國際城市地下綜合管廊研究的文獻(xiàn)特征與研究熱點(diǎn)分析
——基于CiteSpace的圖譜量化研究

韋海民， 賀廣學(xué)

(西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院， 陜西 西安 710055)

0 引言

城市地下綜合管廊作為集中敷設(shè)市政公用管線的公共隧道，能有效解決傳統(tǒng)管線敷設(shè)造成的道路反復(fù)開挖、環(huán)境惡化等諸多城市頑疾，并極大改善城市人居環(huán)境和提升城市綜合承載力，是保障城市可持續(xù)發(fā)展的市政基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)工程和“生命線”[1]?？v觀綜合管廊發(fā)展歷史，國外綜合管廊發(fā)展已經(jīng)歷時(shí)一百多年，法國、英國等歐洲國家最早在綜合管廊建設(shè)方面取得重要成果，日本在汲取歐洲國家研究成果的基礎(chǔ)上發(fā)展成為了世界上綜合管廊建設(shè)最先進(jìn)的國家。目前，綜合管廊已在全球多個(gè)國家受到重視和應(yīng)用。我國綜合管廊的發(fā)展起步較晚，始于20世紀(jì)末，臺(tái)灣地區(qū)研究綜合管廊早于大陸，目前已形成了較為完善的建設(shè)體系。自2013年開始，大陸綜合管廊發(fā)展陸續(xù)得到政府一系列政策扶持，2015年在全國范圍內(nèi)開展了綜合管廊試點(diǎn)城市建設(shè)，現(xiàn)階段國內(nèi)綜合管廊正處于大規(guī)模推廣建設(shè)階段[2]，未來發(fā)展前景廣闊。

近年來，國內(nèi)地下綜合管廊的大規(guī)模建設(shè)引發(fā)了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注，掀起了綜合管廊研究熱潮，并涌現(xiàn)出大量研究成果。以綜合管廊為主題的綜述研究已有部分研究成果： 錢七虎等[3]對(duì)中外綜合管廊發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，在分析綜合管廊優(yōu)勢基礎(chǔ)上，明確了建設(shè)中存在的問題，并提出相應(yīng)對(duì)策；卜令方等[4]從多個(gè)方面總結(jié)了我國綜合管廊建設(shè)取得的成果，在探討存在問題基礎(chǔ)上對(duì)綜合管廊發(fā)展進(jìn)行了展望；Wang Tianyu等[2]對(duì)我國1959—2020年既有和擬建的綜合管廊進(jìn)行梳理分析，總結(jié)了影響我國綜合管廊發(fā)展的關(guān)鍵問題；鄭立寧等[5]通過梳理大量文獻(xiàn)，對(duì)綜合管廊智能運(yùn)維管理模式的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行綜述，并分析了綜合管廊智能化運(yùn)維管理所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)；油新華[6]結(jié)合我國綜合管廊建設(shè)的典型工程案例，論述了我國綜合管廊建設(shè)和管理的發(fā)展現(xiàn)狀，并詳細(xì)分析了綜合管廊建設(shè)的重大技術(shù)。國外研究綜合管廊起步較早，工程案例研究較多。Jiang Luzhen[7]從理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究等方面對(duì)國內(nèi)外綜合管廊抗震進(jìn)行綜述，并探討了未來的研究趨勢。此外，國外鮮有涉及綜合管廊的綜述文獻(xiàn)。

縱觀綜合管廊現(xiàn)有研究文獻(xiàn)，綜述性文獻(xiàn)偏梳理建設(shè)實(shí)踐方面，多以部分文獻(xiàn)的定性研究為主，著重研究其特定方面的現(xiàn)狀與趨勢，缺乏基于全球文獻(xiàn)視角的量化與可視化研究。為了更全面、更有效地了解綜合管廊領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及趨勢，本文以Web of Science和Scopus數(shù)據(jù)庫中的綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)為研究對(duì)象，采用可視化軟件CiteSpace對(duì)綜合管廊進(jìn)行知識(shí)圖譜分析。通過對(duì)文獻(xiàn)的發(fā)展態(tài)勢分析、合作特征分析、文獻(xiàn)共被引分析及關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，識(shí)別研究熱點(diǎn)與前沿，探討綜合管廊研究的知識(shí)結(jié)構(gòu)、演變歷程和發(fā)展趨勢，以期為綜合管廊領(lǐng)域的理論研究與實(shí)踐應(yīng)用提供指導(dǎo)及借鑒。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

隨著大數(shù)據(jù)及信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，通過繪制可視化的科學(xué)知識(shí)圖譜來進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息挖掘受到眾多學(xué)者的青睞，并借助此識(shí)別學(xué)科研究領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)以及演進(jìn)歷程[8]。目前常見的知識(shí)圖譜繪制工具有十多種，近些年，CiteSpace在國內(nèi)外被廣泛地應(yīng)用于文獻(xiàn)的可視化分析，是當(dāng)前最受歡迎的知識(shí)圖譜繪制軟件之一[9]。CiteSpace軟件是由Chen Chaomei[10]開發(fā)的Java應(yīng)用程序，通過繪制知識(shí)圖譜以可視化的方式來呈現(xiàn)某一學(xué)科領(lǐng)域的演進(jìn)歷程、研究熱點(diǎn)及前沿。

