综合管廊工程风险识别与设计防控措施探讨

崔毅

北京市市政工程设计研究总院有限公司 100082

引言

城市地下综合管廊是指在城市道路下建造一个市政共用隧道，将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集中于一体的构筑物，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，施工统一规划、设计、建设和管理，做到地下空间综合利用和资源共享［1］。

19世纪初，世界上第一条真正意义上的城市综合管廊诞生于法国巴黎。而后，英国、德国、美国、俄罗斯，日本等发达国家也开始大规模兴建城市综合管廊［2］。

国内第一条城市综合管廊建设于1958年天安门广场下部，全长约1km［2］。自此之后，国内许多城市开建城市综合管廊，已建成的地区包含上海、天津、广州等。据不完全统计，全国建设里程约800km［2］。

地下综合管廊系统解决了城市交通拥堵问题，极大方便了电力电信、燃气热力、给排水等市政基础设施的维护和检修。同时地下综合管廊系统还具有一定的防震减灾作用。

在国外，由于城市发展较成熟，对综合管廊工程研究较早，基础设计建设相对完善，现代化程度较高。在安全风险研究评价方面，大概可分为三个层面：分别是规划层面、设计层面和运维管理层面。

近年来，我国城市化进程不断加快，城市综合实力不断增强，城市地下空间不断被开发利用，综合管廊的重要性越来越被大众认识。针对于综合管廊工程风险识别及安全保障研究，大致可分为规范标准制定与研究、安全评价技术方法研究、管廊安全特性研究。

本文主要针对管廊工程的设计风险源进行研究，提出工程设计的风险管控措施，提高对项目风险预判能力，创新以项目风险源为前提的项目管理模式，以此降低设计及施工风险。

1 城市综合管廊安全风险辨识

1.1 辨识内容

综合管廊内容纳了水、电、气、电力、电信、燃气等供城市运转的“生命线”，综合管廊的安全运行是城市安全运行的保障。确保综合管廊安全运行，首先要认真分析各类风险因素，找到风险源，并相应制定预防管控措施；影响综合管廊安全运行的风险因素存在于综合管廊全寿命周期范围内。

1.2 综合管廊系统构成

城市综合管廊主要的组成部分包含管廊本体结构、内部管线、附属设施、标志标识、监控设备等以及与之相关的外部道路结构、环境因素、人为因素等内容，如图1所示。

1.3 管廊风险因素构成及特点

1.内部风险因素

综合管廊内部风险因素主要研究管廊基本构件系统自发性产生的安全事故。

2.外部风险因素

综合管廊外部风险因素以管廊整体为研究对象，同时管廊在运维维护过程中系统产生的安全方面的变化和影响也包括在内。

2 综合管廊主要风险源及等级划分

2.1 综合管廊安全风险源识别

1.管廊本体因素

城市综合管廊属于地下构筑物，在使用年限内，会因为自身原因产生灾害事故，影响整体的使用安全性能。因此在设计过程中应充分考虑管廊型式、断面合理性、结构特点等相关因素。

2.廊内管线因素

城市综合管廊主要纳入的管线类型有供水管道、排水管道、燃气管道、电力电信管道、热力管道，不同管道因其本身材料以及内容物性质不同，所具有的安全风险事故隐患及其影响因素也有较大差异，见表1。

表1 管廊管线材质及安全事故风险因素汇总Tab.1 Summary of pipeline material and safety accident risk factors of pipeline gallery

廊内管线风险主要由设计因素和材料质量因素造成，对于不同类型的管线，应进行具体因素分析，如图2所示。

3.环境因素

图2 管廊管线本身安全影响因素分类Fig.2 Safety influence factors of utility tunnel

城市综合管廊内属于密封的环境，有各种有毒、有害气体，发生气体泄漏会危害工作人员生命，同时管廊内温度、湿度等环境因素影响也是不可忽略的。根据综合管廊的系统特性，可将环境因素分为内部环境因素和外部环境因素。温度、湿度、压力影响均属内部因素；地质、环评、灾害均属外部环境因素。

