城市地下綜合管廊建設(shè)與發(fā)展探析

崔國靜，周慶國，宋戰(zhàn)平

(1.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055; 2. 陜西省巖土與地下空間工程重點實驗室，陜西 西安 710055；3.中鐵建昆侖投資集團有限公司，四川 成都 610000)

綜合管廊(utility tunnel)是建于城市地下，將各類市政管線集于一體的構(gòu)筑物及其附屬設(shè)施[1]，在國外又稱“共同溝、共同管道、綜合管溝”等．

我國具有管廊意義的工程早有實現(xiàn)，但目前為止的管廊項目規(guī)模較小，也未推廣使用，2015年李克強總理主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，部署推進城市地下綜合管廊建設(shè)相關(guān)事宜，自此我國的地下綜合管廊建設(shè)正式拉開了帷幕．參考借鑒國外“共同溝”的概念，采用綜合管廊建設(shè)，將各類管線納入地下綜合管廊，既解決了當(dāng)期市政建設(shè)最為困難的“馬路拉鏈”問題，為城市景觀環(huán)境“減負(fù)”，又可對管線進行管理維護，延長使用壽命，保障管線安全，總體實現(xiàn)城市建設(shè)管理的集約化和可持續(xù)化．因此地下綜合管廊建設(shè)已成為國家重要的民生工程，越來越成為城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化水平的標(biāo)準(zhǔn)之一．

本文通過對國內(nèi)綜合管廊典型項目案例分析及國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，提出當(dāng)前國情發(fā)展下我國綜合管廊發(fā)展的問題所在，并提出建設(shè)性意見，以期推動我國綜合管廊的建設(shè)發(fā)展．

1 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)現(xiàn)狀

1832年法國巴黎為了應(yīng)對巴黎市地下污水排泄不暢導(dǎo)致霍亂疾病橫行的狀況，在城市道路下修建了大規(guī)模的排水通道，并將自來水、通訊、電力等市政管道植入其中以節(jié)省空間，這是世界上首條具有現(xiàn)實意義的地下綜合管廊[2]．隨后英、美、德等歐美各國拉開了修建綜合管廊的序幕．日本雖發(fā)展較晚，但通過法規(guī)保障和有規(guī)劃地建設(shè)實施，成為目前世界上綜合管廊建設(shè)里程最長、綜合管廊技術(shù)最為先進的國家[3-4]．

歐美國家建設(shè)綜合管廊的時間比我國提前了百余年，西方國家及日本等發(fā)達(dá)國家在管廊建設(shè)技術(shù)和運營管理領(lǐng)域比我國先進是不爭的事實．近些年來，通過管廊的建設(shè)提高城市現(xiàn)代化水平，對地下空間合理開發(fā)利用，補足我國城市迅速發(fā)展的短板，已成為我國各大城市政府管理部門達(dá)成的共識．

我國管廊工程發(fā)展歷史較早，最早建于北宋時期的江西贛州市福壽溝城市排水系統(tǒng)是初具管廊意義的雛形．它根據(jù)贛州城地形，巧妙的利用高程落差并因地制宜分區(qū)排水，以磚石砌成直墻式斷面，實現(xiàn)磚拱結(jié)構(gòu)張力均勻，結(jié)構(gòu)牢固．福壽溝與城內(nèi)三大水池相連，具有泄洪與調(diào)蓄的雙重功能，分別將匯集的雨水排放到貢江和章江[5]，至今仍發(fā)揮著優(yōu)良的排水功能，保障贛州老城區(qū)千年不澇，體現(xiàn)了古人的智慧[6]．

圖1 福壽溝斷面Fig.1 Section of Fushou drainage

1994年，大陸第一條大規(guī)模的現(xiàn)代化綜合管廊——上海市浦東新區(qū)張楊路共同溝建成投入使用．管廊長11.125 km，分為電力室和燃?xì)馐遥⑴鋫淞碎]路電視監(jiān)視、火災(zāi)檢測報警、可燃?xì)怏w檢測報警等[3]，如圖2所示．作為大陸第一條具有現(xiàn)代化意義的綜合管廊，張楊路共同溝入廊管線的維護、搶修成本顯然低于直埋，但利用率較低[8]．自此各專家學(xué)者開始思考探索入廊管線的問題．

