我國城市綜合管廊建設(shè)發(fā)展?fàn)顩r與未來發(fā)展趨勢
2018-04-26
我國的城市綜合管廊建設(shè)經(jīng)過幾十年的醞釀，到2015年才開始了井噴式的發(fā)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(jié)合作者近幾年的專項研究，詳細(xì)介紹了綜合管廊在我國的發(fā)展歷程，重點分析了在建設(shè)管理、規(guī)劃設(shè)計、施工和運營管理方面的建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀，并對未來幾年的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測，以期對我國的綜合管廊的建設(shè)做一個全面的梳理。一、建設(shè)發(fā)展歷程1.發(fā)展階段。我國的城市綜合建設(shè)，從1958年北京市天安門廣場下的第一條管廊開始，經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：概念階段（1978年以前）：外國的一些關(guān)于管廊的先進經(jīng)驗傳到中國，但由于特殊的歷史時期使得城市基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)停滯不前。而且由于我國的設(shè)計單位編制較混亂，幾個大城市的市政設(shè)計單位只能在消化國外已有的設(shè)計成果的同時摸索著完成設(shè)計工作，個別地區(qū)如北京和上海做了部分試驗段。爭議階段（1978—2000年）：隨著改革開發(fā)的逐步推進和城市化進程的加快，城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善和提高，但是由于局部利益和全局利益的沖突以及個別部門的阻撓，盡管眾多知名專家的呼吁，管線綜合的實施仍是極其困難。在此期間，一些發(fā)達(dá)地區(qū)開始嘗試進行管線綜合，建設(shè)了一些綜合管廊項目，有些項目初具規(guī)模且正規(guī)運營起來?？焖侔l(fā)展階段（2000—2010年）：伴隨著當(dāng)今城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展以及城市人口的膨脹，為適應(yīng)城市發(fā)展和建設(shè)的需要，結(jié)合前一階段消化的知識和積累的經(jīng)驗，我國的科技工作者和專業(yè)技術(shù)人員針對管線綜合技術(shù)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(guī)劃設(shè)計和建設(shè)工作。趕超和創(chuàng)新階段（2011-2017年）：由于政府的強力推動，在建設(shè)部做了大量調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，國務(wù)院連續(xù)發(fā)布了一系列的法規(guī)，鼓勵和提倡社會資本參與到城市基礎(chǔ)設(shè)施特別是綜合管廊的建設(shè)上來，我國的綜合管廊建設(shè)開始呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢，大大拉動了國民經(jīng)濟的發(fā)展。從建設(shè)規(guī)模和建設(shè)水平來看，已經(jīng)超越了歐美發(fā)達(dá)國家成為綜合管廊的超級大國。但從2018年以后，我國綜合管廊的建設(shè)將進入有序推進階段，要求各個城市根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況編制更加合理的管廊規(guī)劃，制訂切實可行的建設(shè)計劃，有序推進綜合管廊的建設(shè)。2.發(fā)展規(guī)模。經(jīng)過前期漫長的概念和爭議階段，在東部沿海及華南經(jīng)濟發(fā)達(dá)城市的不斷摸索，我國相繼建設(shè)了大批管廊工程，截止到2015年底我國已建和在建管廊1600km；在國家為了提振經(jīng)濟發(fā)展速度，去產(chǎn)能，加快供給側(cè)改革的政策鼓勵下，2016年一年完成開工建設(shè)2005km，2017年完成開工建設(shè)2006km；按照當(dāng)時的發(fā)展規(guī)劃，以后一直到十三五末每年都是以近2000km的規(guī)模發(fā)展，最終將超過10000km的規(guī)模，我國即將成為名副其實的城市綜合管廊超級大國。3.政策法規(guī)。早在2005年建設(shè)部在其工作要點里就提出：“研究制定地下管線綜合建設(shè)和管理的政策，減少道路重復(fù)開挖率，推廣共同溝和地下管廊建設(shè)和管理經(jīng)驗”；同時2006年作為國家十一五科技支撐計劃就開始進行《城市市政工程綜合管廊技術(shù)研究與開發(fā)》；后來為了配合城市綜合的建設(shè)，國務(wù)院、住建部、財政部和發(fā)改委等部委相繼頒布了一系列的政策法規(guī)，從規(guī)劃編制、建設(shè)區(qū)域、科技支撐、投融資、入廊收費等方面給出了詳細(xì)的指導(dǎo)意見，對我國的綜合管廊建設(shè)做出了極其重要的推動作用。