我国城市综合管廊建设发展状况与未来发展趋势
2018-04-26
我国的城市综合管廊建设经过几十年的酝酿，到2015年才开始了井喷式的发展，是有其历史和社会背景的。本文以大量的工程案例为依托，结合作者近几年的专项研究，详细介绍了综合管廊在我国的发展历程，重点分析了在建设管理、规划设计、施工和运营管理方面的建设发展现状，并对未来几年的发展趋势进行了预测，以期对我国的综合管廊的建设做一个全面的梳理。一、建设发展历程1.发展阶段。我国的城市综合建设，从1958年北京市天安门广场下的第一条管廊开始，经历了四个发展阶段：概念阶段（1978年以前）：外国的一些关于管廊的先进经验传到中国，但由于特殊的历史时期使得城市基础设施的发停滞不前。而且由于我国的设计单位编制较混乱，几个大城市的市政设计单位只能在消化国外已有的设计成果的同时摸索着完成设计工作，个别地区如北京和上海做了部分试验段。争议阶段（1978—2000年）：随着改革开发的逐步推进和城市化进程的加快，城市的基础设施建设逐步完善和提高，但是由于局部利益和全局利益的冲突以及个别部门的阻挠，尽管众多知名专家的呼吁，管线综合的实施仍是极其困难。在此期间，一些发达地区开始尝试进行管线综合，建设了一些综合管廊项目，有些项目初具规模且正规运营起来。快速发展阶段（2000—2010年）：伴随着当今城市经济建设的快速发展以及城市人口的膨胀，为适应城市发展和建设的需要，结合前一阶段消化的知识和积累的经验，我国的科技工作者和专业技术人员针对管线综合技术进行了理论研究和实践工作，完成了一大批大中城市的城市管线综合规划设计和建设工作。赶超和创新阶段（2011-2017年）：由于政府的强力推动，在建设部做了大量调研工作的基础上，国务院连续发布了一系列的法规，鼓励和提倡社会资本参与到城市基础设施特别是综合管廊的建设上来，我国的综合管廊建设开始呈现蓬勃发展的趋势，大大拉动了国民经济的发展。从建设规模和建设水平来看，已经超越了欧美发达国家成为综合管廊的超级大国。但从2018年以后，我国综合管廊的建设将进入有序推进阶段，要求各个城市根据当地的实际情况编制更加合理的管廊规划，制订切实可行的建设计划，有序推进综合管廊的建设。2.发展规模。经过前期漫长的概念和争议阶段，在东部沿海及华南经济发达城市的不断摸索，我国相继建设了大批管廊工程，截止到2015年底我国已建和在建管廊1600km；在国家为了提振经济发展速度，去产能，加快供给侧改革的政策鼓励下，2016年一年完成开工建设2005km，2017年完成开工建设2006km；按照当时的发展规划，以后一直到十三五末每年都是以近2000km的规模发展，最终将超过10000km的规模，我国即将成为名副其实的城市综合管廊超级大国。3.政策法规。早在2005年建设部在其工作要点里就提出：“研究制定地下管线综合建设和管理的政策，减少道路重复开挖率，推广共同沟和地下管廊建设和管理经验”；同时2006年作为国家十一五科技支撑计划就开始进行《城市市政工程综合管廊技术研究与开发》；后来为了配合城市综合的建设，国务院、住建部、财政部和发改委等部委相继颁布了一系列的政策法规，从规划编制、建设区域、科技支撑、投融资、入廊收费等方面给出了详细的指导意见，对我国的综合管廊建设做出了极其重要的推动作用。4.建设标准。在管廊建设的高潮到来之际，标准规范的制订却远远滞后。截止目前，仅有《城市综合管廊技术规范》GB50838（2015年修编）正式颁布实施，《城镇综合管廊监控与报警系统工程技术规范》GB/T51274-2017刚刚颁布，行业标准《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》正在征求意见，《城市综合管廊工程防水材料应用技术规程》、《城市综合管廊运营管理标准》、《综合管廊管线工程技术规程》、《城市综合管廊施工及验收规程》等团体标准正在编制过程中，综合管廊的标准图集也没有出台，综合管廊的标准体系还远远没有建立。二、建设发展现状1.