我國城市綜合管廊建設發展現狀與未來發展趨勢

油新華

(中國建筑股份有限公司技術中心， 北京 103100)

0 引言

我國的城市綜合管廊建設經過幾十年的醞釀，到2015年才開始了井噴式的發展，是有其歷史和社會背景的。本文以大量的工程案例為依托，結合筆者近幾年的專項研究，介紹綜合管廊在我國的發展歷程，重點分析在建設管理、規劃設計、施工和運營管理等方面的建設發展現狀，詳細闡述目前我國綜合管廊建設重大技術進展，并預測其未來幾年的發展趨勢，以對我國綜合管廊建設做一個全面的梳理。

1 建設發展歷程

1.1 發展階段[1-2]

我國的城市綜合管廊建設，從1958年北京市天安門廣場下的第一條管廊開始，經歷了4個發展階段：

1)概念階段(1978年以前)。國外的一些關于管廊的先進經驗傳到中國，但由于特殊的歷史時期使得城市基礎設施的發展停滯不前，同時由于我國的設計單位編制較混亂，幾個大城市的市政設計單位只能在消化國外已有的設計成果的同時摸索著完成設計工作，在個別地區如北京和上海開展了部分試驗段。

2)爭議階段(1978—2000年)。隨著改革開放的逐步推進和城市化進程的加快，城市的基礎設施建設逐步完善和提高，由于局部利益和全局利益的沖突以及個別部門的阻撓，盡管眾多知名專家紛紛呼吁，管線綜合的實施仍然極其困難。在此期間，一些發達地區開始嘗試進行管線綜合，建設了一些綜合管廊項目，有些項目初具規模且正規運營起來。

3)快速發展階段(2001—2010 年)。伴隨著城市經濟建設的快速發展以及城市人口的膨脹，為適應城市發展和建設的需要，結合前一階段消化的知識和積累的經驗，我國的科技工作者和專業技術人員針對管線綜合技術進行了理論研究和實踐工作，完成了一大批大中城市的城市管線綜合規劃設計和建設工作。

4)趕超和創新階段(2011—2017年)。由于政府部門的強力推動，在建設部做了大量調研工作的基礎上，國務院連續發布了一系列的法規，鼓勵和提倡社會資本參與到城市基礎設施特別是綜合管廊的建設上來，我國的綜合管廊建設開始呈現蓬勃發展的趨勢，大大拉動了國民經濟的發展。從建設規模和建設水平來看，我國已經超越歐美發達國家成為綜合管廊的超級大國。

5)有序推進階段(2018年至今)。進入2018年以后，我國綜合管廊的建設進入了有序推進階段，要求各個城市根據當地的實際情況編制更加合理的管廊規劃，制訂切實可行的建設計劃，有序推進綜合管廊建設。

1.2 發展規模

經過前期漫長的概念和爭議階段，以及在東部沿海和華南地區經濟發達城市的不斷摸索，我國相繼建設了大批管廊工程。截至2015年底，我國已建和在建管廊長度達1 600 km；在國家為了提振經濟發展速度、加快供給側改革的政策鼓勵下，2016年完成開工建設2 005 km，2017年完成開工建設2 006 km；按照當時的發展規劃，此后一直到“十三五”末每年均以近2 000 km的規模發展，最終將超過10 000 km的規模，我國將成為名副其實的城市綜合管廊超級大國[3]。

1.3 政策法規

早在2005年，建設部在其工作要點中提出：“研究制定地下管線綜合建設和管理的政策，減少道路重復開挖率，推廣共同溝和地下管廊建設和管理經驗”；同時，在2006年《城市市政工程綜合管廊技術研究與開發》作為國家“十一五”科技支撐計劃開展課題研究；后來為了配合城市綜合的建設，國務院、住建部、財政部和發改委等部委相繼頒布了一系列的政策法規，從規劃編制、建設區域、科技支撐、投融資、入廊收費等方面給出了詳細的指導意見，對我國的綜合管廊建設起到了極其重要的推動作用。