圖2 上海市浦東新區(qū)張楊路綜合管廊Fig.2 Utility tunnel of of Zhangyang road, Pudong New Area, Shanghai

2003年廣州市在建設(shè)廣州大學(xué)城時配套規(guī)劃建設(shè)了廣東省第一條綜合管廊．該綜合管廊配合大學(xué)城的建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃布局，全程長約17 km，高2.8 m，寬7 m，分為三個倉室敷設(shè)了電力、通訊、給水、供暖、燃?xì)?、有路電視等管線[9]．由于缺乏相應(yīng)的政策和法規(guī)來限制綜合管廊周邊管線的直埋、綜合管廊的租金和轉(zhuǎn)讓等，該綜合管廊的建設(shè)及運營暴露出許多問題，同時出現(xiàn)投資主體單一和回報率低融資困難等難題．為實現(xiàn)管廊運營管理的合理化，2005年廣州市出臺了廣州大學(xué)城綜合管廊收費標(biāo)準(zhǔn)，對綜合管廊管線入廊和維護費用等細(xì)節(jié)做了規(guī)定，見表1所示．廣州大學(xué)城綜合管廊的運營維護方式探索促進了我國城市地下綜合管廊基礎(chǔ)設(shè)施及公共管線管理發(fā)展，是一次有益嘗試和探索．

表1 廣州大學(xué)城綜合管廊入廊費用與管理費用標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Standard for entry and management costs of Utility tunnels in Guangzhou university city

圖3 廣州大學(xué)城綜合管廊Fig.3 Utility tunnels in Guangzhou University City

2006年，北京中關(guān)村西區(qū)地下綜合管廊投入使用，是國內(nèi)首次將地下綜合管廊和地下環(huán)形車道合并建設(shè)的地下工程[10](如圖4)．2007年上海世博園區(qū)地下綜合管廊嘗試了世界上較為先進的預(yù)制管廊拼裝技術(shù)，并制定《上海世博園區(qū)綜合管溝建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》指導(dǎo)管廊的建設(shè)施工[11-12]．

圖4 中關(guān)村西區(qū)綜合管廊斷面Fig.4 Section of Zhongguancun West District utility tunnels

2013年珠海橫琴新區(qū)綜合管廊建成并投入使用．珠海新區(qū)綜合管廊長33.4 km，埋深6～13 m，總體呈“日”字型分布在6條道路下覆蓋整個服務(wù)區(qū)域(如圖5)，并設(shè)置3座控制中心．該管廊將給水、電力纜線、通訊、有線電視和冷凝水管納入其中，并預(yù)留了中水水管和垃圾真空管的預(yù)留空間．管廊的智能化程度高，內(nèi)置有遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能監(jiān)測、自動排水、智能通風(fēng)、自動消防等智能化管理設(shè)施確保管廊安全運營．珠海橫琴新區(qū)綜合管廊是目前國內(nèi)規(guī)模最大、一次性投資最高(20億元)、服務(wù)面積最大(106.46 km2)的綜合管廊．

圖5 珠海橫琴新區(qū)綜合管廊規(guī)劃Fig.5 Management Gallery planning of Hengqin New District,Zhuhai

正在建造的鄭州鄭東新區(qū)CBD副中心綜合管廊項目位于鄭東新區(qū)CBD副中心中環(huán)路外側(cè)輔路下方，配合地上地下空間設(shè)計施工，收容電力、給水、通訊、供熱供冷等管線，并預(yù)留了一定空間以滿足將來需求，是新時代地下空間規(guī)劃設(shè)計的典范，如圖6所示．

圖6 鄭東新區(qū)地下空間設(shè)計斷面Fig.6 Design section of zhengdong New Area underground space