本研究以綜合管廊領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)為研究對(duì)象，運(yùn)用可視化工具CiteSpace繪制綜合管廊研究知識(shí)圖譜，通過對(duì)研究綜合管廊的文獻(xiàn)數(shù)量變化、合作特征、文獻(xiàn)共被引及關(guān)鍵詞共現(xiàn)等維度進(jìn)行分析，探討國內(nèi)外綜合管廊研究的發(fā)展趨勢、合作現(xiàn)狀、演進(jìn)歷程和熱點(diǎn)前沿。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以Web of Science和Scopus數(shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)來源，文獻(xiàn)檢索時(shí)間為2018年12月18日。為全面囊括綜合管廊領(lǐng)域的研究內(nèi)容，檢索主題詞為utility tunnel(綜合管廊)、common duct(共同溝)、common utility duct(共同管道)、common service tunnel(公共服務(wù)隧道)、common utility tunnel(公用隧道)、pipe gallery(管廊)、underground utility(地下公用事業(yè))等相關(guān)詞語，檢索時(shí)間設(shè)置為1970—2018年，文獻(xiàn)類型為all document types(所有文檔類型)。對(duì)文獻(xiàn)檢索原始數(shù)據(jù)進(jìn)行人工識(shí)別及篩選，剔除與研究主題無關(guān)的文獻(xiàn)，將轉(zhuǎn)化后的Scopus標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與Web of Science數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，除去合并后的重復(fù)文獻(xiàn)，最終選取300篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)作為分析對(duì)象。

2 地下綜合管廊研究的文獻(xiàn)特征分析

2.1 發(fā)展態(tài)勢

文獻(xiàn)發(fā)表量的變化是某研究領(lǐng)域科學(xué)知識(shí)量變化的直接反映，其變化狀況作為衡量某學(xué)科領(lǐng)域研究進(jìn)展與研究活躍度的重要指標(biāo)[11]。對(duì)300篇文獻(xiàn)進(jìn)行年度數(shù)量統(tǒng)計(jì)，文獻(xiàn)量隨時(shí)間變化情況如圖1所示。分析發(fā)現(xiàn)，國際綜合管廊研究態(tài)勢整體呈升溫趨勢。1998年之前文獻(xiàn)年發(fā)表量不超過5篇，1999—2008年最大年發(fā)文數(shù)量為10篇，文獻(xiàn)數(shù)量增長緩慢，2008年之后文獻(xiàn)數(shù)量顯著增加，其中在2013年出現(xiàn)峰值，表明該時(shí)期為綜合管廊研究的關(guān)鍵時(shí)期。近幾年來，隨著綜合管廊研究熱度的不斷上升，其相關(guān)研究內(nèi)容不斷豐富及深入。從圖1可以看出，中國綜合管廊研究發(fā)展態(tài)勢與國際具有高度的契合性，研究熱度大幅度上升，2015年后中國國內(nèi)綜合管廊核心文獻(xiàn)發(fā)表量遠(yuǎn)超過國際，中國綜合管廊研究在國際綜合管廊研究中的作用越來越顯著。

圖1 文獻(xiàn)數(shù)量、時(shí)間分布圖

2.2 合作特征

縱觀現(xiàn)代科學(xué)研究的發(fā)展，科學(xué)研究綜合化程度日益提高，學(xué)科之間相互交叉融合，越來越需要不同領(lǐng)域?qū)W者相互合作完成，合作特征已成為探索領(lǐng)域研究發(fā)展的重要指標(biāo)[12]。本研究以國家和作者2個(gè)維度進(jìn)行合作特征分析。該可視化分析時(shí)區(qū)為1970—2018年，時(shí)間分段為1年，節(jié)點(diǎn)類型分別選取國家和作者，閾值設(shè)置為每個(gè)時(shí)間分段內(nèi)被引頻次位于前50的文獻(xiàn)，繪制綜合管廊研究合作國家知識(shí)圖譜、合作作者知識(shí)圖譜如圖2和圖3所示，相應(yīng)的主要合作國家、作者如表1和表2所示。

圖3 高頻作者知識(shí)圖譜

表1 合作國家頻次及中心性

中心性作為測度網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要程度的指標(biāo)，在CiteSpace網(wǎng)絡(luò)圖譜中使用該指標(biāo)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵文獻(xiàn)，通過節(jié)點(diǎn)樹外圈紫色標(biāo)注來顯示該類論文(或作者、或機(jī)構(gòu)等)的重要性。在本研究中，中心性的大小取決于不同國家或?qū)W者在論文中共現(xiàn)的次數(shù)。中心性越高，則代表國家或?qū)W者在領(lǐng)域中越活躍，越能發(fā)揮合作聯(lián)系的作用[12]。

