城市地下综合管廊概述、优缺点及施工技术分析

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城市地下综合管廊概述、优缺点及施工技术分析

2023-08-26 18:14| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、城市地下综合管廊概述

——地下综合管廊概念

地下管廊全称为城市地下管道综合管廊,国外也称共同沟或综合管沟。现行国家标准《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838-2015)定义地下管廊:“建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施”,可通俗解释为:在城市道路的地下空间中建造一根公共廊道,用于容纳市政、电力、通信、广播电视、燃气、热力、给排水等多种管线构造物及其附属设备,满足管线单位的使用和运行维护要求,同步配套消防、供电、照明、监控与报警、通风、排水、标识的市政公用设施,是保障城市运行的重要基础设施。

传统地下管网示意图

资料来源:公开资料,立鼎产业研究中心

新型地下管廊示意图

资料来源:公开资料,立鼎产业研究中心

——与地下管网的区别

在“地下管廊”概念兴起之前,人们通常听到的名词是“地下管网”,地下管廊与地下管网两个名词经常混用,但二者概念存在本质的区别:

地下管网由“线”成“网”,给排水/供电/燃气/通讯等市政部门各自为政,通过传统直埋式敷设方式对管线进行施工,形成网络化的地下管线,但从未形成统一化的规划和管理体系,任何管线一旦出现问题都需要开挖道路,是形成“拉链马路”的根本原因。

地下管廊是“管子之家”,侧重对各类入廊管线的整体规划、设计、施工、辅助、消防及监控系统进行统一化的设计、实施、管理与运营。管廊建成后的涵盖范围不仅包括地下管线,还包括各类常见的空中“蜘蛛网”等。

相比地下管网,地下管廊的优势可总结为:一次投资,永续利用;一次动土,不复开挖;智能管理,维护可视;整合资源,减少浪费。具体包括以下几个方面:

 “地下管网”与“地下管廊”的各项对比

资料来源:公开资料,立鼎产业研究中心

——地下综合管廊分类

国内外对地下管廊的常见分类方式主要有三种:干线型综合管廊、支线型综合管廊和缆线型管廊。

地下管廊常见分类方式:干线型、支线型和缆线型

资料来源:《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838-2015),立鼎产业研究中心

1、干线型综合管廊(trunk utility tunnel):用于容纳城市主干工程管线,采用独立分舱方式建设的综合管廊,又名干线共同沟。其特点为:结构断面尺寸大、覆土深、系统稳定、输送量大、安全性较高,但对维修和检测要求也较高。

2、支线型综合管廊(branch utility tunnel):用于容纳城市配给工程管线,采用单舱或双舱方式建设的综合管廊,又名支线共同沟。其特点为:有效断面较小,施工费用较少,系统稳定性和安全性较高。

3、缆线型管廊(cable trench):采用浅埋沟道方式建设,设有可开启盖板,但其内部空间不能满足人员正常通行要求,用于容纳电力电缆和通信线缆的管廊,又名缆线共同沟。其特点为:空间断面小,埋深较浅,施工费用较少,未设通风、监控等设备,在维护和管理方面较为简单。

二、城市地下综合管廊优缺点及其施工方法

——城市综合管廊优缺点

一)优点

地下管线建设不仅严重制约城市发展,还导致了许多衍生灾害。近年来,我国平均每年发生数以千计的各类地下管线事故,中大型城市由于管线密度较高,更是事故的重灾区。这些管线泄露和爆炸事故均因施工破坏、自然因素和缺乏维护等因素导致管线受损而引发的。据不完全统计,每年因施工破坏导致的地下管线事故造成的直接经济损失超过50 亿元,间接经济损失超过400 亿元。

近年我国部分地下管线事故一览

资料来源:立鼎产业研究中心

与传统地下管网相比,地下管廊能够显著提升各类管线的安全与寿命,极大地缩减各类管线泄漏和爆炸事故的发生概率。同时,地下管廊还具有解决城市内涝、抗震防灾性强、便于维护管理等八大优势,是解决长期困扰我国城市地下管线各类痼疾的最优解。

地下管廊的八大优势

资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心

1、解决城市内涝痼疾。近年极端天气频现,我国许多城市均频繁出现严重的内涝问题。归根溯源,是城市排水系统跟不上城市建设的需求所导致的。而地下管廊作为城市排水系统更新换代的集大成者,能够从根本上解决我国的城市内涝问题。

2、外部收益明显,综合社会效益好。管廊收益由内外两部分组成:内部收益是指一次性管线入廊费、使用租费及物业管理费等直接经济收益;外部收益是因管廊修建造成其它社会成本的降低、土地资产的增值以及投资吸引力的提高等。由于管廊消除了城市上空蜘蛛网,避免了马路开挖,降低了道路维护费用,保证了城市美观和完整,更科学地利用了地下空间,因此具有良好的外部收益。

3、显著延长管线寿命。地下管廊采用钢混框架围护结构,可保证50 年以上使用寿命,并按规划要求预留50 年的发展增容空间,做到一次投资、长期使用。廊中的管线不与土壤、地下水、道路结构层酸碱物质直接接触,腐蚀作用锐减,能够显著延长使用寿命。