1.4 建設標準

在管廊建設的高潮到來之際，標準規范的制訂卻遠遠滯后。截至目前，僅有GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》正式頒布實施，GB/T 51274—2017《城鎮綜合管廊監控與報警系統工程技術標準》剛剛頒布，行業標準《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術標準》正在征求意見，《城市綜合管廊工程防水材料應用技術規程》、《城市綜合管廊運營管理標準》、《綜合管廊管線工程技術規程》、《城市綜合管廊施工及驗收規程》等團體標準正在編制過程中，綜合管廊的國家標準圖設計有《綜合管廊工程總體設計及圖示》、《現澆混凝土綜合管廊》、《綜合管廊纜線敷設與安裝》、《綜合管廊供配電及照明系統設計與施工》、《綜合管廊監控及報警系統設計與施工》。綜合管廊建設的標準體系正在不斷完善當中。

2 建設發展現狀

2.1 建設模式的發展

最早的綜合管廊建設主要分為3種類型： 1)為了解決重要節點的交通問題，如北京天安門廣場和天津新客站綜合管廊項目； 2)為了特定區域的功能需要，如廣州大學城、上海世博園等項目； 3)為了城市的發展需要以及為了探索綜合管廊建設經驗而建的項目，如上海張楊路等項目。這些都是政府直接出錢的施工總承包項目，約占目前總項目數量的15%。

由于綜合管廊的建設特點，后來出現了諸多EPC模式和個別BT模式建設的綜合管廊項目，如海南三亞海榆東路綜合管廊EPC項目、珠海橫琴管廊BT項目，這些約占總項目數量的10%。

2014年《國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》(國發〔2014〕60號)中提出：積極推動社會資本參與市政基礎設施建設運營，其中鼓勵以TOT(移交—運營—移交)的模式建設城市綜合管廊。但在這項措施還沒有定論的時候，緊接著《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》 (國辦發〔2015〕61號)提出以PPP模式大力推進綜合管廊建設，之后大量建設的綜合管廊項目基本上都采取的PPP模式，約占總項目數量的75%。

由于管廊PPP項目的建設規模越來越大[4-5]，且SPV公司的組成復雜和收益不確定，其實施主體基本上都是中建、中冶、中鐵等幾大央企，雖然國家一直鼓勵社會資本進入綜合管廊市場，但是由于種種原因，極少有民營企業進入。

2.2 規劃設計的發展

近幾年綜合管廊建設項目的數量越來越大，建設規模也越來越大，給規劃設計帶來了嚴峻的挑戰。雖然涌現出很多成功的案例，但規劃設計的總體狀況是：任務不少、規劃不嚴、規范不足，防水不一。具體體現在以下幾個方面：

1)任務飽滿，人員不足，水平參差不齊。2015年以來，綜合管廊項目數量迅猛增加，設計任務飽滿，但從事過綜合管廊設計的單位和設計人員嚴重不足，設計水平也有待提高；除了上海市政院、北京城建設計院等較早開展綜合管廊規劃設計的設計院外，其他市政院及各大建筑院紛紛擴充人員，加強培訓，相繼進入管廊市場。

2)上位規劃缺失使綜合管廊規劃無據可依。在城市綜合管廊規劃的上位規劃中，城市總體規劃帶有很強的行政特點，同時很多城市的整體規劃亟待修編；僅有少數幾個城市有地下空間規劃；片區控制規劃、軌道交通規劃、管線專項規劃、道路建設規劃等，有的城市根本沒有，有的容量不足；加之建設指標層層下達，造成了城市綜合管廊規劃無據可依、分散孤立、建設無序。