分析圖2和表1可得： 從發(fā)文頻次來看，文獻(xiàn)貢獻(xiàn)量最大的國家為China(中國)，達(dá)到115篇，其次是USA(美國)、Spain(西班牙)、England(英國)、Canada(加拿大)、Japan(日本)、Germany(德國)；從中心性指標(biāo)來看，美國最高，為0.58，是研究最活躍的國家，具有很強(qiáng)的國際合作能力；除美國之外，中國、英國、西班牙的中心性均大于0.1，表明這些國家不僅相關(guān)研究文獻(xiàn)產(chǎn)出量多，而且在文獻(xiàn)合作上具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性；South Korea(韓國)發(fā)文量雖然達(dá)到12篇，但是其中心性大小為0，說明韓國多數(shù)研究僅局限在國內(nèi)完成，與國際合作較少。此外，綜合管廊研究影響力較大的國家為美國、日本、西班牙及德國。

表2 高頻作者及中心性

分析圖3與表2可知： 綜合管廊研究發(fā)文量最多的作者為Curiel-Esparza J與Canto-Perello J，均為13篇，其余發(fā)文量較多的作者有Rogers C D F、Li Jie、Chen Jun、Hunt D V L等；從研究作者的中心性指標(biāo)來看，所有作者中心性均不顯著，均為0，表明該研究領(lǐng)域作者之間的合作關(guān)聯(lián)性較差，尚未形成具有重要影響力的合作網(wǎng)絡(luò)；從作者突現(xiàn)度指標(biāo)來看，最活躍的作者為Li Jie，他在綜合管廊抗震性能方面所做的研究，為綜合管廊抗震設(shè)計(jì)規(guī)范及結(jié)構(gòu)可靠度奠定了基礎(chǔ)。

利用CiteSpace軟件的Geographical功能和Google Earth軟件繪制合作網(wǎng)絡(luò)的地理分布圖譜，如圖4和圖5所示。圖4和圖5更加清晰直觀地呈現(xiàn)了不同合作作者之間空間位置上的聯(lián)系。分析圖4和圖5可知，全球綜合管廊研究主要集中在歐洲(英國、德國、France(法國)、Russia(俄羅斯)、西班牙、Czech Republic(捷克)、Holland(荷蘭)、Finland(芬蘭)等)、北美洲(美國、加拿大等)、大洋洲(Australia(澳大利亞)、New Zealand(新西蘭)等)和亞洲(中國、日本、Singapore(新加坡)、韓國、Malaysia(馬來西亞)、Turkey(土耳其)等)。其中，北美洲與歐洲、亞洲、大洋洲均有聯(lián)系，為合作聯(lián)系最為活躍的大洲；亞洲與歐洲合作關(guān)系較弱，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖4 地理分布圖譜

圖5 合作網(wǎng)絡(luò)的地理圖譜

3 地下綜合管廊研究知識(shí)基礎(chǔ)分析

研究領(lǐng)域可以被概念化成從研究前沿到知識(shí)基礎(chǔ)的時(shí)間映射，共被引文獻(xiàn)集合組成了研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)，而引用這些知識(shí)基礎(chǔ)的施引文獻(xiàn)則形成了研究領(lǐng)域的研究前沿[13]。本研究運(yùn)用可視化軟件CiteSpace的核心功能繪制綜合管廊文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)聚類圖譜，參數(shù)設(shè)置： 時(shí)間跨度為1970—2018年，時(shí)間分段為1年，節(jié)點(diǎn)類型選擇Cited Reference(被引文獻(xiàn))，閾值(C，CC，CCV)均設(shè)置為2，利用最小樹算法(MST)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)修剪，采用對(duì)數(shù)似然算法(LLR)從施引文獻(xiàn)標(biāo)題中提取聚類標(biāo)簽，最終得到綜合管廊文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)聚類圖譜，如圖6所示。圖6可清晰地呈現(xiàn)出該領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)，以此分析研究領(lǐng)域的奠基性文獻(xiàn)和理論基礎(chǔ)。

根據(jù)圖6顯示的參數(shù)結(jié)果，一般認(rèn)為CiteSpace網(wǎng)絡(luò)圖譜的模塊度(Modularity Q)>0.5時(shí)，形成的聚類群組是顯著的；而當(dāng)平均輪廓值(Mean Silhouette)>0.5時(shí)，聚類各群組同質(zhì)性是合理的。本研究綜合管廊文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜中共形成181個(gè)節(jié)點(diǎn)和192條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.011 8，共形成大小聚類22個(gè)，其中較為顯著的聚類群組有7個(gè)，該聚類圖譜的整體模塊度為0.821 4，平均輪廓值為0.731 1，參數(shù)均在合理范圍內(nèi)，能夠反映聚類間的結(jié)構(gòu)特征和文獻(xiàn)間的重要連接關(guān)系[11]。