臺灣借鑒日本方面的建設(shè)和管理經(jīng)驗，十分注重于地鐵、高架道路、道路拓寬等城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相結(jié)合[4]，目前其工程技術(shù)、行政法規(guī)和使用費用分?jǐn)偰Ｊ揭呀?jīng)成熟[13-14]．自1991年臺北市配合鐵路地下化完成中華路(北門至和平兩路)第一條共同溝建設(shè)，目前我國臺灣地區(qū)已在12個縣市建成綜合管廊共計232 km．近期出臺的一些法規(guī)政策對綜合管溝的建設(shè)、資金及維護管理等方面作出了明確的規(guī)定，促進了臺灣地區(qū)綜合管溝的建設(shè)和發(fā)展．

除以上城市和地區(qū)以外，青島、深圳、廈門、武漢、蘭州等城市也修建了一定數(shù)量的管廊并取得一定的成就[15-22]．2015年為推進管廊的建設(shè)，國家出臺了建設(shè)綜合管廊試點城市的政策文件，發(fā)展至今已有25個城市成為管廊的建設(shè)試點城市．可以看出，我國綜合管廊從一定意義上歷史悠久，但發(fā)展緩慢，未成規(guī)模．近年來我國綜合管廊建設(shè)規(guī)模越來越大，范圍越來越廣，管廊建設(shè)也進入到了規(guī)模和質(zhì)量并舉的時代．

2 綜合管廊相關(guān)問題探討

2.1 綜合管廊施工技術(shù)問題探討

綜合管廊將各種管線集于一體，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是城市運行的“生命線”工程．

為滿足各專業(yè)市政管線的納入，實現(xiàn)功能共享，綜合管廊會因地制宜產(chǎn)生很多斷面型式、施工方法、主體材質(zhì)等各種區(qū)別．因此綜合管廊型式有很多種類型，見表2．

表2 綜合管廊分類表Tab.2 Classification table of utility tunnel

城鎮(zhèn)綜合管廊施工主要分為開挖工程、地基處理、防水工程、主體工程施工．

綜合管廊的開挖工程一般分為明挖工程和暗挖工程，在開挖工程施工前要首先對工程影響范圍內(nèi)的障礙物進行探測及核查和全過程監(jiān)測．明挖工程施工簡單，一般適用于新建開發(fā)區(qū)、園區(qū)等具備大面積開挖條件的的開闊地區(qū)，宜與道路新建同步進行；常見的暗挖施工方法有盾構(gòu)法、礦山法、頂管法和淺埋暗挖法等，一般適用于無法實施開挖作業(yè)的老城區(qū)建設(shè)及特殊地質(zhì)情況，避免影響城市交通、現(xiàn)狀景觀等．

綜合管廊施工常用的地基處理方式主要有換填地基、復(fù)合地基和強夯地基等．近年來隨著城市建設(shè)的大力推進和施工技術(shù)的進步，預(yù)制綜合管廊建設(shè)數(shù)量在我國總體綜合管廊建設(shè)中占據(jù)了一定比例，預(yù)制綜合管廊與現(xiàn)澆方式相比，具有節(jié)能環(huán)保，施工簡便，節(jié)省工期等優(yōu)點．但預(yù)制綜合管廊在前期設(shè)計階段需要考慮管廊節(jié)段的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化分析，以期降低整體造價．預(yù)制綜合管廊施工與傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式施工在地基處理方式上基本相同，但尤其要考慮的是預(yù)制綜合管廊施工時管節(jié)的脫空問題，因此在地基處理時，還要增加特殊措施預(yù)防管節(jié)安裝過程中底部脫空現(xiàn)象．