4.建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在管廊建設(shè)的高潮到來之際，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制訂卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。截止目前，僅有《城市綜合管廊技術(shù)規(guī)范》GB50838（2015年修編）正式頒布實施，《城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB/T51274-2017剛剛頒布，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正在征求意見，《城市綜合管廊工程防水材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《城市綜合管廊運營管理標(biāo)準(zhǔn)》、《綜合管廊管線工程技術(shù)規(guī)程》、《城市綜合管廊施工及驗收規(guī)程》等團體標(biāo)準(zhǔn)正在編制過程中，綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)圖集也沒有出臺，綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)體系還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有建立。二、建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀1.建設(shè)模式的發(fā)展。最早的綜合管廊建設(shè)主要分為三種類型：一是為了解決重要節(jié)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；二是為了特定區(qū)域的功能需要，如廣州大學(xué)城、上海世博園等項目；三是為了城市的發(fā)展需要以及為了探索綜合管廊建設(shè)經(jīng)驗而建的項目，如上海張楊路等，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(shù)量的15%。由于綜合管廊的建設(shè)特點，后來出現(xiàn)了諸多EPC模式建設(shè)和個別BT模式的綜合管廊項目，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(shù)量的10%。2014年《國務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新重點領(lǐng)域投融資機制鼓勵社會投資的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2014〕60號）中提出：積極推動社會資本參與市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營，其中鼓勵以TOT（移交-運營-移交）的模式建設(shè)城市綜合管廊。但這項措施還沒有定論的時候，緊接著《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2015〕61號文）就提出了以PPP的模式大力推進建設(shè)綜合管廊，之后大量建設(shè)的綜合管廊項目基本上都是都是PPP項目，約占總項目數(shù)量的75%。由于管廊PPP項目的建設(shè)規(guī)模越來越大，且SPV公司的組成復(fù)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(yè)進入。2.規(guī)劃設(shè)計的發(fā)展。近幾年綜合管廊的建設(shè)項目數(shù)量越來越大，建設(shè)規(guī)模越來越大，給規(guī)劃設(shè)計帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。雖然出現(xiàn)了很多成功的案例，但總的來看，規(guī)劃設(shè)計的總體狀況是：任務(wù)不少、規(guī)劃不嚴(yán)、規(guī)范不足，防水不一。具體體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）任務(wù)飽滿，人員不足，水平參差不齊。2015年以來，綜合管廊的項目迅猛增加，設(shè)計任務(wù)飽滿，但從事過綜合管廊設(shè)計的單位和人員設(shè)計人員嚴(yán)重不足，設(shè)計水平也有待提高；除了上海市政院、北京城建設(shè)計院等早期較早開展綜合管廊規(guī)劃設(shè)計的設(shè)計院外，其它市政院及各大建筑院紛紛招兵買馬，加強培訓(xùn)，相繼進入管廊市常（2）上位規(guī)劃缺失使綜合管廊規(guī)劃無據(jù)可依。