最大的群組(#0)為liveable cities(宜居城市)，輪廓值為0.969。1966年，聯(lián)合國第2次人居大會(huì)提出城市宜居理念，此后引起廣泛關(guān)注。城市基礎(chǔ)設(shè)施(包括綜合管廊)系統(tǒng)作為可持續(xù)性、宜居性和彈性城市的基礎(chǔ)[14]，群組中最活躍的是Hunt D V L等[15]在城市地下空間發(fā)展現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)了地下空間對(duì)創(chuàng)造和維護(hù)城市宜居、可持續(xù)及彈性的優(yōu)勢，并研究了實(shí)現(xiàn)更宜居城市的意義。群組(#2)為urban underground engineering (城市地下工程) ，輪廓值為0.77。城市地下工程研究較多的為隧道工程建設(shè)[16]，群組中最活躍的是Curiel-Esparza J等[17]提出的建立城市地下工程可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，該可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中應(yīng)包括地下綜合管廊系統(tǒng)，并指出市政工程師應(yīng)作為城市地下基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)者。群組(#3)為utility tunnels networks(綜合管廊網(wǎng)絡(luò))，輪廓值為0.993。完備的綜合管廊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)才能發(fā)揮其規(guī)模效應(yīng)，兼容性作為綜合管廊系統(tǒng)的重點(diǎn)問題，包括市政管線網(wǎng)絡(luò)與交通網(wǎng)絡(luò)的兼容性、市政管線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性及市政管線系統(tǒng)在管廊環(huán)境中的兼容性。群組中最活躍的是Canto-Perello J等[18]對(duì)綜合管廊與交通網(wǎng)絡(luò)布局協(xié)調(diào)的研究，提出通過加強(qiáng)市政公用設(shè)施規(guī)劃布局，以提高綜合管廊網(wǎng)絡(luò)與交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性。群組(#4)為sustainability(可持續(xù)性)，輪廓值為0.804。可持續(xù)性作為綜合管廊研究的重要問題[17]，群組中最活躍的是Sterling R等[19]對(duì)城市地下空間的可持續(xù)性問題研究，強(qiáng)調(diào)地下結(jié)構(gòu)的長期規(guī)劃需要考慮全生命周期成本效益和選擇對(duì)城市可持續(xù)性貢獻(xiàn)最大的項(xiàng)目。Cano-Hurtado J J等[20]在歐洲城市綜合管廊分析基礎(chǔ)上，指出綜合管廊是實(shí)現(xiàn)城市地下空間可持續(xù)發(fā)展的最有效解決辦法。群組(#5)為seismic response(地震響應(yīng))，輪廓值為0.71。群組中最活躍的是Chen Jun等[21]在非均勻地震波激勵(lì)條件下，設(shè)計(jì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)綜合管廊結(jié)構(gòu)模型的抗震性能進(jìn)行探討，研究中詳細(xì)介紹了試驗(yàn)設(shè)備、結(jié)構(gòu)模型、非均勻地震波激勵(lì)模擬等試驗(yàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)，為后續(xù)相關(guān)研究提供了參考。群組(#10)為utility tunnels security(綜合管廊安全)，輪廓值為0.986。安全問題作為綜合管廊研究的熱點(diǎn)[18]，治理與安全管理是綜合管廊各項(xiàng)決策的重要組成部分[22]。群組中最活躍的是Canto-Perello J等[23]開發(fā)的一種基于顏色標(biāo)度法、德爾菲法和層次分析法的專家系統(tǒng)，對(duì)綜合管廊的臨界性威脅進(jìn)行評(píng)價(jià)，為市政公用管線安全政策的系統(tǒng)規(guī)劃提供決策支持。

4 地下綜合管廊研究演進(jìn)歷程與研究熱點(diǎn)分析

4.1 研究演進(jìn)歷程分析

關(guān)鍵詞作為研究論文主題和思想的高度反映，對(duì)學(xué)術(shù)研究具有非常大的參考價(jià)值。高頻次關(guān)鍵詞的分布和演變可以更加直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域的研究演變歷程及研究熱點(diǎn)[24]。因此，本研究通過繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)區(qū)圖譜，探析綜合管廊領(lǐng)域的研究演進(jìn)歷程與研究熱點(diǎn)。