建设模式的发展。最早的综合管廊建设主要分为三种类型：一是为了解决重要节点的交通问题，如北京天安门广场和天津新客站综合管廊项目；二是为了特定区域的功能需要，如广州大学城、上海世博园等项目；三是为了城市的发展需要以及为了探索综合管廊建设经验而建的项目，如上海张杨路等，这些都是政府直接出钱的施工总承包项目，约占目前总项目数量的15%。由于综合管廊的建设特点，后来出现了诸多EPC模式建设和个别BT模式的综合管廊项目，如海南三亚海榆东路综合管廊EPC项目，珠海横琴管廊BT项目，这些约占总项目数量的10%。2014年《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》（国发〔2014〕60号）中提出：积极推动社会资本参与市政基础设施建设运营，其中鼓励以TOT（移交-运营-移交）的模式建设城市综合管廊。但这项措施还没有定论的时候，紧接着《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》（国办发〔2015〕61号文）就提出了以PPP的模式大力推进建设综合管廊，之后大量建设的综合管廊项目基本上都是都是PPP项目，约占总项目数量的75%。由于管廊PPP项目的建设规模越来越大，且SPV公司的组成复杂和收益不确定，其实施主体基本上都是中建、中冶、中铁等几大央企，虽然国家一直鼓励社会资本进入综合管廊市场，但是由于种种原因，极少有民营企业进入。2.规划设计的发展。近几年综合管廊的建设项目数量越来越大，建设规模越来越大，给规划设计带来了严重的挑战。虽然出现了很多成功的案例，但总的来看，规划设计的总体状况是：任务不少、规划不严、规范不足，防水不一。具体体现在如下几个方面：（1）任务饱满，人员不足，水平参差不齐。2015年以来，综合管廊的项目迅猛增加，设计任务饱满，但从事过综合管廊设计的单位和人员设计人员严重不足，设计水平也有待提高；除了上海市政院、北京城建设计院等早期较早开展综合管廊规划设计的设计院外，其它市政院及各大建筑院纷纷招兵买马，加强培训，相继进入管廊市常（2）上位规划缺失使综合管廊规划无据可依。在城市综合管廊规划的上位规划中，城市总体规划带有很强的行政特点，同时很多城市的整体规划时间已到亟待修编；城市地下空间规划很少几个才有；片区控制规划、轨道交通规划、管线专项规划、道路建设规划等有的根本没有，有的容量不足；加之建设指标层层下达，造成了城市综合管廊规划无据可依、分散孤立、建设无序。（3）标准化体系没有建立，标准化尚有很远的路要走。已经颁布实施的《城市综合管廊工程技术规范》GB50838，虽然经过了2015年修编，但是在很多方面具体实施起来还是非常困难，特别是原来直埋环境下的各自管线施工验收规范在综合管廊环境下是否适合值得推敲。另外断面设计标准化、节点设计标准化、附属设施标准化、防水设计标准化，在综合管廊的建设中极其重要，但此项工作任重而道远，它需要大量的工程设计实践和大量的人力投入，否则只能为了标准而标准。（4）二级防水等级设计是否合适争议很大。规范里规定城市综合管廊本体使用寿命100年，但考虑到使用环境的问题，将防水等级设计为二级。但基于已运营项目渗漏水现象严重（约占50~60%），且管廊内管线特别是电信电力管线对防水的要求也比较高，国内有的专家呼吁将管廊的防水等级提高至一级，目前有些地方标准已经修改为一级。3.土建施工的发展。综合管廊工程的埋深和断面尺寸，处于地铁工程和市政管涵工程之间，总体来讲施工技术难度不高，但由于单个项目的体量越来越大，又有其独特的特点。经过近几年的不断发展，出现了越来越多的创新技术和设备，总体状况可以总结为：现浇为主、滑模为辅、预制方兴，设备重用。具体体现在：（1）散支散拼的支架现浇技术仍占主导地位。在综合管廊本体结构施工方面仍是常规的模板散支散拼的混凝土全现浇施工技术占有主导地位，一方面是这种技术已经非常成熟，技术难度也比较低；另一方面施工技术人员由于工期太紧，无暇研究新的技术。