民用机场飞行区地下综合管廊构想

冯 尧

大连国际机场股份有限公司 辽宁 大连 116033

1 飞行区地下综合管廊建设的可行性

1.1 飞行区地下综合管廊建设初步构想

地下综合管廊作为一种前瞻性的规划和统一性的管理手段，不仅仅可以用于城市道路组网中，城市的一些配套建设也可用来建设地下综合管廊，如大型公建、大学城、工厂等，都会起到它的实用性作用[1]。其中枢纽、干线运输机场作为大型交通枢纽，面临着巨大的客运压力，机场飞行区内线路的更换和检修通常要进行不停航施工，这就造成要在夜间停航的短短几小时内完成施工任务。据了解，大型国内枢纽机场如成都机场、重庆机场基本没有夜间停航时间，只能通过发布航行通告夜间关闭机场单条跑道的方式进行不停航施工，通常关闭时间为4小时，其余吞吐量千万级别以上机场，停航时间同样约为4小时。4小时内完成对几万米的线路检修，需要在短时间内进行管线开挖、排除故障、土面回填等工序，工序繁琐，人工开挖效率低下，同时在开挖管线时要避免对其他管线造成影响，避免造成“二次伤害”，为第二天开航造成了极大的压力。如何快速精准的维护和检修就成为一个巨大的难题。因此，在飞行区内建设地下综合管廊可以成为一个解决飞行区地下线路更换和检修的重要途径和手段。

1.2 适用机场类型

国内机场按照用途主要分为军用机场和民用机场，民用机场按照航线类型及客流量主要分为枢纽机场、干线机场、支线机场及通用机场。其中枢纽机场及干线机场客流量较大，飞机起降频次高，涉及目视助航设施、盲降、气象雷达等飞行区设备更多也更庞杂，因此飞行区内涉及的线缆及管道更加多元化、复杂化，建设地下综合管廊可以有效、合理的规划各类型线缆及路由，方便日后进行改扩建需要。支线机场和通航机场所涉及的设备及线缆种类相对较少，而建设地下综合管廊需要更高的成本，因此可以视情况决定建设与否。

已建成机场地下情况复杂，如需改建地下综合管廊需要前期花费巨大的时间精力做地下情况的排查，或者增加地下管廊的埋深，同时，不停航施工也会为改建带来一系列难度及风险，需要在施工前期对地下综合管廊的施工方案进行充分论证，涉及深基坑开挖及防护等高风险工程需在建设前找专家组进行全面的可行性论证。因此，已建机场在做地下综合管廊改建可行性报告时要充分考虑投入成本、效益产出及运行安全的关系。

新建机场相比于已建机场建设综合管廊的难度要小很多，可以说是机场飞行区地下管廊建设的黄金期。我国目前很多新建机场如北京大兴新机场、青岛新机场均采用了机场航站楼连接机场外综合管廊的方式。如未来新规划的机场采用飞行区内建设综合管廊的设计，可以大幅度减少日后飞行区工作的检修及维护成本，实现机场可持续发展。

1.3 建设位置

我国目前机场跑道主要有单跑道、近距平行跑道、远距平行跑道及多跑道等形式。涉及跑道利用率及气象条件等因素，交叉跑道较少使用。其中，单跑道具有独特的典型性，双跑道甚至多跑道在不考虑导航设备及交叉角度的前提下可视作为多条单跑道叠加。因此，讨论单跑道的地下综合管廊位置是非常具有代表性的。

从已建成机场改扩建地下综合管廊角度考虑，飞行区地下综合管廊建议设置在跑道升降带平整范围外与滑行道翼尖净距线外的间隔区域。其一是已建机场改扩建综合管廊需要进行大规模的不停航施工作业，施工组织设计难度较大，此区域可以尽量减少施工数量，降低难度；其二是此区域通常会设有导航设备、气象设备、驱鸟设备等，同时，也可包含排水管线，此区域可以将各类设备埋线进行综合统一；其三，在此区域施工不会涉及到升降带平整区碾压时的压路机荷载及航空器偶然冲出跑道的航空器荷载，在结构上及建设上会减少相应的结构强度及成本。总之，已建机场改扩建地下管廊首要目标为降低施工难度，减少施工数量及成本，对现有管线做到最大化的集成统一。因此，将飞行区地下综合管廊建设在跑道升降带平整范围至滑行道翼尖净距线间是较为合理的。