以時(shí)間為橫軸、研究熱點(diǎn)詞匯為縱軸，繪制綜合管廊研究的關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜，如圖7所示。通過對(duì)圖7的深入分析，將綜合管廊關(guān)鍵詞的演變劃分為3個(gè)階段(第1階段： 2006年以前；第2階段： 2007—2013年；第3階段： 2014—2018年)。2006年以前的主要高頻次關(guān)鍵詞有tunnel(隧道)、utility tunnel(綜合管廊)、underground space(地下空間)、excavation(挖掘)、design(設(shè)計(jì))、pipeline(管道)、construction (施工)、underground structure(地下結(jié)構(gòu))、urban planning(城市規(guī)劃)、trenching(挖溝)、computer simulation(計(jì)算機(jī)模擬)。其中，隧道、挖掘、地下空間等具有較高的中心性，是該階段研究的重點(diǎn)內(nèi)容。傳統(tǒng)市政管線敷設(shè)導(dǎo)致城市街區(qū)和道路反復(fù)開挖，給城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的發(fā)展造成惡劣影響，而且隨著城市地下空間開發(fā)利用的興起，綜合管廊被認(rèn)為是城市地下空間可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)應(yīng)用而生[20]。綜合管廊建設(shè)實(shí)踐較早，諸多國家通過制定相關(guān)的法律法規(guī)，并成立專業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)綜合管廊建設(shè)發(fā)展；然而，理論研究卻較晚，研究主要結(jié)合工程實(shí)例開展，在可行性、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及與地下空間關(guān)聯(lián)方面的研究較多。日本作為該時(shí)期共同溝研究的集大成者，在汲取歐洲國家共同溝技術(shù)成果的基礎(chǔ)上[25]，形成了系統(tǒng)的理論成果，《共同溝特別措施法》和《共同溝》系統(tǒng)論述了共同溝規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)管理方面的相關(guān)立法與技術(shù)[26]，為綜合管廊發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

2007—2013年的主要高頻次關(guān)鍵詞有soil(土壤)、underground utility(地下管線)、model(模型)、earthquake(地震)、shaking table test(振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn))、urban utility(城市管線)、seismic response(地震響應(yīng))、finite element method(有限元法)、seismic design(抗震設(shè)計(jì))、sustainable development(可持續(xù)發(fā)展)、project(工程)、decision making(決策)、reliability(可靠性)、cost(成本)等。其中，土壤、地下管線、地震、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)等關(guān)鍵詞的中心性較高，表明這一時(shí)期的研究主要集中在綜合管廊建設(shè)成本、決策和以可靠性為核心的抗震性能方面。綜合管廊造價(jià)成本一直是各利益相關(guān)者關(guān)注的重點(diǎn)，合適的決策方法將成為推動(dòng)綜合管廊建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵。綜合管廊抗震研究對(duì)保護(hù)生命線工程安全和城市防災(zāi)減災(zāi)具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。日本和美國較早對(duì)城市地下結(jié)構(gòu)的抗震方面開展研究。日本在《共同溝》[26]中對(duì)共同溝抗震設(shè)計(jì)有明確規(guī)定。在1995年日本阪神地震中部分共同溝受到不同類型的破壞，結(jié)構(gòu)抗震研究引發(fā)了正在興起建設(shè)共同溝國家學(xué)者的重視，中國、韓國等國家在這一時(shí)期對(duì)綜合管廊抗震性能進(jìn)行了大量研究，拓展了綜合管廊抗震研究理論。

2014—2018年的主要關(guān)鍵詞有model、sustainability(可持續(xù)性)、China、infrastructure(基礎(chǔ)設(shè)施)、excavation(挖掘)、system(系統(tǒng))、decision making、public private partnership(公私合作伙伴關(guān)系)、risk management(風(fēng)險(xiǎn)管理)、life cycle management(生命周期管理)、maintenance(維護(hù))、underground space(地下空間)、underground utility(地下公用管線)、construction(施工)。其中： 模型以高頻次關(guān)鍵詞出現(xiàn)，具有較高的中心性，表明該時(shí)期綜合管廊的研究方法較多；可持續(xù)性以高頻次關(guān)鍵詞出現(xiàn)，表明綜合管廊的可持續(xù)發(fā)展日益受到重視；基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)管理、管理、維護(hù)等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)，表明綜合管廊研究逐漸從前期建設(shè)轉(zhuǎn)向后期運(yùn)營與管理。此外，公私合作伙伴關(guān)系以高頻次關(guān)鍵詞出現(xiàn)，表明中國在此時(shí)期綜合管廊研究增加顯著，研究成果較多；關(guān)于綜合管廊的PPP研究主要發(fā)生在中國、加拿大等國家，尤其近幾年中國政府大力推廣采用PPP模式建設(shè)發(fā)展綜合管廊。

4.2 研究熱點(diǎn)及趨勢分析

在關(guān)鍵詞研究演進(jìn)分析的基礎(chǔ)上，采用最小樹算法對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修剪合并，繪制綜合管廊研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜來直觀呈現(xiàn)研究熱點(diǎn)，并探討其研究趨勢，如圖8所示。根據(jù)研究關(guān)鍵詞及上述研究演變分析可以得出，綜合管廊研究的熱點(diǎn)主要集中在可行性、決策、投融資、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、風(fēng)險(xiǎn)、安全、運(yùn)維、管理等方面。