綜合管廊防水工程施工是綜合管廊工程重要的施工環(huán)節(jié)，保證管廊結(jié)構(gòu)主體的安全不滲漏是管廊生命線工程的根本．目前按國家規(guī)范中將管廊防水分為三級防水，包含結(jié)構(gòu)自防水、構(gòu)造防水和卷材防水．結(jié)構(gòu)自防水一般要求綜合管廊采用抗?jié)B混凝土澆筑或預(yù)制生產(chǎn)，構(gòu)造防水從結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，將接縫處設(shè)置榫卯連接槽，并考慮后澆帶處、施工縫處、預(yù)埋件處等特殊部位的防水；對于綜合管廊變形縫處防水應(yīng)注意變形縫處采用具有變形功能的止水帶，對于綜合管廊各類口部的防水也應(yīng)采取相關(guān)處理措施．目前管廊防水工程的驗收規(guī)定防水層檢驗批宜根據(jù)結(jié)構(gòu)變形縫設(shè)置情況及施工條件劃分．管廊過程驗收還要進行淋水或閉水實驗，保障管廊的防水性能．

綜合管廊主體工程分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程和其他結(jié)構(gòu)工程．現(xiàn)澆混凝土綜合管廊主要分為模板工程、鋼筋工程和混凝土工程．近年來新興的預(yù)制裝配式綜合管廊施工方式，無論是在施工工期還是工程質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保等方面都表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性．但預(yù)制綜合管廊施工還需考慮預(yù)制構(gòu)件、管節(jié)的生產(chǎn)、運輸、堆放、成品保護等問題，尤其是在施工前制定可行的構(gòu)件吊裝方案和運輸方案，進行預(yù)拼裝工作，對整體工程實現(xiàn)有十分重要的作用．對于近年來新興的鋼結(jié)構(gòu)綜合管廊，構(gòu)件必須按設(shè)計要求做好防腐處理，其內(nèi)壁及隔墻的耐火涂層材料應(yīng)按設(shè)計要求選用，確保性能指標(biāo)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)．當(dāng)采用螺栓連接時應(yīng)按設(shè)計要求安裝防水防滲密封墊，并通過螺栓拉緊擠密．

近年來隨著綜合管廊工程的建設(shè)規(guī)模擴大，管廊施工技術(shù)也在不斷進步，但仍不能滿足特殊地質(zhì)、特殊環(huán)境下的建設(shè)要求，因此研究探討管廊的施工技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫．

2.2 綜合管廊管線技術(shù)問題探討

目前綜合管廊技術(shù)問題中入廊管線種類問題尤為顯著．常見的入廊管線主要有電纜、通訊、給水、燃?xì)?、暖氣、雨水、污水、垃圾真空管等．由于?guī)范[1]中規(guī)定天然氣管道必須獨立入艙，熱力管道采用蒸汽介質(zhì)時應(yīng)獨立入艙，熱力管道不應(yīng)與電力電纜同艙敷設(shè)等，管廊主體需增加艙室數(shù)量，這無疑增加了管廊的建設(shè)成本；對于燃?xì)夤芫€是否入廊問題，出于安全角度考慮目前國內(nèi)一直持謹(jǐn)慎態(tài)度；雨污水管線入廊由于重力流影響，艙室斷面尺寸較大，在一定程度上提升工程造價，對此類管線的入廊，有些專家學(xué)者持保留態(tài)度，認(rèn)為應(yīng)該建設(shè)海綿城市，提高城市綠地湖泊和河流的數(shù)量，增強城市的蓄水調(diào)水能力，而非依靠在管廊中敷設(shè)雨水管排泄雨季大流量的雨水，因此不建議入廊[23]；新城區(qū)使用明挖法建造的綜合管廊建設(shè)造價低廉，可以擴大斷面納入雨水污水管道；老城區(qū)的綜合管廊建設(shè)目的在于改善居住環(huán)境和交通狀況，宜將電纜通訊纜線等占用地面空間和給水燃?xì)馀瘹獾纫装l(fā)生問題需開挖維修的管線納入綜合管廊中；垃圾真空管在國內(nèi)城市中的應(yīng)用較少，但隨著人民生活水平和需求的提高，建議垃圾真空管的入廊應(yīng)因地制宜，長遠(yuǎn)規(guī)劃．隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力發(fā)展和滿足民生的需要，諸如此類的問題也厄待解決．