在城市綜合管廊規(guī)劃的上位規(guī)劃中，城市總體規(guī)劃帶有很強的行政特點，同時很多城市的整體規(guī)劃時間已到亟待修編；城市地下空間規(guī)劃很少幾個才有；片區(qū)控制規(guī)劃、軌道交通規(guī)劃、管線專項規(guī)劃、道路建設(shè)規(guī)劃等有的根本沒有，有的容量不足；加之建設(shè)指標(biāo)層層下達(dá)，造成了城市綜合管廊規(guī)劃無據(jù)可依、分散孤立、建設(shè)無序。（3）標(biāo)準(zhǔn)化體系沒有建立，標(biāo)準(zhǔn)化尚有很遠(yuǎn)的路要走。已經(jīng)頒布實施的《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB50838，雖然經(jīng)過了2015年修編，但是在很多方面具體實施起來還是非常困難，特別是原來直埋環(huán)境下的各自管線施工驗收規(guī)范在綜合管廊環(huán)境下是否適合值得推敲。另外斷面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)點設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、附屬設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化、防水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，在綜合管廊的建設(shè)中極其重要，但此項工作任重而道遠(yuǎn)，它需要大量的工程設(shè)計實踐和大量的人力投入，否則只能為了標(biāo)準(zhǔn)而標(biāo)準(zhǔn)。（4）二級防水等級設(shè)計是否合適爭議很大。規(guī)范里規(guī)定城市綜合管廊本體使用壽命100年，但考慮到使用環(huán)境的問題，將防水等級設(shè)計為二級。但基于已運營項目滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重（約占50~60%），且管廊內(nèi)管線特別是電信電力管線對防水的要求也比較高，國內(nèi)有的專家呼吁將管廊的防水等級提高至一級，目前有些地方標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)修改為一級。3.土建施工的發(fā)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(shù)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(jīng)過近幾年的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的創(chuàng)新技術(shù)和設(shè)備，總體狀況可以總結(jié)為：現(xiàn)澆為主、滑模為輔、預(yù)制方興，設(shè)備重用。具體體現(xiàn)在：（1）散支散拼的支架現(xiàn)澆技術(shù)仍占主導(dǎo)地位。在綜合管廊本體結(jié)構(gòu)施工方面仍是常規(guī)的模板散支散拼的混凝土全現(xiàn)澆施工技術(shù)占有主導(dǎo)地位，一方面是這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟，技術(shù)難度也比較低；另一方面施工技術(shù)人員由于工期太緊，無暇研究新的技術(shù)。但是這種全現(xiàn)澆技術(shù)存在很多問題，如混凝土外觀質(zhì)量較難控制，模板、腳手架和人工等資源投入太多，同時側(cè)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(yè)。（2）定型大模板+組合支架整體滑移技術(shù)得到快速發(fā)展。由于全現(xiàn)澆存在的質(zhì)量難控制、資源投入大、施工周期長的缺點，一線作業(yè)人員開始研究如何快速低成本地保質(zhì)保量地完成結(jié)構(gòu)施工。經(jīng)過大家的努力，相繼出現(xiàn)了多種形式的滑模施工技術(shù)，如單艙可移動模板、多艙移動模板臺架、多艙模板臺車、液壓滑模等，在多個項目的工程實踐中取得了良好的效果。（3）不同條件下的預(yù)制裝配技術(shù)大行其道。地上的建筑工業(yè)化正開展的如火如荼，地下工程特別是綜合管廊的預(yù)制裝配技術(shù)也得到了快速發(fā)展，在國內(nèi)工程實踐中出現(xiàn)了多種預(yù)制裝配技術(shù)，這些技術(shù)各有其適用范圍和技術(shù)特點，項目要根據(jù)自己的實際工程特點和要求適當(dāng)選用。（4）頂管、盾構(gòu)已開始在繁華城區(qū)展露頭角。隨著綜合管廊的建設(shè)規(guī)模越來越多，管廊的施工環(huán)境也越來越復(fù)雜，特別是在繁華城區(qū)施工，越來越多地用到了盾構(gòu)和頂管技術(shù)。