民用機場飛行區地下綜合管廊構想

馮 堯

大連國際機場股份有限公司 遼寧 大連 116033

1 飛行區地下綜合管廊建設的可行性

1.1 飛行區地下綜合管廊建設初步構想

地下綜合管廊作為一種前瞻性的規劃和統一性的管理手段，不僅僅可以用于城市道路組網中，城市的一些配套建設也可用來建設地下綜合管廊，如大型公建、大學城、工廠等，都會起到它的實用性作用[1]。其中樞紐、干線運輸機場作為大型交通樞紐，面臨著巨大的客運壓力，機場飛行區內線路的更換和檢修通常要進行不停航施工，這就造成要在夜間停航的短短幾小時內完成施工任務。據了解，大型國內樞紐機場如成都機場、重慶機場基本沒有夜間停航時間，只能通過發布航行通告夜間關閉機場單條跑道的方式進行不停航施工，通常關閉時間為4小時，其余吞吐量千萬級別以上機場，停航時間同樣約為4小時。4小時內完成對幾萬米的線路檢修，需要在短時間內進行管線開挖、排除故障、土面回填等工序，工序繁瑣，人工開挖效率低下，同時在開挖管線時要避免對其他管線造成影響，避免造成“二次傷害”，為第二天開航造成了極大的壓力。如何快速精準的維護和檢修就成為一個巨大的難題。因此，在飛行區內建設地下綜合管廊可以成為一個解決飛行區地下線路更換和檢修的重要途徑和手段。

1.2 適用機場類型

國內機場按照用途主要分為軍用機場和民用機場，民用機場按照航線類型及客流量主要分為樞紐機場、干線機場、支線機場及通用機場。其中樞紐機場及干線機場客流量較大，飛機起降頻次高，涉及目視助航設施、盲降、氣象雷達等飛行區設備更多也更龐雜，因此飛行區內涉及的線纜及管道更加多元化、復雜化，建設地下綜合管廊可以有效、合理的規劃各類型線纜及路由，方便日后進行改擴建需要。支線機場和通航機場所涉及的設備及線纜種類相對較少，而建設地下綜合管廊需要更高的成本，因此可以視情況決定建設與否。

已建成機場地下情況復雜，如需改建地下綜合管廊需要前期花費巨大的時間精力做地下情況的排查，或者增加地下管廊的埋深，同時，不停航施工也會為改建帶來一系列難度及風險，需要在施工前期對地下綜合管廊的施工方案進行充分論證，涉及深基坑開挖及防護等高風險工程需在建設前找專家組進行全面的可行性論證。因此，已建機場在做地下綜合管廊改建可行性報告時要充分考慮投入成本、效益產出及運行安全的關系。

新建機場相比于已建機場建設綜合管廊的難度要小很多，可以說是機場飛行區地下管廊建設的黃金期。我國目前很多新建機場如北京大興新機場、青島新機場均采用了機場航站樓連接機場外綜合管廊的方式。如未來新規劃的機場采用飛行區內建設綜合管廊的設計，可以大幅度減少日后飛行區工作的檢修及維護成本，實現機場可持續發展。

1.3 建設位置

我國目前機場跑道主要有單跑道、近距平行跑道、遠距平行跑道及多跑道等形式。涉及跑道利用率及氣象條件等因素，交叉跑道較少使用。其中，單跑道具有獨特的典型性，雙跑道甚至多跑道在不考慮導航設備及交叉角度的前提下可視作為多條單跑道疊加。因此，討論單跑道的地下綜合管廊位置是非常具有代表性的。

從已建成機場改擴建地下綜合管廊角度考慮，飛行區地下綜合管廊建議設置在跑道升降帶平整范圍外與滑行道翼尖凈距線外的間隔區域。其一是已建機場改擴建綜合管廊需要進行大規模的不停航施工作業，施工組織設計難度較大，此區域可以盡量減少施工數量，降低難度；其二是此區域通常會設有導航設備、氣象設備、驅鳥設備等，同時，也可包含排水管線，此區域可以將各類設備埋線進行綜合統一；其三，在此區域施工不會涉及到升降帶平整區碾壓時的壓路機荷載及航空器偶然沖出跑道的航空器荷載，在結構上及建設上會減少相應的結構強度及成本。總之，已建機場改擴建地下管廊首要目標為降低施工難度，減少施工數量及成本，對現有管線做到最大化的集成統一。因此，將飛行區地下綜合管廊建設在跑道升降帶平整范圍至滑行道翼尖凈距線間是較為合理的。