圖8 綜合管廊研究熱點(diǎn)圖譜

綜合管廊可持續(xù)成本是可行性和決策的關(guān)鍵影響因素。Canto-Perello J等[27]研究了綜合管廊概念的可行性，指出其可行性取決于系統(tǒng)兼容性，建設(shè)成本高昂是制約其發(fā)展的主要因素；Hunt D V L等[28]在綜合管廊可持續(xù)(經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境)成本分析基礎(chǔ)上，研究了綜合管廊建設(shè)的經(jīng)濟(jì)臨界點(diǎn)，有助于完善可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)成本模型；Hojjati A等[29]構(gòu)建了較為全面的可持續(xù)成本指標(biāo)體系和成本模型，為綜合管廊全面成本計(jì)算奠定了基礎(chǔ)； Legrand L等[30]提出了一種綜合標(biāo)準(zhǔn)的多準(zhǔn)則決策方法，該方法有利于決策者從多角度考慮問題。采用系統(tǒng)和綜合的方法對(duì)綜合管廊經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境成本效益的量化研究需進(jìn)一步深化，為綜合管廊項(xiàng)目可行性與決策提供支持。綜合管廊建設(shè)資金問題一直是制約其發(fā)展的難題[28,30]，基于不同的國情，各國學(xué)者進(jìn)行了探討，目前國內(nèi)外解決建設(shè)投資及收費(fèi)問題的主要辦法有： 歐洲國家綜合管廊的建設(shè)投資由政府承擔(dān)，建成后政府擁有所有權(quán)以出租方式提供給使用者，其收費(fèi)是按照公共產(chǎn)品定價(jià)通過市議會(huì)確定，并逐年進(jìn)行價(jià)格調(diào)整[28]。日本綜合管廊建設(shè)投資和運(yùn)維費(fèi)用由道路部門與管線單位共同分擔(dān)，其分擔(dān)比例沒有明確規(guī)定。中國臺(tái)灣綜合管廊建設(shè)投資由主管部門和管線單位按比例承擔(dān)，運(yùn)維管理費(fèi)按照具體分?jǐn)傓k法由各管線單位負(fù)擔(dān)； Sun Feng等[31]提出公私合作共同投資建設(shè)運(yùn)營綜合管廊，有利于充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢，為綜合管廊項(xiàng)目增效和增收，Wang Xuetong等[32]將公私合作模式引入綜合管廊發(fā)展中；中國大陸積極推廣采用PPP模式創(chuàng)新解決綜合管廊建設(shè)資金問題，并特許社會(huì)資本適當(dāng)經(jīng)營期以回收投資及利潤，F(xiàn)ang Jun等[33]對(duì)綜合管廊PPP項(xiàng)目價(jià)格形成機(jī)制的探討，為PPP模式下綜合管廊入廊定價(jià)和調(diào)價(jià)奠定了理論基礎(chǔ)，而關(guān)于綜合管廊PPP項(xiàng)目收費(fèi)價(jià)格，目前尚處于探索階段。此外，美國、加拿大等國家通過多元化的投融資模式以解決資金問題[2]。Alaghbandrad A等[34]認(rèn)為PPP對(duì)綜合管廊的全生命周期成本分擔(dān)是一種很有前景的方法，運(yùn)用博弈論構(gòu)建了綜合管廊PPP項(xiàng)目融資和成本分擔(dān)模型，為綜合管廊項(xiàng)目投融資策略提供了分析工具。未來隨著綜合管廊投融資模式的創(chuàng)新豐富，將極大推動(dòng)全球綜合管廊建設(shè)發(fā)展進(jìn)程，尤其是財(cái)政資金不足的國家及地區(qū)，譬如中國、印度等發(fā)展中國家。

規(guī)劃設(shè)計(jì)一直是綜合管廊研究的重點(diǎn)內(nèi)容。Al-Bataineh M等[35]運(yùn)用基于場景的仿真建模方法實(shí)現(xiàn)了綜合管廊規(guī)劃的可視化；Canto-Perello J等[36]采用SWOT分析法和層次分析法對(duì)綜合管廊戰(zhàn)略規(guī)劃進(jìn)行研究。前瞻性的戰(zhàn)略規(guī)劃對(duì)地下空間及綜合管廊可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，后續(xù)要注重系統(tǒng)、可持續(xù)規(guī)劃研究。Canto-Perello J等[16]的研究指出人因工程是訪問式綜合管廊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，其橫截面設(shè)計(jì)必須滿足公用設(shè)施和人工操作的空間需求；Sim Y J等[37]基于PDCA法建立了綜合管廊優(yōu)化設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型。隨著BIM技術(shù)在隧道工程領(lǐng)域的應(yīng)用，三維設(shè)計(jì)中碰撞檢驗(yàn)?zāi)軌蛴行Ы鉀Q綜合管廊設(shè)計(jì)中的多管線協(xié)調(diào)問題，提高綜合管廊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)效率，降低成本及后期施工難度，因此需加強(qiáng)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的研究。此外，綜合管廊抗震設(shè)計(jì)一直作為研究的熱點(diǎn)，綜合管廊作為新興的淺層地下結(jié)構(gòu)設(shè)施，主要通過有限元分析、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法研究綜合管廊結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)、破壞規(guī)律及抗震可靠度[7]。Jiang Luzhen等[38]通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和有限元分析，研究了地震波作用下綜合管廊結(jié)構(gòu)破壞因素；Chen Jun等[21, 39]通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究了綜合管廊結(jié)構(gòu)模型的抗震性能，指出綜合管廊抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮地震激勵(lì)的空間分布效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上建立了綜合管廊系統(tǒng)的有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬，實(shí)測試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該模型的有效性；Yang Jian等[40]采用FLAC3D軟件對(duì)綜合管廊的液化土動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，為綜合管廊抗震設(shè)計(jì)提供了參考。為保證綜合管廊結(jié)構(gòu)體系的可靠度，未來更多的是基于不同地質(zhì)環(huán)境和新結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)與抗震可靠度研究，并對(duì)綜合管廊結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)。