图1 新建机场飞行区地下综合管廊断面示意图

从新建机场地下综合管廊角度考虑，如图1所示，不存在大规模的飞行区不停航施工，因此可以考虑线路优先的方案，将地下综合管廊干线建设在跑道、滑行道的两侧。在飞行区中，灯光地下管线占飞行区地下管线的绝大多数，此外，今后随着各类新科技的应用，作为机场主体构件之一的跑滑会拥有更多的保障系统，如FOD探测系统，除冰液撒布系统等等新型科技设备，跑道、滑行道两侧需要预留更多的路由和管线。因此对于新建机场来说，地下综合管廊应该具有为跑滑服务的必要性，在跑道、滑行道两侧建设干线地下管廊，在土面区导航、气象等设备区建设支线地下管廊更具有针对性。

2 飞行区地下综合管廊涵盖内容及构型

2.1 管廊涵盖内容

考虑到地下管廊在飞行区内的位置及作用，地下管廊应作为飞行区整体管线的统一综合体，管廊中应为尽可能利用到的电缆、光纤、水管等预留空间，方便后期使用，包括但不限于以下方面[2]。

2.1.1 助航灯光一次线缆及隔离变压器

在整个跑滑系统中，存在多种助航灯光系统，如跑道中线灯、跑道边灯、滑行道中线灯等等，每个灯光回路为保证跑滑系统安全运行，设计为双回路供电，造成在飞行区中不同回路电缆种类多，同一回路电缆数量多、长度长。飞行区的灯光电缆通常采用埋地的方式，据统计，每年机场助航灯光回路用埋地电缆的故障率较高，主要是因受到动物啃咬及水树侵害[3]。

采用地下综合管廊集成的形式铺设可以有效地避免动物啃咬及水树侵害，且在航班运行期间可以对受损电缆进行检修及应急处理；在地下管廊的廊壁集成灯井，通过灯井内的隔离变压器将高压电转为低压电，并由二次线将电力输送进灯。据了解，二次线主要为铜芯平方线，电压大，电流小，产生压降问题较少，减少一次线的铺设距离，可以适当减少压降的问题。

2.1.2 驱鸟设备及药剂喷洒管线

在机场运行过程中，鸟类对航空器的影响是较大的，各机场为应对鸟类在机场的活动采用了各种的手段和方法，其中设立驱鸟器等驱鸟设备及药剂喷洒是非常行之有效的管理手段，在地下管廊的建设中可以将此功能集成到管廊中。以某机场为例，语音驱鸟器在跑道中线两侧90米处，在土质区平整碾压范围内，如在碾压范围外设置综合管廊，距离语音驱鸟器距离相对适中，存在集成的可能性；药剂喷洒管线需要单独设置蓄水池，将主管线集成到综合管廊中，将药剂泵送到各喷洒点，配合高扬程滴灌喷洒装置可以做到全土面区覆盖。届时驱鸟工作可以达到高度自动化，大量节省了人力成本。但在设置此类药剂喷洒管线时应充分考虑灌溉装置布点问题，综合优化路径，做到喷洒自动化与成本的合理协调。

2.1.3 消防供水管及排水管线

消防供水管线在飞行区地下管线中也是必不可少的一环，根据MH/T7015-2007《民用航空运输机场飞行区消防设施》7.2.1条规定，应在跑道一侧或两端适当位置设有消防车辆取水点。通常，消防供水管线在埋地时需要用水泥管包封，因此，消防供水管线可以视现场实际情况选择性地全部或部分集成进地下综合管廊中。

同时由于地下综合管廊摆放的位置与排水沟的摆放位置距离相差不大，根据地下综合管廊拥有集成性的特点，一次投资，多方使用，因此可以考虑将排水管线纳入管廊中。但应注意以下几点：1、管道标高应略高于周边市政排水管网标高，如标高比市政排水低，不能利用水的自重排水，应考虑在跑道两端设置蓄水池，用大功率水泵对水进行强排，同时应注意避免市政排水管网内的水倒灌入机场内；2、排水管线的管径根据MH/T5036-2017《民用机场排水设计规范》第5.3.3条第2款：排水干管的直径应不小于300mm，集水口连接管的直径应不小于200mm。但设计时应根据当地气象条件具体决定，避免在飞行区内出现积水现象；3、排水管线应设置一定程度的纵坡。

2.1.4 通信光纤及光缆

机场导航、气象设备位于跑道土面平整区及滑行道翼尖净距线以外，光纤是机场通导、气象传输数据的主要途径，但是光纤非常脆弱，在土面区维护或作业时如果探测不到位就容易出现光纤损坏的问题。光纤的维修非常复杂而且进度较慢，如果航后作业时挖断了光纤会严重浪费航后的作业时间。通导、气象所属的光纤光缆集成进地下综合管廊中，可以对通信光纤光缆进行保护。