2.3 綜合管廊建設(shè)與運營模式探討

我國現(xiàn)階段的綜合管廊建設(shè)與運營主要有以下幾種模式：政府全額出資建設(shè)與管理、政府與社會資本合作組建股份公司并管理、授予社會資本特許經(jīng)營權(quán)負(fù)責(zé)管廊的建設(shè)與管理、政府和管線單位聯(lián)合出資建設(shè)及運營管理四種模式[24]．

(1)政府全額出資建設(shè)管廊有利于項目的推動，管廊所屬明確，但是政府的財政壓力較大，不利于經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)的管廊工程的推動發(fā)展．

(2)政府與社會資本合作有利于緩解政府的財政壓力，但是政府部門建設(shè)管廊是為了建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)公共利益，保障城市可持續(xù)發(fā)展，社會資本投資管廊是為了獲取回報，二者目的不一使后期的運行管理中存在一定的矛盾．

(3)特許經(jīng)營模式由社會資本全權(quán)負(fù)責(zé)管廊的建設(shè)和運營，有利于發(fā)揮市場的活力且政府雖無財政壓力．但該模式的不妥之處在于政府失去對管廊的經(jīng)營控制，不能保證綜合管廊的公益性．社會資本為了回報和收益提高管廊的使用費用可能會使管線單位將成本附加在用戶身上，不利于民生．(4)政府和管線單位聯(lián)合出資建設(shè)并運營管廊的模式減輕了政府部門的財政負(fù)擔(dān)，但是初期建設(shè)管線單位各自出資比例不易把握，且相當(dāng)于把財政壓力轉(zhuǎn)移到管線單位上，同樣不利于民生．

管廊投資數(shù)額較大，公益效應(yīng)突出，對城市的綠色可持續(xù)發(fā)展意義重大，因此管廊的建設(shè)應(yīng)該是由政府主導(dǎo)主管的工程，管廊的所有權(quán)應(yīng)歸人民政府所有．參考以上幾種運營管理模式，考慮我國的體制國情，建議我國現(xiàn)階段綜合管廊建設(shè)與運營由政府部門與社會資本合作出資進行，該模式有利于政府部門引入社會資本進行管廊的建設(shè)，建設(shè)初期減輕財政負(fù)擔(dān)的同時也能保證管廊的建設(shè)持續(xù)推進．管廊的所有權(quán)和運營權(quán)歸政府所有，保證了管廊的公益性不被破壞，政府后期進行出資回購社會資本的投資，保證社會資本回收資本并擁有一定收益．同時政府部門聯(lián)合各管線單位成立運營管理公司，有利于發(fā)揮管線單位公司對各自管線管理的技術(shù)優(yōu)勢，降低技術(shù)門檻，減輕運營維護成本．

3 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)存在問題

我國自正式開展管廊的建設(shè)和運營已有近十年，隨著管廊工程里程數(shù)的增多，也暴露出我國的管廊工程建設(shè)的許多問題，如相關(guān)立法不足、建設(shè)資金不足、管理方法欠缺等．

3.1 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善

由于管廊建設(shè)需要一次投資較大，入廊費用和管理費用相對管線直埋的方式較高昂，不少管線單位對管線入廊積極性不高，甚至存在改遷原規(guī)劃線路避免入廊的現(xiàn)象．此外各個管線單位分別所屬不同的部門，入廊工作的協(xié)調(diào)難度較大，政府難以強制各管線單位進行管線入廊并支付相應(yīng)的費用[23]．

日本通過制定國家專項法《共同溝特別措施法》對建造管廊地區(qū)明確規(guī)定禁止開挖另行鋪設(shè)管線[13]．我國臺灣也通過借鑒日本的方法，政府主導(dǎo)并立法先行，通過各級政府制定完善的法規(guī)和管理制度對管線入廊進行了明確的規(guī)定．目前我國的綜合管廊工程建設(shè)只是由政府進行鼓勵和支持，缺少相應(yīng)的法律對管廊的建設(shè)、所屬、管線入廊和運營管理進行規(guī)定，在一定程度上由于管線入廊率低造成了社會資本的浪費．