目前曹妃甸和濟寧的兩個盾構(gòu)管廊已經(jīng)施工完成，蘇州GIL管廊工程進展大半，沈陽和成都的剛剛開始施工，西安的即將開始，但是盾構(gòu)管廊有其明顯的優(yōu)點和缺點，優(yōu)點就是施工速度快，地層適應(yīng)性強，適合復(fù)雜的城區(qū)施工，但是其多數(shù)是圓形的，斷面利用率非常低，管線全部入廊造成其盾構(gòu)直徑越來越大，而且綜合管廊每隔200~300米設(shè)置的工藝井施工難度也比較大。頂管技術(shù)由于其一次頂進距離較短（目前的記錄蘇州城北路管廊元和塘頂管工程223.6m），只是在管廊下穿重要建構(gòu)筑物時才使用，國內(nèi)第一個案例是包頭新都市區(qū)經(jīng)三路下穿建設(shè)大道管廊項目（頂進距離88m，斷面7m×4.3m）。（5）新型管廊施工機械不斷出現(xiàn)。隨著管廊項目規(guī)模的不斷增大，出現(xiàn)了越來越多的新型管廊施工機械，如代替大型吊車的雙向自行走桁架吊裝系統(tǒng)，解決預(yù)制構(gòu)件拼裝精度問題的預(yù)制管廊拼裝車（圖5），用于明挖的U型盾構(gòu)機（圖6），集開挖支護、構(gòu)件拼裝和基坑回填于一體的移動護盾管廊建造機（圖7），在很大程度上都可以減輕工人的勞動強度，降低施工技術(shù)難度。4.運營管理的發(fā)展。國內(nèi)管廊建設(shè)起步較晚，直到2015年才開始大規(guī)模的建設(shè)，近幾年的建設(shè)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(jīng)驗不足、法規(guī)不全、平臺不專、標(biāo)準(zhǔn)不一，具體表現(xiàn)在：（1）目前尚無成熟的經(jīng)驗可以借鑒。雖然我國目前的管廊建設(shè)規(guī)模居世界之首，但是最近幾年建設(shè)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(jīng)驗可以借鑒。特別是2016年以來，管廊建設(shè)的蓬勃發(fā)展，使得政府和央企更多的關(guān)注于立項和中標(biāo)，沒有精力研究合理的規(guī)劃設(shè)計和高效的運營管理；同時建設(shè)規(guī)模的過度增長，運營管理人員的極度缺口都給運營管理帶來極大的困難。（2）收費模式及違約責(zé)任尚無法可依。經(jīng)過多年的努力，管線入廊難的問題基本已經(jīng)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？一直是SPV公司與管廊租賃使用的管線產(chǎn)權(quán)單位利益博弈的焦點。但是現(xiàn)在卻沒有一個國家層面的法律法規(guī)出臺，使得靠合同制約政府相關(guān)部門的方式變得難上加難。（3）智慧運營管理的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)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(tǒng)一的認(rèn)識，目前急需的附屬系統(tǒng)特別是監(jiān)控報警系統(tǒng)方面還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得各地政府對管廊的監(jiān)控運維標(biāo)準(zhǔn)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(yè)都無所適從。（4）真正的智慧管理平臺還沒有出現(xiàn)。管廊建設(shè)的蓬勃發(fā)展，需要更加智慧的管理平臺。雖然目前很多軍工、航天、煤礦等一系列優(yōu)秀的監(jiān)控報警企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)向管廊的智慧管理，特別是在傳感器、自動巡檢、數(shù)據(jù)收集、虛擬技術(shù)、管控平臺等方面都出現(xiàn)了一些優(yōu)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(fā)出來，目前國內(nèi)出現(xiàn)的幾大智慧平臺或多或少地存在這樣那樣的問題。三、重大技術(shù)進展我國的城市綜合管廊經(jīng)過這么多年的建設(shè)發(fā)展，在規(guī)劃設(shè)計、土建施工和運營管理方面取得很大的技術(shù)進步，并在其中起到了重要的作用。歸納起來，大概有以下幾個方面：1.綠色建造理念。作者首次提出了綜合管廊的綠色建造概念，并給出了實現(xiàn)綠色建造的352理念，即要實現(xiàn)綜合管廊的綠色建造，必須采用綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計、綠色施工三個手段，遵照線路最優(yōu)、斷面最優(yōu)、資源投入最少、廢棄物排放最少、對周邊環(huán)境影響最小五條原則，最終達(dá)到四節(jié)一環(huán)保、高效低成本兩大目的。2.集約規(guī)劃設(shè)計理念和方法。