4.人的因素

人的因素主要指以人为行为主体，所开展的活动对管廊系统可能产生的安全性影响，将其分为人为损害因素和人为误操作因素。

2.2 综合管廊风险等级划分及接受标准

1.风险等级标准

依据风险发生概率大小，拟将风险发生概率分为五级［3］，见表2。

表2 风险发生概率分级Tab.2 Risk occurrence probability grading

2.风险事故损失等级标准

综合管廊工程中，一旦发生风险会对工程本身、周边环境、人员等造成损失与伤害，考虑损失的不同程度，建立风险损失的等级标准，见表3。

表3 风险损失等级标准Tab.3 Risk loss grade standard

3.风险接受准则

不同风险等级需采用不同风险管理措施，建立不同的风险接受准则［4］，见表4。

表4 风险接受准则等级Tab.4 Hierarchy of risk acceptance criteria

3 综合管廊风险防控与应急管理

综合管廊的风险防控是通过风险识别、风险评估、风险评价，对风险实施有效的控制和处理，达到最大的安全目标。

3.1 综合管廊风险防控措施

1.投融资阶段风险防控

综合管廊是一个复杂的系统工程，要考虑近远期规划的紧密结合。由于纳入管廊的管线分属不同部门，因此需要强有力的管理机构进行协调和管理。

2.规划阶段风险防控

综合管廊工程，涉及给排水、电力、通信、道路、燃气等专业。因此，综合管廊的规划与建设必然要做好各个市政专业部门的协调［5］。

规划要结合现状统一规划，分步实施，应重视近期建设规划，并且适应城镇远景发展的需求。

3.设计阶段风险防控

（1）管廊总体设计

管廊总体设计防控措施主要包括：管廊设计条件要与上位规划一致；管廊附属构筑物覆土及出地面孔口位置要合适；管廊分支节点处管道安装空间应满足设计及使用要求；管廊出地面设施要与周边景观协调；管廊要考虑涝水影响等因素。

（2）管廊建筑结构设计

综合管廊的结构形式包括钢筋混凝土结构及钢结构两种主要形式，根据目前的建设情况来看，城市综合管廊多以钢筋混凝土结构为主。不同廊体结构在耐久性、耐冲击性、防火性等多方面存在较大差异。综合管廊结构上的作用，按性质可分为永久作用和可变作用。在进行综合管廊防水设计时，严格按照《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015）、《地下工程防水技术规范》（GB 50108—2008）标准进行设计，防水设计等级应不低于二级。综合管廊结构在纵向应设置变形缝，变形缝的最大间距应为30m，同时在结构刚度突变部位及地基土层突变处也应设置变形缝。

（3）管廊电气设计

1）变配电系统：根据综合管廊各相邻配电单元负荷类型、容量、数量、受电位置基本相同，且具有沿线分布比较均匀的特点，并结合0.4kV电压等级最大允许的电压降，满足对电能质量的要求，并合理选择变配电所内的电气设备。

2）照明系统：综合管廊内设一般照明、非消防应急照明和消防应急照明，其中非消防应急照明兼做一般照明。

3）接地系统：综合管廊为地下构筑物，无需设置防直接雷击措施，配电系统中设置避雷器、浪涌保护器等防雷电感应过电压保护装置。地面以上建（构）筑物按规范要求设置防直击雷保护。

4）监控中心和统一管理信息平台系统［6］：中心设备包括统一管理信息平台、环境与设备监控系统中心设备、安全防范系统中心设备、通信系统中心设备、电力监控系统中心设备、火灾自动报警系统中心设备、可燃气体探测报警系统中心设备、超细干粉灭火系统中心设备、网络系统中心设备、其他辅助设备等。

（4）管廊通风消防设计

1）通风系统设计原则：综合管廊的通风系统主要为保证综合管廊内部空气的质量，通风系统应能提供足够的新风以确保维修人员的安全，保证管廊内工艺管线运行安全，以及保证火灾后能及时排除有害烟气。

2）通风分区的划分：结合目前全国已实施综合管廊的工程设计经验，目前综合管廊通风分区长度一般是按照200m、400m和600m等几种划分方式考虑。

3）通风系统控制要求：为确保综合管廊平时正常运行及火灾后的排风，需对管廊内空气品质、通风系统运行工况进行监控。采用现场手动和监控中心控制的两级控制。

4）灭火器实施：根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015），综合管廊内应在沿线、人员出入口、逃生口等处设置灭火器材。

