综合管廊及海绵城市建设实施

臧建军/ZANG Jian-jun

(中煤建工集团有限公司，北京 100161)

1 地下综合管廊的建设实施

1.1 综合管廊的发展历程

早在19世纪初期，为了解决地下管线的敷设问题和提高环境质量，法国巴黎就开始了地下管线共同沟的兴建，之后英国、德国、美国和日本等国家相继规划和建设了自己的地下共同沟。然而，以往的地下综合管廊（共同沟）主要是为了满足某种特殊使用功能而建造，缺乏城市总体规划和战略布局，如日本虽然很早就开始建造了地下综合管廊，但真正大规模的建设还是在1963年日本制定《共同沟法》以后。欧美等国的地下管网，如美国纽约市的大型供水系统、西班牙巴塞罗那市的环状综合管廊网及马德里筛形市政管网，则于20世纪末才开始逐步建立和完善。相比之下,我国在地下综合管廊的建设方面起步要晚的多，其中1994年建造于上海浦东新区张杨路下的宽5.9m、高2.6m、长11.2km的双孔支管管道，是国内第一条较具规模并投入运营的综合管廊。此后虽然有提出工程管线宜采用综合管廊集中敷设的法律规范[1～2]，但规模性应用的城市较少，直到2015年国办发61号文《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》的发布，地下综合管廊的建设才开始逐步迈入全面发展轨道。

1.2 综合管廊建设的主要面临问题

城市地下综合管廊指在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯或流体管道集中布设其中，并通过专设的通风、检修和施工口与外部建立联系的地下重要基础设施。由于其特殊的空间与支架设计，能够解决管线扩容、日常维修等问题，避免道路反复开挖造成的社会经济损失，有助于城市地下空间的可持续发展。其中，在综合管廊的建设实施中需要正视以下几方面问题。

1.2.1 埋深一般较浅、受地表环境影响较大

地下综合管廊是构成城市地下空间开发利用的最浅市政管线层，由于其设计埋深一般较浅，因此受地表环境的影响较大：①由于管廊结构距离地表较近，车辆等地面载荷经由覆土传递下来的附加压力一般较大，对上方填土质量的控制要求极为严格；②地表水能够轻易穿透浅层覆土抵达管廊顶板，尤其对于管段拼装式管廊，做好结构的密封性设计和防透水防腐蚀性措施至关重要；③此外，周围温差引起的结构内温度应力，也可导致结构开裂，降低结构使用寿命，因此在管廊建设实施中需进行必要的保护处理。

针对管廊结构埋深较浅的特点，若采用盾构法施工，则存在对覆土扰动影响大、变形控制困难等问题，工作效率降低。目前在管廊施工中多采用明挖法，并结合普通挖掘、浇注（或拼装）等设备沿规划线路向前推进，这无疑使得工程施工的连续化程度降低，开挖周期延长，因此研发高效自动化配套机械设备成为目前亟待解决的重要课题。与此同时，考虑管廊内集中布设管线在功能使用和输运机制上存在的差异，对于不同的管道分舱设计仍需要单独进行指定条件下的参数分析[3]，而对于工程施工影响范围内的建筑，为保障施工安全和周边安全，需进行施工前的保护迁移和施工后的恢复工作。

1.2.2 开挖线路长、穿越地质条件多样

地下综合管廊的另一表现特征就是布置线路长、穿越多种地质环境。国内各试点城市的综合管廊建设实践中，各地地质条件呈现出明显差异性。当沿线遇到较大块状孤石、地下溶洞等障碍物而无法绕行时，可采用爆破破碎或注浆填充等方式，以保障机械顺利开挖；当沿线需下穿房屋、高架桥、铁路等建筑物时，考虑结构间荷载传递效应，可采取地基托换等技术将产生的不利影响限定在阈值范围内；当不可避免需要穿越河流、地裂缝等高风险场地时，除了应做好详勘，准确评估安全风险外，可通过优化注浆或增设管棚等预支护措施控制地层变形，并通过跟踪监测降低管廊穿越风险。

1.2.3 管线分舱设置、管廊结构设计复杂

采用综合管廊铺设管线时，在本质上是对管线增加了一道钢筋混凝土保护层，因此与传统的直埋式相比，管线的防灾抗毁能力和防土、水腐蚀性等方面均得到了较大程度地提高。如1995年发生在日本阪神的7.2级大地震，由震害调查表明，地下综合管廊对于城市综合防灾能力的提高有着显著的作用[4]。

在综合管廊结构设计时，除了应考虑非重力管线如通信、电力、给水、燃气等地下管线的自由穿行外，若采取污水等排水管道入廊，还需考虑如何解决沿管线方向的重力流问题，在平原地区表现尤为突出，目前主要的解决对策有独立布线，设计用于布置流体驱动设备或能量中转站的特殊管廊段[5]。对于燃气等易燃易爆管线，为保障运行安全，有提出在管廊安装惰性气体输送系统对管道进行隔离保护，或者通过在管段节点和设计监测点安装监测设备，借助BIM技术和物联网技术对管线系统的整体运行状况进行时时监控，由控制指挥中心发号施令对故障管段进行及时更换或修复。

1.2.4 建设起步晚、管廊技术有待进一步完善

我国地下综合管廊的建设近几年才逐步发展起来，因此无论从配套施工设备的研制、施工和运营管理以及相应技术规范的制订等方面，在某种程度上可能仅适用于部分工程，其中仍存在较大的技术研究发展空间，需要在今后的工程实践中根据不同环境条件和设计要求，通过安全性和经济性论证不断去优化和完善。