2.1.5 FOD探测系统、除冰液撒布系统

随着科技的发展及民航局提出的建设“四型机场”中“智慧型机场”的重视，全国各个机场也越来越重视高、新科技在机场中的运用，其中，FOD探测系统的布设和使用也得到了广泛的关注及认可。目前国内研究FOD探测设备的有包括民航二所等多家单位，设备也分别在北京大兴机场及成都天府机场等大型枢纽机场进行使用，但是FOD探测设备还没有进行大面积的推广，其一是系统稳定性不强，其二是造价成本太高。通常FOD探测设备有边灯式、塔架式及移动式，其中边灯式是需要架在跑道两侧的，塔架式是需要架设在跑道两侧土面区的。边灯式FOD探测设备需要和跑道边灯一样，需要大量布设线束，因此可以集成在管廊中。

此外，除冰液撒布也是在北方机场除冰雪过程中非常重要的一环，无论是预防结冰喷洒除冰液，还是在扫雪过程中喷洒除冰液，都需要除冰液撒布车呈编队上跑道进行除冰液撒布作业，在航班密集时有可能造成航班盘旋等待或备降，这对一个机场而言都是尽量避免或不可接受的。如果在跑道道肩两侧加装除冰液喷洒设备，在航班每一个起降间隔均可以进行除冰液喷洒作业，既可以预防道面积冰，也可有效缓解跑道因除冰雪作业造成的使用紧张问题。

2.1.6 其他必要管线

如地下综合管廊需要在机坪下设置一条或者有其他管线需要穿过跑滑间的管廊时，可以为其他管线预留铺设架，包括但不限于：除冰液撒布系统、油料管线、国防光缆、污水管、供暖管等。此外，综合管廊应包括管廊自身使用的管线，如通风口及通风管线、照明管线及物联网运维管线等[4]。

2.2 地下综合管廊构型

综合国内外地下综合管廊构型，主要分为两大类：一是所有管线分布在同一舱体内，为合舱布置；另一种是将管线按照不同分类，如水、电、通信等分置在不同的舱内，为分仓布置。其中，为保障各类建、构筑物能与地下干线综合管廊相连，部分城市还采取了支线综合管廊形式。

在法国贝桑松市柏兰莱斯城区的地下综合管廊是合舱综合管廊的典型之一。该区域综合管廊主体结构为现浇混凝土结构，采用滑动模板施工方法。入廊管线主要包括：供水、污水、电力、供热、通信等。

随着城市的不断扩容和人口增加，城市建设需要配套的附属设施更加多元化，同时，地下综合管廊的建设内容与形式也比以前更加完善，向更集成、更智能转化。但成相比于城市管廊建设，飞行区内的管线分布及分类明显要更简单，除了必须的油料管道及国防光缆等重点保护管线需要进行分舱布置外，其余管线均可以集成在同一条地下管廊内，不需要过多的空间及路由。因此，法国的贝桑松—柏兰莱斯管廊可以作为飞行区地下综合管廊的设计参照，其一，飞行区地下管线线路较多、较杂，但相比于城市要显得更简单，应追求的是高度集成化及空间利用率，使未来的几年甚至几十年都有充足的路由满足高端设备的需要同时满足较高的空间使用率；其二，飞行区地下综合管廊承受的荷载相对较少，同时为满足利用自重排水需要标高应略高于市政管网，因此埋深可以相对较浅，采用滑膜施工方法相比埋深较深的管网盾构施工法成本更小。

无论什么类型的管廊都应在飞行区中做出适应飞行区内环境的改变，以贝桑松—柏兰莱斯管廊为例，可以在管壁设置灯光井；此外，如周边市政排水管网比飞行区内管廊设计标高更低，可以在管廊底部设置专用排水管，便于强制排水以防雨水倒灌，在排水管上方设置人行通道，增加空间利用率。

3 结论

综上所述，在飞行区内修建地下综合管廊是可行的、便利的、高效的、节约的，既可以满足飞行区内线路的统一规划及管理，又可以满足不停航施工的线路更换及检修，还可以节省未来机场改扩建产生的成本及新技术应用时的施工成本，是一种投资回报较高的现代化建设手段，也是一种具有前瞻性及规划性的管理手段。在施工上，已建成的机场施工成本会比较高，同时涉及到不停航施工，难度较大，可以分区域适当建设；在新机场建设中，飞行区地下综合管廊可以更成规模的、成体系地进行建设，施工难度相对较小。在内容上，飞行区地下综合管廊可以容纳多种管线，是飞行区地下管线的集成，再通过物联网等手段实现电子探查，可以极大地解放人力。因此，建设飞行区地下综合管廊是一种可以解决飞行区地下管线多、杂、乱的有效措施。