綜合管廊建設(shè)大多集中在新城市化的發(fā)展中，在歷史城市中心鮮有涉及[41]，要統(tǒng)籌老城區(qū)更新和改造積極推進(jìn)綜合管廊建設(shè)發(fā)展。新區(qū)綜合管廊施工技術(shù)較為成熟，在密集的城市建設(shè)綜合管廊施工非常復(fù)雜，地基下沉和道路塌陷等安全隱患作為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)[42]，綜合管廊施工中的環(huán)境影響與安全問題需深入研究。Mohamed Y等[43]將創(chuàng)新問題解決理論(TRIZ)引入綜合管廊領(lǐng)域進(jìn)行施工研究，為構(gòu)建施工技術(shù)問題創(chuàng)新解決方案提供了一種獨(dú)特的方法；Petrukhin V P等[44]利用試驗(yàn)確定了綜合管廊施工影響區(qū)域?qū)挾?；Marshall A M等[45]基于空腔脹縮分析法研究了綜合管廊施工對(duì)既有建筑樁基礎(chǔ)的影響，該研究對(duì)獲取安全的隧道與樁基間距評(píng)價(jià)或隧道體積損失具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。此外，為了減少施工對(duì)城市交通和環(huán)境的影響，裝配式管廊、掘進(jìn)機(jī)技術(shù)等綠色施工方法逐漸成為建設(shè)趨勢，同時(shí)隨著BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用，為提高綜合管廊施工的效率與質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)BIM技術(shù)在綜合管廊施工管理中的研究與應(yīng)用[46]。為滿足城市未來的發(fā)展需求，地下空間逐漸向深層地下發(fā)展[47]，日本提出21世紀(jì)在人口最為密集的特大城市利用深層地下空間建設(shè)更大、更系統(tǒng)的綜合管廊網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)想，并且地下空間朝著綜合一體化方向發(fā)展，將地下空間的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工集成為一體的綜合管廊綠色建造模式成為重要發(fā)展趨勢[6]，該模式已在日本東京臨海副都心和中國西安幸福林帶項(xiàng)目中得到成功運(yùn)用。

綜合管廊內(nèi)收容多種市政管線，涉及風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，各類管線的兼容性需充分論證，安全管理事關(guān)綜合管廊全局。Canto-Perello J等[48]對(duì)綜合管廊設(shè)計(jì)和運(yùn)營中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，分析了各種管線的潛在危險(xiǎn)，并提出綜合管廊必須制定防洪計(jì)劃以消除浸水危險(xiǎn)；Curiel-Esparza J等[49]對(duì)綜合管廊內(nèi)的有害氣體進(jìn)行識(shí)別，為管廊內(nèi)有害氣體的監(jiān)控與防治提供了有益參考。綜合管廊的安全政策是人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題[50]，Canto-Perello J等[23]詳細(xì)分析了綜合管廊的臨界性和潛在威脅，提出應(yīng)加強(qiáng)綜合管廊安全政策制定，確保市政管線不受潛在威脅。此外，綜合管廊運(yùn)行中要加強(qiáng)監(jiān)視工作和訪問權(quán)管理，在西班牙馬德里和巴塞羅那綜合管廊系統(tǒng)訪問權(quán)管理方面，嚴(yán)格的訪問權(quán)控制取得了滿意效果。