3)標準化體系沒有建立，標準化尚有很遠的路要走。已經頒布實施的《城市綜合管廊工程技術規范》，雖然經過了2015年修編，但是具體實施起來在很多方面還是非常困難，特別是原來直埋環境下的各自的管線施工驗收規范在綜合管廊環境下是否適用值得推敲。另外，斷面設計標準化、節點設計標準化、附屬設施標準化、防水設計標準化，在綜合管廊建設中極其重要，但此項工作任重而道遠，它需要大量的工程設計實踐和大量的人力投入，否則只能為了標準而建立標準。

4)防水設計是否合適爭議很大。規范規定城市綜合管廊本體使用壽命為100年，考慮到使用環境的問題，將防水等級設計為二級。但基于已運營項目滲漏水現象嚴重(約占50%～60%)，且管廊內管線特別是電信、電力管線對防水的要求比較高，防水質量如何保證目前存在很大爭議。

2.3 土建施工的發展

綜合管廊工程的埋深和斷面尺寸，處于地鐵工程和市政管涵工程之間，總體來講施工技術難度不高，但由于單個項目的體量越來越大，又有其獨特的特點。經過近幾年的不斷發展，出現了越來越多的創新技術和設備，總體狀況為： 現澆為主、滑模為輔、預制方興，設備重用。具體體現在：

1)散支散拼的支架現澆技術仍占主導地位。在綜合管廊本體結構施工方面，仍是常規的模板散支散拼的混凝土全現澆施工技術占有主導地位。一方面，這種技術已經非常成熟，技術難度也比較低；另一方面，施工技術人員由于工期太緊，無暇研究新的技術。但是，這種全現澆技術存在很多問題，如： 混凝土外觀質量較難控制； 模板、腳手架和人工等資源投入太多； 同時，側墻和頂板一起澆筑后由于頂板拆模時間的問題無法進行快速作業。

2)定型大模板+組合支架整體滑移技術得到快速發展。由于全現澆存在質量難控制、資源投入大、施工周期長的缺點，一線作業人員開始研究如何快速低成本、保質保量地完成結構施工，相繼研究出多種形式的滑模施工技術，如單艙可移動模板(見圖1)、多艙移動模板臺架(見圖2)、多艙模板臺車(見圖3)、液壓滑模等，在多個項目的工程實踐中取得了良好的效果。

圖1 單艙可移動模板(單位： mm)

圖2 多艙移動模板臺架

3)不同條件下的預制裝配技術大行其道。地上的建筑工業化正如火如荼地開展，地下工程特別是綜合管廊的預制裝配技術也得到了快速發展，在國內工程實踐中出現了多種綜合管廊預制裝配技術，如圖4所示。這些技術各有其適用范圍和技術特點，各項目應根據自己的實際工程特點和要求合理選用。

4)頂管、盾構已開始在繁華城區展露頭角。隨著綜合管廊的建設規模越來越大，管廊的施工環境也越來越復雜，特別是在繁華城區施工，越來越多地用到了盾構和頂管技術。目前，曹妃甸和濟寧的2個盾構管廊已經施工完成，蘇州GIL管廊工程已進展大半，沈陽和成都的管廊工程剛剛開始施工，西安的管廊工程即將開工。但是，盾構管廊有其明顯的優點和缺點，優點是施工速度快，地層適應性強，適合于復雜的城區施工，缺點是其多數是圓形的，斷面利用率非常低，管線全部入廊造成盾構直徑越來越大，且綜合管廊每隔200～300 m設置的工藝井施工難度也比較大。頂管技術由于其一次頂進距離較短(目前的記錄是蘇州城北路管廊元和塘頂管工程，頂進距離223.6 m)，只是在管廊下穿重要建構筑物時才使用，國內第一個案例是包頭新都市區經三路下穿建設大道管廊項目(頂進距離為88 m，斷面尺寸為7.0 m×4.3 m)。