但是这种全现浇技术存在很多问题，如混凝土外观质量较难控制，模板、脚手架和人工等资源投入太多，同时侧墙和顶板一起浇筑后由于顶板拆模时间的问题无法进行快速作业。（2）定型大模板+组合支架整体滑移技术得到快速发展。由于全现浇存在的质量难控制、资源投入大、施工周期长的缺点，一线作业人员开始研究如何快速低成本地保质保量地完成结构施工。经过大家的努力，相继出现了多种形式的滑模施工技术，如单舱可移动模板、多舱移动模板台架、多舱模板台车、液压滑模等，在多个项目的工程实践中取得了良好的效果。（3）不同条件下的预制装配技术大行其道。地上的建筑工业化正开展的如火如荼，地下工程特别是综合管廊的预制装配技术也得到了快速发展，在国内工程实践中出现了多种预制装配技术，这些技术各有其适用范围和技术特点，项目要根据自己的实际工程特点和要求适当选用。（4）顶管、盾构已开始在繁华城区展露头角。随着综合管廊的建设规模越来越多，管廊的施工环境也越来越复杂，特别是在繁华城区施工，越来越多地用到了盾构和顶管技术。目前曹妃甸和济宁的两个盾构管廊已经施工完成，苏州GIL管廊工程进展大半，沈阳和成都的刚刚开始施工，西安的即将开始，但是盾构管廊有其明显的优点和缺点，优点就是施工速度快，地层适应性强，适合复杂的城区施工，但是其多数是圆形的，断面利用率非常低，管线全部入廊造成其盾构直径越来越大，而且综合管廊每隔200~300米设置的工艺井施工难度也比较大。顶管技术由于其一次顶进距离较短（目前的记录苏州城北路管廊元和塘顶管工程223.6m），只是在管廊下穿重要建构筑物时才使用，国内第一个案例是包头新都市区经三路下穿建设大道管廊项目（顶进距离88m，断面7m×4.3m）。（5）新型管廊施工机械不断出现。随着管廊项目规模的不断增大，出现了越来越多的新型管廊施工机械，如代替大型吊车的双向自行走桁架吊装系统，解决预制构件拼装精度问题的预制管廊拼装车（图5），用于明挖的U型盾构机（图6），集开挖支护、构件拼装和基坑回填于一体的移动护盾管廊建造机（图7），在很大程度上都可以减轻工人的劳动强度，降低施工技术难度。4.运营管理的发展。国内管廊建设起步较晚，直到2015年才开始大规模的建设，近几年的建设管廊项目都还未进入全面运营管理期，运营管理方面的总体状况为：经验不足、法规不全、平台不专、标准不一，具体表现在：（1）目前尚无成熟的经验可以借鉴。虽然我国目前的管廊建设规模居世界之首，但是最近几年建设的管廊都未进入运营管理期，以前建好的项目大都运营状况不好，因此在运营管理方面尚无成熟的经验可以借鉴。特别是2016年以来，管廊建设的蓬勃发展，使得政府和央企更多的关注于立项和中标，没有精力研究合理的规划设计和高效的运营管理；同时建设规模的过度增长，运营管理人员的极度缺口都给运营管理带来极大的困难。（2）收费模式及违约责任尚无法可依。经过多年的努力，管线入廊难的问题基本已经解决，但是收费难的问题仍在困扰着目前的PPP公司，如何收？收多少？收不上来怎么办？一直是SPV公司与管廊租赁使用的管线产权单位利益博弈的焦点。但是现在却没有一个国家层面的法律法规出台，使得靠合同制约政府相关部门的方式变得难上加难。（3）智慧运营管理的标准严重缺乏。目前在综合管廊的后期运营管理的热点问题就是智慧管理，但是对于智慧管理的理解没有一个统一的认识，目前急需的附属系统特别是监控报警系统方面还没有一个统一的标准，使得各地政府对管廊的监控运维标准的要求各不相同，给PPP项目公司决策带来困难，也使得下游的软硬件企业都无所适从。（4）真正的智慧管理平台还没有出现。管廊建设的蓬勃发展，需要更加智慧的管理平台。虽然目前很多军工、航天、煤矿等一系列优秀的监控报警企业纷纷转向管廊的智慧管理，特别是在传感器、自动巡检、数据收集、虚拟技术、管控平台等方面都出现了一些优秀代表，但是真正基于BIM和GIS的全寿命智慧管理平台还没开发出来，目前国内出现的几大智慧平台或多或少地存在这样那样的问题。