綜合管廊PPP項(xiàng)目涉及眾多公共和私人部門參與，具有風(fēng)險(xiǎn)程度高、管理難度大等特征，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)項(xiàng)目規(guī)范、平穩(wěn)運(yùn)行具有重要意義。Wang Weiming等[51]運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建綜合管廊PPP項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，為項(xiàng)目合理的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)和控制提供了依據(jù)。為了更加有效地進(jìn)行項(xiàng)目合同談判和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)，在合理的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)研究基礎(chǔ)上，應(yīng)探索適宜的綜合管廊PPP項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制，以確保綜合管廊公私合作項(xiàng)目的成功。此外，綜合管廊在運(yùn)營管理方面的研究較為薄弱[52]，高效、智能的管理模式能夠保證綜合管廊的安全運(yùn)維[48]，并有效控制運(yùn)維成本，降低風(fēng)險(xiǎn)。目前綜合管廊運(yùn)維管理研究主要集中在信息系統(tǒng)集成方面： Alaghbandrad A等[53]系統(tǒng)論述了基于BIM的綜合管廊信息管理模式，并提出該模式在綜合管廊建設(shè)及運(yùn)營管理中的優(yōu)勢與作用；Lee P C等[52]提出了一種基于BIM和GIS的綜合管廊運(yùn)維集成管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)滿足了可視化、數(shù)據(jù)互操作性和維修管理工作輔助的需求；Kang Kai等[54]基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立了綜合管廊運(yùn)維監(jiān)測系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的智能傳感。未來更多的將是信息化、人工智能等新技術(shù)在綜合管廊運(yùn)維管理中的應(yīng)用，智能化、智慧化的運(yùn)維管理模式將成為研究新興趨勢[5-6]。

5 結(jié)論與建議

借助可視化軟件CiteSpace對(duì)1970—2018年Web of Science與Scopus核心數(shù)據(jù)庫中綜合管廊領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行知識(shí)圖譜分析，以可視化的知識(shí)圖譜呈現(xiàn)了本研究領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢、合作現(xiàn)狀、知識(shí)基礎(chǔ)、演進(jìn)歷程及研究熱點(diǎn)，并探討了其未來研究趨勢。以CiteSpace為研究工具對(duì)綜合管廊進(jìn)行綜述研究是一個(gè)新的嘗試，文中繪制的綜合管廊領(lǐng)域的知識(shí)圖譜及相關(guān)研究結(jié)論，可為學(xué)者直觀地了解本領(lǐng)域研究發(fā)展?fàn)顩r和開辟新的研究前沿提供理論參考與借鑒。

本研究主要結(jié)論如下。

1)從文獻(xiàn)時(shí)間分布來看，國內(nèi)外綜合管廊研究文獻(xiàn)總體呈現(xiàn)遞增的態(tài)勢，近幾年來這種趨勢越來越顯著，尤其中國綜合管廊研究在全球綜合管廊研究中的貢獻(xiàn)越來越大。

2)通過分析研究地區(qū)及研究作者可知，綜合管廊研究成果較為豐富的國家為中國、美國、西班牙、英國、加拿大、日本，綜合管廊研究的代表學(xué)者為Curiel-Esparza J、Canto-Perello J、Rogers C D F、Hunt D V L、Li Jie、Chen Jun。

3)根據(jù)研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞及其演變歷程分析可以得出，地下綜合管廊研究熱點(diǎn)主要集中在： 成本效益量化研究，投融資模式創(chuàng)新與應(yīng)用，PPP模式下項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理、收費(fèi)定價(jià)及績效評(píng)價(jià)等，綠色建造技術(shù)及一體化建設(shè)模式，可持續(xù)規(guī)劃與優(yōu)化設(shè)計(jì)，基于BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的信息化、智能化運(yùn)維管理。此外，特大城市地下綜合管廊將趨于向深層地下空間發(fā)展，建設(shè)規(guī)模更大的管廊網(wǎng)絡(luò)體系。人工智能、5G等新技術(shù)在綜合管廊領(lǐng)域的研究也將成為趨勢。

針對(duì)研究現(xiàn)狀，提出如下建議：

1)縱觀綜合管廊國際現(xiàn)有研究內(nèi)容，研究成果有待進(jìn)一步豐富與系統(tǒng)化。國外研究成果較少，但學(xué)術(shù)水平與影響力較高；中國現(xiàn)階段研究成果較多，但其國際學(xué)術(shù)影響力較弱。在后續(xù)研究中應(yīng)加強(qiáng)國際合作與交流，致力于深化研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問題，為全球綜合管廊發(fā)展貢獻(xiàn)更大力量。

2)綜合管廊研究涉及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境等眾多因素，以及多個(gè)交叉學(xué)科領(lǐng)域。從推進(jìn)綜合管廊發(fā)展來說，該領(lǐng)域研究應(yīng)該更多地嘗試跨學(xué)科合作研究，從技術(shù)、政策、法律、價(jià)格、信息化等方面共同推進(jìn)綜合管廊建設(shè)與運(yùn)營。

3)綜合管廊發(fā)展逐漸從技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾?，目前綜合管廊運(yùn)營管理研究依然薄弱，后續(xù)應(yīng)在綠色建造技術(shù)基礎(chǔ)上加強(qiáng)智能運(yùn)維管理、治理等方面的研究。