圖4 城市綜合管廊預制裝配技術演變圖

Fig. 4 Evolution of "precast + assembly" technology for urban utility tunnel

5)新型管廊施工機械不斷出現。隨著管廊項目規模的不斷擴大，出現了越來越多的新型管廊施工機械，例如： 代替大型吊車的雙向自行走桁架吊裝系統，解決預制構件拼裝精度問題的預制管廊拼裝車(見圖5)，用于明挖的U型盾構(見圖6)，集開挖支護、構件拼裝和基坑回填于一體的移動護盾管廊建造機(見圖7)，可以在很大程度上減輕工人的勞動強度，降低施工技術難度。

圖5 預制管廊拼裝車

圖6 U型盾構

圖7 移動護盾管廊建造機

2.4 運營管理的發展

國內管廊建設起步較晚，直到2015年才開始大規模的建設，近幾年建設的管廊項目都還未進入全面運營管理期，運營管理方面的總體狀況為： 經驗不足、法規不全、平臺不專、標準不一[6]。具體體現在：

1)目前尚無成熟的經驗可以借鑒。雖然我國目前的管廊建設規模居世界之首，但是最近幾年建設的管廊都未進入運營管理期，以前建好的項目大都運營狀況不好，因此，在運營管理方面尚無成熟的經驗可以借鑒。特別是2016年以來，隨著管廊建設的蓬勃發展，政府和央企更多地關注于立項和中標，沒有精力研究合理的規劃設計和高效的運營管理；同時，建設規模的過度增長，以及運營管理人員的極度缺乏都給運營管理帶來了極大的困難。

2)收費模式及違約責任尚無法可依。經過多年的努力，管線入廊難的問題基本已經解決，但是收費難的問題仍在困擾著目前的PPP公司。如何收？收多少？收不上來怎么辦？這些一直是SPV公司與管廊租賃使用的管線產權單位利益博弈的焦點。由于目前沒有一個國家層面的法律法規出臺，使得靠合同制約政府相關部門的方式變得難上加難。

3)智慧運營管理的標準嚴重缺乏。目前在綜合管廊的后期運營管理的熱點問題就是智慧管理，但是對于智慧管理的理解沒有一個統一的認識。在當前急需的附屬系統特別是監控報警系統方面還沒有一個統一的標準，使得各地政府對管廊的監控運維標準的要求各不相同，給PPP項目公司決策帶來困難，也使得下游的軟硬件企業無所適從。

4)真正的智慧管理平臺還沒有出現。管廊建設的蓬勃發展，需要更加智慧的管理平臺。雖然目前很多軍工、航天、煤礦等領域的優秀的監控報警企業紛紛轉向管廊的智慧管理，特別是在傳感器、自動巡檢、數據收集、虛擬技術、管控平臺等方面都出現了一些優秀代表，但是真正基于BIM和GIS的全壽命智慧管理平臺還沒開發出來，國內出現的幾大智慧平臺或多或少地存在這樣那樣的問題。目前實現智慧化運行管理的技術手段尚有待突破。

3 重大技術進展

我國的城市綜合管廊經過多年的建設發展，在規劃設計、土建施工和運營管理方面取得很大了的技術進步，并發揮了重要的作用。歸納起來，大概有以下幾個方面。

3.1 綠色建造理念

筆者結合目前的綜合管廊的綠色建造概念，首次提出實現綠色建造的“352”理念，即要實現綜合管廊的綠色建造，必須采用綠色規劃、綠色設計、綠色施工3種手段，遵照線路最優、斷面最優、資源投入最少、廢棄物排放最少、對周邊環境影響最小5條原則，最終達到四節一環保、高效低成本2大目的。

3.2 集約規劃設計理念和方法

在進行綜合管廊的規劃設計時，要考慮目前在建及未來要建的地鐵、地下商業、地下快速路等其他地下空間的項目，統籌考慮，集約規劃，統一建設，否則將會帶來規劃節點沖突問題、周邊環境保護難題、施工成本增加難題。目前，國內已經有很多成功的案例，如北京市中關村西區綜合管廊項目首次將綜合管廊、地下交通和地下商業集約規劃設計和西安市昆明東路綜合管廊項目首次將綜合管廊、排水干渠、城市立交、地鐵車站集約規劃設計，都取得了非常不錯的效果。