三、重大技术进展我国的城市综合管廊经过这么多年的建设发展，在规划设计、土建施工和运营管理方面取得很大的技术进步，并在其中起到了重要的作用。归纳起来，大概有以下几个方面：1.绿色建造理念。作者首次提出了综合管廊的绿色建造概念，并给出了实现绿色建造的352理念，即要实现综合管廊的绿色建造，必须采用绿色规划、绿色设计、绿色施工三个手段，遵照线路最优、断面最优、资源投入最少、废弃物排放最少、对周边环境影响最小五条原则，最终达到四节一环保、高效低成本两大目的。2.集约规划设计理念和方法。在进行综合管廊的规划设计时，要考虑目前及未来要建设的地铁、地下商业、地下快速路等其他地下空间的项目，统筹考虑，集约规划，统一建设，否则将会带来规划节点冲突问题、周边环境保护难题、施工成本增加难题。目前国内已经出现了很多成功的案例，如北京市中关村西区综合管廊项目首次将综合管廊、地下交通和地下商业集约规划设计，西安市昆明东路综合管廊项目首次将综合管廊、排水干渠、城市立交、地铁车站集约规划设计，都取得了非常不错的效果。3.整体模板滑移技术。整体模板滑移技术对于长距离线性地下结构有着诸多优点，模板脚手架投入大大减少，投入劳动力少，现场施工环境好，速度快，成本低。目前国内已经出现了多种型式的模板滑移技术，三亚海榆东路、郑州滨河新城的单舱滑模，十堰市的多舱滑移台车等。其中中建八局施工的西宁管廊项目，经过项目的多次研究和摸索，自主研发了一套整体移动模板台架（如图2），在西宁两条路的管廊项目和西安PPPI标项目得到了成功应用，经详细测算，移动模架体系施工成本费用比传统木模施工降低约37.69元/m3。4.预制装配成套技术。由于荷载的复杂多变及防水的要求，地下综合管廊的预制装配施工比建筑工程的类型更多样、技术更先进、要求更严格（图4）。最早是由大连明达科技和山东天马从日本引进过来的上下分体预制装配技术，但在国内应用不多；上海世博园项目借鉴了预制排水管的经验首次应用了节段预制装技术，后来在国内得到了大量的应用；中建六局在包头项目尝试了半预制装配技术，但没有更进一步的应用；湘潭市霞光东路项目应用了分块预制装配技术（干法连接），效果不太理想；河北富中达公司首次在国内应用了组合预制装配技术，有希望在多舱管廊施工时大面积推广应用；目前最热门的技术属于叠合装配技术，越来越多的单位在推广应用，如黑龙江宇辉、远大住工、中建技术中心、中铁四局等。5.基于BIM的智慧管理技术。BIM技术在综合管廊的规划设计和施工阶段已经开始推广应用，在运营管理阶段也开始尝试应用，特别是目前多数的管廊项目都是PPP模式，所以全寿命的BIM应用技术变得可能和必要，它将在随后的运营管理过程中发挥巨大的作用。现在杭州创博、苏州光格、江苏斯菲尔等企业致力于研究综合管廊的智慧管控平台，也在多个项目上得到应用，但是真正的基于BIM的全寿命的管控平台还没有开发出来。四、未来发展趋势十三五期间是综合管廊的建设高潮期，虽然由于各种原因将由前三年的大干快上阶段进入了有序推进阶段，但是经过这么多年的建设实践，人们越来越认识到管廊已经是城市建设发展的内在需要，“在新区建设、旧城改造、道路新（改、扩）建，在重要地段和管线密集区等肯定要建设综合管廊”（《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》国办发〔2014〕27号），预计在2020年后将进入一个平稳的建设期，每年的建设规模将在800km左右。整体移动模架技术、叠合装配式技术、多舱组合预制技术、节点整体预制技术等快速绿色的建造技术将在接下来的综合管廊建设中得到广泛应用。各种规范标准都将在十三五期间编制完成；经过大量的工程实践，标准图集将编撰完成。十四五时期应该是管廊运营管理的关键时期，各种管理问题相继出现。PPP平台公司要理顺与政府、管线单位、施工方、银行、市民等各种复杂的关系，充分利用智慧管理平台，加强智能收费管理，挖掘大数据为已所用。智慧平台建设将会有一个质的飞越，但是管廊公司与管线单位的矛盾将日益突出，肯定会出现长期亏损的项目公司。