3.2 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)融資難度大

近年來國家為鼓勵地下綜合管廊建設(shè)，出臺了對地下綜合管廊建設(shè)試點城市給予每年3～5億元專項資金補助的政策文件，但綜合管廊造價不菲，每公里綜合管廊的造價少則幾千萬，多則上億元．管廊建設(shè)投資多為政府部門單方所為，對于大面積的管廊建設(shè)，各級政府一時間仍存在建設(shè)資金不足的問題．而管廊建設(shè)一次性投資大，投資收益周期長，社會各方對管廊的投資積極性不高，融資難度較大[9]．

3.3 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)運營管理困難

由于入廊管線分屬各個不同部門的管線單位，各種管線技術(shù)門檻不一，缺乏有效的管理模式協(xié)調(diào)各方對入廊管線進行運營維護，維護管理成本高居不下．且目前國內(nèi)僅有個別城市成立專門的管理公司負(fù)責(zé)管線的運營和維護[9]，另外由于部分壟斷行業(yè)的管線單位具有垂直管理的特點，管廊運營單位對這些管線單位缺乏管理約束力，致使管廊管理工作難以高效有序的進行[14]．

3.4 國內(nèi)綜合管廊建設(shè)與規(guī)劃銜接不足

從目前管廊的發(fā)展趨勢看，管廊是未來城市地下空間的配套設(shè)施的一部分，近年來管廊朝著管線長度變大、容納管線種類增多、數(shù)量增加、斷面形式復(fù)雜的方向發(fā)展，其建設(shè)應(yīng)預(yù)先做好充分規(guī)劃，最好同新城建設(shè)，城市地下空間開發(fā)、地鐵建設(shè)，道路建設(shè)、拓寬、維修，城市地下管線的鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同步進行，以減少城市基礎(chǔ)設(shè)施總成本，降低造價．然而目前國內(nèi)很多城市管廊建設(shè)急驟上馬，存在缺乏與相關(guān)地下空間開發(fā)相協(xié)調(diào)，缺乏管廊工程的相關(guān)規(guī)劃、定位不清晰，對未來發(fā)展規(guī)劃不明朗等問題．

4 思考和建議

通過對我國綜合管廊發(fā)展過程中具有代表性綜合管廊的介紹，探討了目前我國綜合管廊的發(fā)展中的技術(shù)、施工、運營管理等現(xiàn)實問題，提出我國綜合管廊建設(shè)還需要尋求高質(zhì)量發(fā)展路線．因此應(yīng)該做到：

(1)完善相關(guān)立法標(biāo)準(zhǔn)體系．目前國內(nèi)管廊方面標(biāo)準(zhǔn)不多，各地方標(biāo)準(zhǔn)完善程度也參差不齊，應(yīng)該盡快建立完整的綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)體系，完善制定相關(guān)法律法規(guī)，提高管廊建設(shè)質(zhì)量和運營管理的科學(xué)合理性，使其有法可依，有章可循．

(2)重視管廊建設(shè)規(guī)劃、運營管理．綜合管廊的建設(shè)最好同新城區(qū)開發(fā)、舊城區(qū)改造、城市地下空間建設(shè)、道路拓寬、新地下管線鋪設(shè)等項目結(jié)合進行，也應(yīng)該因地制宜，合理選擇管廊運營管理模式．

(3)加強技術(shù)創(chuàng)新研究．在當(dāng)前綜合管廊建設(shè)規(guī)模日趨增大的情況下，要加強管廊施工工法的技術(shù)創(chuàng)新，加強預(yù)制拼裝綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化研究，加強管廊建設(shè)、運營與BIM技術(shù)、信息化平臺技術(shù)的相結(jié)合，加快與智慧城市和數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的相融合，從而實現(xiàn)智慧管廊建設(shè)．