圖1 新建機場飛行區地下綜合管廊斷面示意圖

從新建機場地下綜合管廊角度考慮，如圖1所示，不存在大規模的飛行區不停航施工，因此可以考慮線路優先的方案，將地下綜合管廊干線建設在跑道、滑行道的兩側。在飛行區中，燈光地下管線占飛行區地下管線的絕大多數，此外，今后隨著各類新科技的應用，作為機場主體構件之一的跑滑會擁有更多的保障系統，如FOD探測系統，除冰液撒布系統等等新型科技設備，跑道、滑行道兩側需要預留更多的路由和管線。因此對于新建機場來說，地下綜合管廊應該具有為跑滑服務的必要性，在跑道、滑行道兩側建設干線地下管廊，在土面區導航、氣象等設備區建設支線地下管廊更具有針對性。

2 飛行區地下綜合管廊涵蓋內容及構型

2.1 管廊涵蓋內容

考慮到地下管廊在飛行區內的位置及作用，地下管廊應作為飛行區整體管線的統一綜合體，管廊中應為盡可能利用到的電纜、光纖、水管等預留空間，方便后期使用，包括但不限于以下方面[2]。

2.1.1 助航燈光一次線纜及隔離變壓器

在整個跑滑系統中，存在多種助航燈光系統，如跑道中線燈、跑道邊燈、滑行道中線燈等等，每個燈光回路為保證跑滑系統安全運行，設計為雙回路供電，造成在飛行區中不同回路電纜種類多，同一回路電纜數量多、長度長。飛行區的燈光電纜通常采用埋地的方式，據統計，每年機場助航燈光回路用埋地電纜的故障率較高，主要是因受到動物啃咬及水樹侵害[3]。

采用地下綜合管廊集成的形式鋪設可以有效地避免動物啃咬及水樹侵害，且在航班運行期間可以對受損電纜進行檢修及應急處理；在地下管廊的廊壁集成燈井，通過燈井內的隔離變壓器將高壓電轉為低壓電，并由二次線將電力輸送進燈。據了解，二次線主要為銅芯平方線，電壓大，電流小，產生壓降問題較少，減少一次線的鋪設距離，可以適當減少壓降的問題。

2.1.2 驅鳥設備及藥劑噴灑管線

在機場運行過程中，鳥類對航空器的影響是較大的，各機場為應對鳥類在機場的活動采用了各種的手段和方法，其中設立驅鳥器等驅鳥設備及藥劑噴灑是非常行之有效的管理手段，在地下管廊的建設中可以將此功能集成到管廊中。以某機場為例，語音驅鳥器在跑道中線兩側90米處，在土質區平整碾壓范圍內，如在碾壓范圍外設置綜合管廊，距離語音驅鳥器距離相對適中，存在集成的可能性；藥劑噴灑管線需要單獨設置蓄水池，將主管線集成到綜合管廊中，將藥劑泵送到各噴灑點，配合高揚程滴灌噴灑裝置可以做到全土面區覆蓋。屆時驅鳥工作可以達到高度自動化，大量節省了人力成本。但在設置此類藥劑噴灑管線時應充分考慮灌溉裝置布點問題，綜合優化路徑，做到噴灑自動化與成本的合理協調。

2.1.3 消防供水管及排水管線

消防供水管線在飛行區地下管線中也是必不可少的一環，根據MH/T7015-2007《民用航空運輸機場飛行區消防設施》7.2.1條規定，應在跑道一側或兩端適當位置設有消防車輛取水點。通常，消防供水管線在埋地時需要用水泥管包封，因此，消防供水管線可以視現場實際情況選擇性地全部或部分集成進地下綜合管廊中。

同時由于地下綜合管廊擺放的位置與排水溝的擺放位置距離相差不大，根據地下綜合管廊擁有集成性的特點，一次投資，多方使用，因此可以考慮將排水管線納入管廊中。但應注意以下幾點：1、管道標高應略高于周邊市政排水管網標高，如標高比市政排水低，不能利用水的自重排水，應考慮在跑道兩端設置蓄水池，用大功率水泵對水進行強排，同時應注意避免市政排水管網內的水倒灌入機場內；2、排水管線的管徑根據MH/T5036-2017《民用機場排水設計規范》第5.3.3條第2款：排水干管的直徑應不小于300mm，集水口連接管的直徑應不小于200mm。但設計時應根據當地氣象條件具體決定，避免在飛行區內出現積水現象；3、排水管線應設置一定程度的縱坡。

2.1.4 通信光纖及光纜

機場導航、氣象設備位于跑道土面平整區及滑行道翼尖凈距線以外，光纖是機場通導、氣象傳輸數據的主要途徑，但是光纖非常脆弱，在土面區維護或作業時如果探測不到位就容易出現光纖損壞的問題。光纖的維修非常復雜而且進度較慢，如果航后作業時挖斷了光纖會嚴重浪費航后的作業時間。通導、氣象所屬的光纖光纜集成進地下綜合管廊中，可以對通信光纖光纜進行保護。