4、抗震防灾性强。将市政管线置于地下管廊内,可有效抵御地震、台风、冰冻、侵蚀等多种自然灾害和人为破坏因素对管道的破坏影响。

5、可维护性高,便于管理。地下管廊预留巡检、维护和保养空间,备有人员设备出入口、工作井、起重吊桩和活动梯车等配套检修和维护设施,为各类管线的后期更换和维护等工作提供极大便利。

6、高科技性,可靠性高。地下管廊配备了先进的全天候智能监视管理系统和较强的应急抢修系统,确保管廊内全方位监测、运行信息反馈不间断和低成本高效率的维护管理效果。同时,管廊自身具备一定的防火和防爆能力,为管线的可靠运行提供了较强保障。

7、环境友好,减少扰民。市政管线入廊后实现一次性集中敷设,不必再对马路进行重复施工,对城市环境保护和节能减排均有益处,同时减少对交通和居民的影响,为城市空间资源留出宝贵空间,美化了市民的生活环境。

8、可实现投资多元化。地下管廊鼓励投资主体多元化,从过去政府单独投资扩展到企业投资、社会力量和政府多方面共同投资、共同收益的形式,能够发挥各方角色的积极性。

二)缺点

实现经济社会效益的周期较长。地下综合管廊建成后,可以避免传统直埋方式下因管线扩容、维修等反复开挖道路的额外施工浪费,减少环境污染;同时,综合管廊避免了管线直接与土壤和地下水接触,延长了管线使用的寿命,降低成本。但这种“节约”是在管廊整个的设计使用年限(一般都在100年左右)中逐渐实现的,有一个漫长的过程,而地下综合管廊的建设却需要短期内一次性投入。因此,其经济效益与社会效益需要在很长一段时间中才能逐渐显现出来。

建设费用高。物业管理及运营维护费用低。地下综合管廊往往需要在前期投入大量的建设资金,同步配套完善的消防设施及监控设施。而建成后的物业管理则相对简便,通常情况下通过配套的监控设施即可完成对整体地下综合管廊的监控管理,与高昂的建设费用相比,运营维护费用之低几乎可以忽略不计。而日常运营维护的频度和强度相较于传统直埋方式也大大降低。

管线单位入廊协调难度大。地下综合管廊集中修建,里面铺设各种市政管线,包括水、电、气、热、通信等,各管线分别属于不同的使用单位和所有人,其中有国企也有私企,有央企也有地方企业,协调难度很大。对管线建设单位而言,入廊的短期效益并不明显,减少管线重置等长期效益在未来才能显现出来,这也是管线单位的积极性不高的原因之一。

——城市综合管廊施工方法

地下管廊在我国正处于试点阶段,其建设过程通常分为三个步骤:在管廊主体建设前,首先要编制管廊土建工程设计和施工方案并通过评审;接下来根据选定地点的地质情况,先进行预处理施工;第三步为正式进入施工阶段,完成后予以验收。在施工过程中,需充分考虑工程实际情况,在确保工程质量与工期的基础上,做到施工难度小且最大化降低工程成本。

地下管廊一体化建设流程示意图

资料来源:公开资料,立鼎产业研究中心

地下管廊的施工方法可分为明挖法和非开挖施工法(如顶管法、盾构法)两种。明挖法适用于场地地势平坦、周围没有其它需进行保护的建筑物、有条件进行大面积开挖的地段,且结构型式以矩形箱式为主。相比之下,非开挖施工法适用于城市交通繁忙、景观要求高、无法实施开挖作业的地区,如铁路、河流、文物古迹保护区、闹市区等,也适用于松散层以及含水的松散层地层。一般圆形断面适用于非开挖施工(如顶管法、盾构法)的工程。

目前国内管廊建设基本以明挖法为主。在管廊明挖施工时,需做好基坑开挖维护措施,可采用型钢支护、混凝土灌注桩支护、土钉墙支护、混凝土和钢结构支撑支护等多种支护方式。在维护措施完成后,再进行管廊主体的施工建设。明挖法可细分为明挖现浇和明挖预制拼装两种方法,其中明挖现浇施工难度较小、工程造价较低,但对施工环境有一定要求;明挖预制拼装法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备,对施工技术要求较高,但施工速度快,施工质量易于控制。非开挖施工法主要有导向钻进铺管技术、遁地穿梭矛铺管技术、顶管掘进机铺管技术、顶管铺管技术和盾构法等。虽然这种施工方法对周边环境影响较小,但工程造价较高,受限也较多,一般只在特大型地下综合管廊工程中采用。

新区建设的管廊施工技术较为简单成熟,但老城区施工难度仍然较大。从技术角度看,现阶段地下管廊大部分采用明挖法,施工技术较为成熟,工艺难度并不复杂,工程难度的也相对可控,便于在全国范围内大规模推广。但也要看到的是,目前管廊项目仍主要以各地新建区、开发区为主,地面空间足够宽裕,施工环境简单,因此可广泛采用明挖法以降低施工难度和工程成本。然而对于饱受“拉链马路”困扰、真正需要管廊的中心城区、老城区、人口密集区而言,如何施工管廊仍是一个较为复杂的问题,需要解决地上(围护、封路、交通协调)及地下(地下统筹规划、旧管线拆除)等一系列难题后,方可妥善解决。对此,可参考在中心城区建设地铁、轨交等地下工程项目的实际经验,再开展进一步的研究和探索。



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