3.3 整體模板滑移技術

整體模板滑移技術對于長距離線性地下結構有著諸多優點，模板腳手架投入大大減少，投入勞動力少，現場施工環境好，施工速度快，且成本低。目前國內已經出現了多種型式的模板滑移技術，例如： 三亞海榆東路、鄭州濱河新城的單艙滑模，十堰市的多艙滑移臺車等。其中，中建八局施工的西寧管廊項目自主研發了一套整體移動模板臺架(見圖2)，在西寧2條路的管廊項目和西安PPPⅠ標項目得到了成功應用，經詳細測算，移動模架體系施工成本比傳統木模施工降低約37.69元/m3。

3.4 預制裝配成套技術

由于荷載的復雜多變及防水的要求，地下綜合管廊的預制裝配施工比建筑工程的類型更多樣、技術更先進、要求更嚴格。大連明達科技和山東天馬最早從日本引進了上下分體預制裝配技術，但在國內應用不多；上海世博園項目借鑒了預制排水管的經驗，首次應用了節段預制拼裝技術，后來在國內得到了大量的應用；中建六局在包頭項目嘗試了半預制裝配技術，但沒有更進一步的應用；湘潭市霞光東路項目應用了分塊預制裝配技術(干法連接)，但效果不太理想；河北富中達公司首次在國內應用了組合預制裝配技術[7]，有希望在多艙管廊施工時大面積推廣應用； 目前最熱門的技術屬于疊合裝配技術[8]，已有越來越多的單位在推廣應用，如黑龍江宇輝、遠大住工、中建技術中心、中鐵四局等。

3.5 基于BIM的智慧管理技術

BIM技術在綜合管廊的規劃設計和施工階段已經開始推廣應用，在運營管理階段也開始嘗試應用，特別是目前多數的管廊項目都是采用PPP模式，所以，全壽命的BIM應用技術變得可能和必要，它將在隨后的運營管理過程中發揮巨大的作用。當前杭州創博、蘇州光格、江蘇斯菲爾等企業致力于研究綜合管廊的智慧管控平臺，也在多個項目上進行了應用，但是真正的基于BIM的全壽命的管控平臺還沒有開發出來。

4 典型工程

經過幾十年的建設實踐，我國的綜合管廊建設規模及數量已經超過了歐美發達國家，成為了管廊的超級大國，也涌現出一些典型的案例，見表1。

5 未來發展趨勢

“十三五”期間是綜合管廊的建設高潮期，雖然由于各種原因由前3年的大干快上階段進入了有序推進階段，但是經過這么多年的建設實踐，人們越來越認識到管廊已經是城市建設發展的內在需要，“在新區建設、舊城改造、道路新(改、擴)建，在重要地段和管線密集區建設綜合管廊”(《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》(國辦發〔2014〕27號))，預計在2020年后將進入一個平穩的建設期[9]。

整體移動模架技術、疊合裝配式技術、多艙組合預制技術、節點整體預制技術等快速綠色的建造技術將在接下來的綜合管廊建設中得到廣泛應用。各規范標準將在“十三五”期間編制完成；經過大量的工程實踐，標準圖集也將編撰完成。

“十四五”時期應該是管廊運營管理的關鍵時期，各種管理問題會相繼出現。PPP平臺公司要理順與政府、管線單位、施工方、銀行、市民等單位和群體之間各種復雜的關系，充分利用智慧管理平臺，加強智能收費管理，挖掘大數據為已所用。智慧平臺建設將會有一個質的飛越，但是管廊公司與管線單位的矛盾將日益突出，必然會出現長期虧損的項目公司，應引起重視。

表1 我國城市綜合管廊典型工程案例