2.1.5 FOD探測系統、除冰液撒布系統

隨著科技的發展及民航局提出的建設“四型機場”中“智慧型機場”的重視，全國各個機場也越來越重視高、新科技在機場中的運用，其中，FOD探測系統的布設和使用也得到了廣泛的關注及認可。目前國內研究FOD探測設備的有包括民航二所等多家單位，設備也分別在北京大興機場及成都天府機場等大型樞紐機場進行使用，但是FOD探測設備還沒有進行大面積的推廣，其一是系統穩定性不強，其二是造價成本太高。通常FOD探測設備有邊燈式、塔架式及移動式，其中邊燈式是需要架在跑道兩側的，塔架式是需要架設在跑道兩側土面區的。邊燈式FOD探測設備需要和跑道邊燈一樣，需要大量布設線束，因此可以集成在管廊中。

此外，除冰液撒布也是在北方機場除冰雪過程中非常重要的一環，無論是預防結冰噴灑除冰液，還是在掃雪過程中噴灑除冰液，都需要除冰液撒布車呈編隊上跑道進行除冰液撒布作業，在航班密集時有可能造成航班盤旋等待或備降，這對一個機場而言都是盡量避免或不可接受的。如果在跑道道肩兩側加裝除冰液噴灑設備，在航班每一個起降間隔均可以進行除冰液噴灑作業，既可以預防道面積冰，也可有效緩解跑道因除冰雪作業造成的使用緊張問題。

2.1.6 其他必要管線

如地下綜合管廊需要在機坪下設置一條或者有其他管線需要穿過跑滑間的管廊時，可以為其他管線預留鋪設架，包括但不限于：除冰液撒布系統、油料管線、國防光纜、污水管、供暖管等。此外，綜合管廊應包括管廊自身使用的管線，如通風口及通風管線、照明管線及物聯網運維管線等[4]。

2.2 地下綜合管廊構型

綜合國內外地下綜合管廊構型，主要分為兩大類：一是所有管線分布在同一艙體內，為合艙布置；另一種是將管線按照不同分類，如水、電、通信等分置在不同的艙內，為分倉布置。其中，為保障各類建、構筑物能與地下干線綜合管廊相連，部分城市還采取了支線綜合管廊形式。

在法國貝桑松市柏蘭萊斯城區的地下綜合管廊是合艙綜合管廊的典型之一。該區域綜合管廊主體結構為現澆混凝土結構，采用滑動模板施工方法。入廊管線主要包括：供水、污水、電力、供熱、通信等。

隨著城市的不斷擴容和人口增加，城市建設需要配套的附屬設施更加多元化，同時，地下綜合管廊的建設內容與形式也比以前更加完善，向更集成、更智能轉化。但成相比于城市管廊建設，飛行區內的管線分布及分類明顯要更簡單，除了必須的油料管道及國防光纜等重點保護管線需要進行分艙布置外，其余管線均可以集成在同一條地下管廊內，不需要過多的空間及路由。因此，法國的貝桑松—柏蘭萊斯管廊可以作為飛行區地下綜合管廊的設計參照，其一，飛行區地下管線線路較多、較雜，但相比于城市要顯得更簡單，應追求的是高度集成化及空間利用率，使未來的幾年甚至幾十年都有充足的路由滿足高端設備的需要同時滿足較高的空間使用率；其二，飛行區地下綜合管廊承受的荷載相對較少，同時為滿足利用自重排水需要標高應略高于市政管網，因此埋深可以相對較淺，采用滑膜施工方法相比埋深較深的管網盾構施工法成本更小。

無論什么類型的管廊都應在飛行區中做出適應飛行區內環境的改變，以貝桑松—柏蘭萊斯管廊為例，可以在管壁設置燈光井；此外，如周邊市政排水管網比飛行區內管廊設計標高更低，可以在管廊底部設置專用排水管，便于強制排水以防雨水倒灌，在排水管上方設置人行通道，增加空間利用率。

3 結論

綜上所述，在飛行區內修建地下綜合管廊是可行的、便利的、高效的、節約的，既可以滿足飛行區內線路的統一規劃及管理，又可以滿足不停航施工的線路更換及檢修，還可以節省未來機場改擴建產生的成本及新技術應用時的施工成本，是一種投資回報較高的現代化建設手段，也是一種具有前瞻性及規劃性的管理手段。在施工上，已建成的機場施工成本會比較高，同時涉及到不停航施工，難度較大，可以分區域適當建設；在新機場建設中，飛行區地下綜合管廊可以更成規模的、成體系地進行建設，施工難度相對較小。在內容上，飛行區地下綜合管廊可以容納多種管線，是飛行區地下管線的集成，再通過物聯網等手段實現電子探查，可以極大地解放人力。因此，建設飛行區地下綜合管廊是一種可以解決飛行區地下管線多、雜、亂的有效措施。