5）自动灭火系统：根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015），干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室，以及支线综合管廊中容纳6根及以上电缆管廊的舱室应设置自动灭火系统。

4.施工阶段风险防控

（1）管廊基坑开挖与支护

基坑应采用“分段、分层、间隔、平衡开挖”，并应“先撑后挖”。基坑开挖分段可根据开挖条件、环境影响和结构分缝位置等综合分析，一次开挖暴露的维护边长不超50m。基坑开挖到设计标高后应及时浇筑素混凝土垫层，坑底无垫层暴露时间不应大于24h。

（2）监控与监测

监测主要内容应包括维护结构顶水平位移和沉降、裂缝、土体倾斜、坑外地表沉降，临近建（构）筑物、管线的位移、沉降、裂缝等，坑内、外水位变化，支撑轴力等。监测单位应按监测方案实施监测。

（3）设备安装施工要求

管廊内设备安装施工要求主要包括：地下管廊电气系统工程的设备安装施工要求；通风设备施工安装要求；消防设施施工安装要求。

5.运维阶段风险防控

（1）运维管理概念

综合管廊运维管理是对综合管廊全生命周期运维过程的计划、组织、实施和控制，是与综合管廊服务创造密切相关的各项管理工作的总称。

（2）运维管理目标

综合管廊处于城市地下，因此，其主体结构不可避免会与地上、地下其他建（构）筑物发生关系，管廊周边的建设工程也有可能危害管廊主体结构。因此，尽可能防止和降低环境因素对运行期间的影响是综合管廊安全防护的管理目标。

（3）管理责任划分

依据《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》（国办发【2015】61号）规定，地下综合管廊本体及附属设施管理由地下综合管廊建设运维单位负责，入廊管线的设施维护及日常管理由各自管线单位负责。

（4）运维管理模式

根据投融资模式和运维承担单位不同，综合管廊运维管理模式主要分为委托管理模式和自建自管模式。

3.2 应急管理及应急处置措施

1.应急管理原则

《国家突发公共事件总体应急预案》提出六项工作原则，即：以人为本，减少危害；居安思危，预防为主；统一领导，分级负责；依法规范，加强管理；快速反应，协同应对；依靠科技，提高素质。

2.应急管理内容［7］

（1）根据发生和可能发生的突发事件研究制定应急预案；

（2）建立健全和完善应急预案体系；

（3）建立健全和完善应急管理机制；

（4）建立健全和完善应急运行机制；

（5）建立健全和完善应急法制。

3.应急处置措施

依据综合管廊的主要功能和运行特点，按照性质、严重程度、可控性和影响范围等因素，可将应急突发事件分为专项应急突发事件及一般应急突发事件。专项应急突发事件包括火灾、爆管等，需编制相应的专项应急预案。

在事故结束24h内形成书面调查报告并上报；召开事故分析会，总结教训，排查类似隐患，制定和落实整改方案，整改完毕后及时汇报。

在管廊应急处置中要坚持以人为本的原则，把人身安全放在首要位置。同时，应定期开展有关员工应急安全方面的培训，提高员工安全意识，确保自身安全。

4 结语

本文总结了城市综合管廊的发展、现状、特点，并以风险辨识和评价为重点，针对城市地下综合管廊安全风险评价现状进行全面分析，并提出了管控措施和解决思路，为城市综合管廊建设的良性发展提供了技术保障。

城市综合管廊是组成结构复杂、影响因素多变的综合性系统，在风险辨识和评价方面，目前仍存在较大局限性和不足。下一步对管廊风险源的辨识及评价应着重从以下几方面入手：

1.应更深入地探究各类事故的发生规律和特点。

2.优化现有安全风险辨识和评价体系，形成完整的城市综合管廊风险识别及防控理论。

3.要注重管廊信息化、数据化、智慧化的发展方向，形成监控、预警、云计算、大数据于一体的综合性信息化系统。