内有效,但是长期效果不明显[11]。美国一项调查表明,只有25%的隔根板发挥作用[17];其他研究表明,隔根板的保护作用最多发挥5年,在此期间可避免树根侵入管道,但最终树根会绕过或穿过隔根板[3]。

此外,还可设置钢筋混凝土、钢、铸铁等材质的

,另一方面,市

政管线在行道树下方穿过也不利于管线的敷设与

维修。

在 公园设计规范 的一般规定中也明确指出

[14]

,管线从乔、灌木设计位置下通过时,其埋深应

大于1.5m,从现状大树下部通过,地面不得开槽且埋深应大于3.0m。同时应根据上部荷载,对管线采取必要的保护措施。

2.2 其他国家和地区的规范与设计规定

其他国家和地区也对市政设施与行道树的间距作了相关规定。英国公共设施协会发布的 临近树木公用设施的规划、安装及维护导则 指出,由于树木根系生长具有不确定性且对地下设施影响的概率较低,因此对树木与地下设施间距未制定明确限值;强调在树木栽植之前获取地下设施纪录,在栽植过程中保证地下设施联络人在现场指导,防止对地下设施产生破坏。澳大利亚制定了工程建设影响区域树木保护国家标准

[15]

[4]

,设置了树木保护区和支撑

根区域,目的分别是保护树木健康生长和保持其结构稳定;同时澳大利亚的一些地方政府对此也作了具体规定,如Unly市根据行道树种植面积、植树带宽度、成年树木最大尺寸等因素,对行道树与基础设施间距作了分类规定。

根据国内地下市政管线设计规范、城市绿化规范及国外的相关规范,建议在地下市政管线与行道树水平距离无法满足 城市工程管线综合规划规范 规定的最小水平净距时,在避开行道树绿带的条件

Vol. 图4 隔根板应用示意

保护套管,如有必要还可在套管外做满包混凝土防护。

3.2 合理选择管材

管材对树根侵入的防护起重要作用。管道内外的水分均可创造有助于树根生长的环境,根的生长点沿管道生长并进入薄弱部位。例如陶土管外表面的收缩可为树根侵入创造条件,使用时间较长且未采用橡胶圈密封的混凝土管和陶土管在接口处最易受树根侵入,而PVC及玻璃纤维制作的管道稳定性较强。

3.3 合理选择接口形式

管线接口形式对防止树根侵入有重要影响。采用新型材料和接口的管道树根侵入明显较少,而采用纱及水泥密封的老式接口寿命仅有25~30a,此后填充材料的腐烂导致管道泄漏,易被树根侵入[9]。因此根系侵入的情况多发生在旧水泥管上,水泥的耐久性受高速水流、化学品以及管线基础不合格导致的位移等因素影响[10];在许多城市的老城区内仍有陶土管使用,其与排水总管接口处最易破损[17],

[10]

焊接聚乙烯管接头则可完全抵御树根的入侵。

除在管线综合规划设计阶段加以控制外,还应结合树种优选、删根、化学抑制、管道修复、规范施工等其他工程措施减少行道树对地下市政管线的影响。

4 结论与建议

行道树的根系随着深度增加而减少,垂直方向大致呈V形分布,且根系大部分位于地下1m以内。

地下市政管线与行道树间距较小时,行道树根系可通过直接破坏、间接破坏、根系侵入以及影响施工等方式影响地下管线的运营安全。

地下市政管线规划设计主要遵循 城市工程管线综合规划规范 ,当行道树与地下管线距离无法满足此规范要求时,可以通过采取安全防护措施、选择管材和接口形式等方式将管线与行道树根系的相互影响降至最小。也可根据 城市道路绿化规划与设计规范 进行设计,通过管线的合理深埋充分利用地下空间。

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通讯处:100082北京市海淀区西直门北大街32号3

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河北沧州实行阶梯水价

沧州居民水价由3 6元/m3,调整到4元/m3,同时实行阶梯式水价。第一级水量按每户每月12m3确定,水价4元/m3;第二级水量每户每月12~18m3,水价5 45元/m3;第三级水量每户每月18m3以上,水价6 9元/m3。第一级水量水价上调后,对于特困户和低保户,上涨部分仍有财政补贴。此外,非居民用水价格由5 26元/m3调整到5 66元/m3。对未实行收费到户的物业小区执行趸售价格,多层建筑3 88元/m3,高层建筑3 82元/m3。特种行业用水,按原标准执行,不做调整。以上方案自今年6月15日抄见水量执行。

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