但总的来说，城市地下综合管廊作为一种现代化、集约化的城市基础设施，尽管在市政管线敷设上具有特有的优势，但并非解决所有问题的灵丹妙药，必须结合城市发展的具体需求，尤其在老旧城区改造方面，应综合衡量利弊，在不断追求规模化发展的同时，将管廊建设引向良性发展轨道。

1.3 综合管廊的建设发展方向

近几年，随着国家政策对城市综合管廊的推进和支持力度不断加大，规划建设管廊的试点城市不断扩大，整体呈现出建设密度大、覆盖城市面广等特征，管廊建设在国内各大中小城市得到了大力推广。为促使国家政策的实际落地，在技术上，针对城市地下综合管廊的防水设计、施工堵漏、维修与加固等问题开展了多次技术交流研讨会，分享国内外典型案例，共同探讨施工建设新理念新技术；在法规建设上，各地出台相应的地下综合管廊建设实施细则，2015年《城市综合管廊工程技术规范》的制订[6]，更是为我国地下综合管廊的建设与发展提供了技术支撑。

根据各城市的不同发展战略规划，地下综合管廊的布设方式主要包括：沿干道平行独立布置、与在建或改建地下建筑组合设计两种布设方式；管廊截面结构设计则划分为现浇式、预制式和组合式设计。目前国内的地下管廊主要施工方法有以下几种。

1）明挖现浇法 利用支护结构支挡或放坡，进行地下基坑开挖，在基坑内施工做内部结构的施工方法。

2）明挖预制拼装法 利用支护结构支挡，在地表进行地下基坑开挖，在基坑内拼装，是一种较为先进的施工方法，施工速度快，施工质量易于控制。

3）顶管法 当管廊穿越铁路、道路等各种障碍物时，采用的一种暗挖式施工方法。适用于软土或富水软土层，无需明挖土方，对地面影响小。

4）盾构法 该法具有全过程实现自动化作业，在松软含水层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

5）预制拼装工法 如U型盾构法。

随着我国经济技术的发展，装配式地下结构以其施工快捷高效，环保等优点被逐步提上工作日程[7]，此外，采用综合管廊与地下车站等地下建筑联合布置，采用大型、分舱预制或装配组合式综合管廊的规划设计，必将伴随今后地下大城市的开发建设，实现地下空间一体化的发展格局。谢和平院士曾指出：基于国内外对人类生存空间的积极探索，以及对优良生态环境的迫切需求，地下空间的开发利用必然会向着深地、多层次地下生态城市空间发展的顶级构想[8]。

2 海绵城市的建设实施

如果说地下综合管廊建设是破解“马路拉链”问题的钥匙，海绵城市建设则可以称为缓解“城市病”的良方。众所周知，每逢雨季小区内或城市道路低洼处出现内涝似乎已成为一种常态，为了解决此类问题，国内外分别从工程建设和政策上给出了解决方案，如韩国从提高地表渗透性入手，提出将首尔市打造成“让水可以呼吸的绿色城市”的愿景；日本则通过兴建大型排水和储水系统工程，大大降低了降雨引起的城市问题；英国政府鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统，以从根源上解决水的问题。为解决城市水资源短缺和市政排水能力，我国较早就实施了“南水北调工程”，并提出在城市内可采用透水性地面、湿地公园、储水再利用设施等措施，来缓解降雨内涝对居民正常出行的影响，减少由此引起的社会问题[9]。

海绵城市，顾名思义就是指将城市做成像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，即下雨时能够吸水渗水，旱时将蓄存的水释放并加以利用，以实现城市的可持续发展。其中，在海绵城市的建设实施中需要正视以下几方面问题。

2.1 地面透水性的影响

我国地域辽阔，各地降水存在分布不均衡现象，因此，在海绵城市规划建设中不应生硬照搬他人的经验做法，而需要在科学的规划下，因地制宜采取符合自身特点的措施。依据国务院文件对海绵城市建设规定的“采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将70﹪的降雨就地消纳和利用”的目标要求，有学者通过对道路、坡屋面、绿地及铺装地面的排水量进行预估，给出湿地公园和储水水塘的最大滞水深度、绿地下沉深度、绿化面积率与日最大降水量的估算关系式[10]。

对于透水性路面来说，由于受长期载荷影响，经常会出现低洼不平段，此时，如何合理设计透水性路面，如何控制地表径流堵塞空隙、保障路面的长期透水性能，以及如何控制雨水渗透对地基承载力的不利影响等，成为道路设计者和施工者在海绵城市建设中必须要面临的技术问题，也是摆在科研人员面前的一项重要课题。

2.2 地下蓄水管廊（舱）的设计

当海绵城市建设中需要考虑采用可蓄水的雨水管廊（舱）时，如陕西西安市重点民生工程PPP重点项目——昆明路地下综合管廊雨水舱设计（图1）、南京江北新区海绵雨水舱设计等，除了应按照传统的管道水力计算和储水能力估算外，绿地、湿地、生物滞留设施、路面吸水透水性以及城市地下空间的开发利用程度，也是影响管廊截面几何尺寸设计和埋深设计的重要因素。

图1 综合管廊雨水舱设计

依据国务院办公厅印发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》及住建部发布的《海绵城市建设技术指南》的相关部署和技术指导，在治理方案选择上，可根据各城市自身发展现状，强调优先采用透水性道路铺面、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水，同时联合地下蓄水管廊（舱），通过自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，促进雨水资源的再利用和生态环境保护。

3 结语

作为21世纪城市发展理念和建设方式转型的重要标志，综合管廊及海绵城市的建设正逐步摒弃传统的城市建设模式和规划设计理念，在国家政策扶持、财政支持和社会需求的大力推动下，朝向更趋理性化和合理化方向发展。