我國城市綜合管廊建設發(fā)展狀況與未來發(fā)展趨勢
2018-04-26
我國的城市綜合管廊建設經(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，詳細介紹了綜合管廊在我國的發(fā)展歷程，重點分析了在建設管理、規(guī)劃設計、施工和運營管理方面的建設發(fā)展現(xiàn)狀，并對未來幾年的發(fā)展趨勢進行了預測，以期對我國的綜合管廊的建設做一個全面的梳理。一、建設發(fā)展歷程1.發(fā)展階段。我國的城市綜合建設，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設施的發(fā)停滯不前。而且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，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，城市的基礎設施建設逐步完善和提高，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)達地區(qū)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(guī)模且正規(guī)運營起來?？焖侔l(fā)展階段（2000—2010年）：伴隨著當今城市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展以及城市人口的膨脹，為適應城市發(fā)展和建設的需要，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)劃設計和建設工作。趕超和創(chuàng)新階段（2011-2017年）：由于政府的強力推動，在建設部做了大量調(diào)研工作的基礎上，國務院連續(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(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢，大大拉動了國民經(jīng)濟的發(fā)展。從建設規(guī)模和建設水平來看，已經(jīng)超越了歐美發(fā)達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將進入有序推進階段，要求各個城市根據(jù)當?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計劃，有序推進綜合管廊的建設。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)達城市的不斷摸索，我國相繼建設了大批管廊工程，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2005km，2017年完成開工建設2006km；按照當時的發(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年建設部在其工作要點里就提出：“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(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，國務院、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、建設區(qū)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做出了極其重要的推動作用。4.建設標準。在管廊建設的高潮到來之際，標準規(guī)范的制訂卻遠遠滯后。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)標準《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術(shù)標準》正在征求意見，《城市綜合管廊工程防水材料應用技術(shù)規(guī)程》、《城市綜合管廊運營管理標準》、《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》等團體標準正在編制過程中，綜合管廊的標準圖集也沒有出臺，綜合管廊的標準體系還遠遠沒有建立。二、建設發(fā)展現(xiàn)狀1.建設模式的發(fā)展。最早的綜合管廊建設主要分為三種類型：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特點，后來出現(xiàn)了諸多EPC模式建設和個別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《國務院關(guān)于創(chuàng)新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》（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。但這項措施還沒有定論的時候，緊接著《國務院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》（國辦發(fā)〔2015〕61號文）就提出了以PPP的模式大力推進建設綜合管廊，之后大量建設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項目的建設規(guī)模越來越大，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(yè)進入。2.規(guī)劃設計的發(fā)展。近幾年綜合管廊的建設項目數(shù)量越來越大，建設規(guī)模越來越大，給規(guī)劃設計帶來了嚴重的挑戰(zhàn)。雖然出現(xiàn)了很多成功的案例，但總的來看，規(guī)劃設計的總體狀況是：任務不少、規(guī)劃不嚴、規(guī)范不足，防水不一。具體體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）任務飽滿，人員不足，水平參差不齊。2015年以來，綜合管廊的項目迅猛增加，設計任務飽滿，但從事過綜合管廊設計的單位和人員設計人員嚴重不足，設計水平也有待提高；除了上海市政院、北京城建設計院等早期較早開展綜合管廊規(guī)劃設計的設計院外，其它市政院及各大建筑院紛紛招兵買馬，加強培訓，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、道路建設規(guī)劃等有的根本沒有，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(guī)劃無據(jù)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(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。另外斷面設計標準化、節(jié)點設計標準化、附屬設施標準化、防水設計標準化，在綜合管廊的建設中極其重要，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標準。（4）二級防水等級設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，將防水等級設計為二級。但基于已運營項目滲漏水現(xiàn)象嚴重（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，目前有些地方標準已經(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)和設備，總體狀況可以總結(jié)為：現(xiàn)澆為主、滑模為輔、預制方興，設備重用。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規(guī)模越來越多，管廊的施工環(huán)境也越來越復雜，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，地層適應性強，適合復雜的城區(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)，解決預制構(gòu)件拼裝精度問題的預制管廊拼裝車（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)管廊建設起步較晚，直到2015年才開始大規(guī)模的建設，近幾年的建設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、標準不一，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規(guī)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(jīng)驗可以借鑒。特別是2016年以來，管廊建設的蓬勃發(fā)展，使得政府和央企更多的關(guān)注于立項和中標，沒有精力研究合理的規(guī)劃設計和高效的運營管理；同時建設規(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(tǒng)一的認識，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)一的標準，使得各地政府對管廊的監(jiān)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(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)過這么多年的建設發(fā)展，在規(guī)劃設計、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，最終達到四節(jié)一環(huán)保、高效低成本兩大目的。2.集約規(guī)劃設計理念和方法。在進行綜合管廊的規(guī)劃設計時，要考慮目前及未來要建設的地鐵、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，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標項目得到了成功應用，經(jīng)詳細測算，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.預制裝配成套技術(shù)。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(shù)更先進、要求更嚴格（圖4）。最早是由大連明達科技和山東天馬從日本引進過來的上下分體預制裝配技術(shù)，但在國內(nèi)應用不多；上海世博園項目借鑒了預制排水管的經(jīng)驗首次應用了節(jié)段預制裝技術(shù)，后來在國內(nèi)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(shù)，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(shù)（干法連接），效果不太理想；河北富中達公司首次在國內(nèi)應用了組合預制裝配技術(shù)，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(shù)屬于疊合裝配技術(shù)，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(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)劃設計和施工階段已經(jīng)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(shù)的管廊項目都是PPP模式，所以全壽命的BIM應用技術(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?，F(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)過這么多年的建設實踐，人們越來越認識到管廊已經(jīng)是城市建設發(fā)展的內(nèi)在需要，“在新區(qū)建設、舊城改造、道路新（改、擴）建，在重要地段和管線密集區(qū)等肯定要建設綜合管廊”（《國務院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設管理的指導意見》國辦發(fā)〔2014〕27號），預計在2020年后將進入一個平穩(wěn)的建設期，每年的建設規(guī)模將在800km左右。整體移動模架技術(shù)、疊合裝配式技術(shù)、多艙組合預制技術(shù)、節(jié)點整體預制技術(shù)等快速綠色的建造技術(shù)將在接下來的綜合管廊建設中得到廣泛應用。各種規(guī)范標準都將在十三五期間編制完成；經(jīng)過大量的工程實踐，標準圖集將編撰完成。十四五時期應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。