在進行綜合管廊的規(guī)劃設(shè)計時，要考慮目前及未來要建設(shè)的地鐵、地下商業(yè)、地下快速路等其他地下空間的項目，統(tǒng)籌考慮，集約規(guī)劃，統(tǒng)一建設(shè)，否則將會帶來規(guī)劃節(jié)點沖突問題、周邊環(huán)境保護難題、施工成本增加難題。目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了很多成功的案例，如北京市中關(guān)村西區(qū)綜合管廊項目首次將綜合管廊、地下交通和地下商業(yè)集約規(guī)劃設(shè)計，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(guī)劃設(shè)計，都取得了非常不錯的效果。3.整體模板滑移技術(shù)。整體模板滑移技術(shù)對于長距離線性地下結(jié)構(gòu)有著諸多優(yōu)點，模板腳手架投入大大減少，投入勞動力少，現(xiàn)場施工環(huán)境好，速度快，成本低。目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多種型式的模板滑移技術(shù)，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，經(jīng)過項目的多次研究和摸索，自主研發(fā)了一套整體移動模板臺架（如圖2），在西寧兩條路的管廊項目和西安PPPI標(biāo)項目得到了成功應(yīng)用，經(jīng)詳細(xì)測算，移動模架體系施工成本費用比傳統(tǒng)木模施工降低約37.69元/m3。4.預(yù)制裝配成套技術(shù)。由于荷載的復(fù)雜多變及防水的要求，地下綜合管廊的預(yù)制裝配施工比建筑工程的類型更多樣、技術(shù)更先進、要求更嚴(yán)格（圖4）。最早是由大連明達(dá)科技和山東天馬從日本引進過來的上下分體預(yù)制裝配技術(shù)，但在國內(nèi)應(yīng)用不多；上海世博園項目借鑒了預(yù)制排水管的經(jīng)驗首次應(yīng)用了節(jié)段預(yù)制裝技術(shù)，后來在國內(nèi)得到了大量的應(yīng)用；中建六局在包頭項目嘗試了半預(yù)制裝配技術(shù)，但沒有更進一步的應(yīng)用；湘潭市霞光東路項目應(yīng)用了分塊預(yù)制裝配技術(shù)（干法連接），效果不太理想；河北富中達(dá)公司首次在國內(nèi)應(yīng)用了組合預(yù)制裝配技術(shù)，有希望在多艙管廊施工時大面積推廣應(yīng)用；目前最熱門的技術(shù)屬于疊合裝配技術(shù)，越來越多的單位在推廣應(yīng)用，如黑龍江宇輝、遠(yuǎn)大住工、中建技術(shù)中心、中鐵四局等。5.基于BIM的智慧管理技術(shù)。BIM技術(shù)在綜合管廊的規(guī)劃設(shè)計和施工階段已經(jīng)開始推廣應(yīng)用，在運營管理階段也開始嘗試應(yīng)用，特別是目前多數(shù)的管廊項目都是PPP模式，所以全壽命的BIM應(yīng)用技術(shù)變得可能和必要，它將在隨后的運營管理過程中發(fā)揮巨大的作用。現(xiàn)在杭州創(chuàng)博、蘇州光格、江蘇斯菲爾等企業(yè)致力于研究綜合管廊的智慧管控平臺，也在多個項目上得到應(yīng)用，但是真正的基于BIM的全壽命的管控平臺還沒有開發(fā)出來。四、未來發(fā)展趨勢十三五期間是綜合管廊的建設(shè)高潮期，雖然由于各種原因?qū)⒂汕叭甑拇蟾煽焐想A段進入了有序推進階段，但是經(jīng)過這么多年的建設(shè)實踐，人們越來越認(rèn)識到管廊已經(jīng)是城市建設(shè)發(fā)展的內(nèi)在需要，“在新區(qū)建設(shè)、舊城改造、道路新（改、擴）建，在重要地段和管線密集區(qū)等肯定要建設(shè)綜合管廊”（《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》國辦發(fā)〔2014〕27號），預(yù)計在2020年后將進入一個平穩(wěn)的建設(shè)期，每年的建設(shè)規(guī)模將在800km左右。整體移動模架技術(shù)、疊合裝配式技術(shù)、多艙組合預(yù)制技術(shù)、節(jié)點整體預(yù)制技術(shù)等快速綠色的建造技術(shù)將在接下來的綜合管廊建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都將在十三五期間編制完成；經(jīng)過大量的工程實踐，標(biāo)準(zhǔn)圖集將編撰完成。十四五時期應(yīng)該是管廊運營管理的關(guān)鍵時期，各種管理問題相繼出現(xiàn)。PPP平臺公司要理順與政府、管線單位、施工方、銀行、市民等各種復(fù)雜的關(guān)系，充分利用智慧管理平臺，加強智能收費管理，挖掘大數(shù)據(jù)為已所用。智慧平臺建設(shè)將會有一個質(zhì)的飛越，但是管廊公司與管線單位的矛盾將日益突出，肯定會出現(xiàn)長期虧損的項目公司。
