小型綜合管廊：老舊城區(qū)的“短平快”案例實踐
補強基礎(chǔ)設(shè)施短板、提高市政基礎(chǔ)設(shè)施承載力和可靠性是當(dāng)前城市更新工作中重要一環(huán)。更加經(jīng)濟集約的小型綜合管廊作為一種市政管線空間載體，更易于實現(xiàn)架空線入地，同時融合給排水、熱力等其他地下市政管線，集約道路地下空間，促進城市環(huán)境美化，并有一定冗余可適應(yīng)未來城市發(fā)展迭代更新需求。以北京市近年的相關(guān)工程應(yīng)用實踐經(jīng)驗出發(fā)，分析并總結(jié)城市更新背景下小型綜合管廊的適建性與技術(shù)發(fā)展方向。
1 老舊城區(qū)市政管線系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
1.1 市政管線系統(tǒng)的發(fā)展
市政管線系統(tǒng)是城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市能源輸送命脈。隨著城市空間不斷拓展、新型能源需求增加、專業(yè)技術(shù)手段進步，市政管線系統(tǒng)由最初簡單的供水、排水系統(tǒng)，逐步發(fā)展為包括供水、排水、再生水、供電、通信、燃氣、供熱等多種類復(fù)雜的系統(tǒng)。
1.2 市政管線系統(tǒng)存在的問題
1.2.1 架空線無序建設(shè)
改革開放后，隨著經(jīng)濟社會高速發(fā)展，城市用電及通信需求急劇增加。架空敷設(shè)在一定經(jīng)濟、技術(shù)條件下是解決需求的最快方案，因此，城市中大規(guī)模搭建架空線路。隨著經(jīng)濟水平提升、人居環(huán)境要求提高，無序建設(shè)架空線的弊端凸顯：①視覺景觀差；②多布置在人行道，存在桿柱傾倒、纜線墜落風(fēng)險；③纜線外露，與樹木密接，存在雷擊、火災(zāi)等風(fēng)險；④通信管線外露存在信息安全風(fēng)險；⑤電力架空輸送電力效率降低的問題。
1.2.2 道路下空間不足
隨著街道環(huán)境整治、架空線入地推進，在狹窄街巷下敷設(shè)多種管線的需求更加迫切。而老舊城區(qū)道路狹窄，房屋基礎(chǔ)較淺，地上施工面窄小，按照常規(guī)管線安全間距要求，寬度不足以滿足多種管線直埋需求；同時影響合流制排水溝分流改造，不利于城市水環(huán)境的徹底改善。
1.2.3 直埋市政管線安全隱患
市政管線的敷設(shè)方式包括架空、直埋、廊化等。目前直埋仍是市政管線主要的敷設(shè)方式。很多管線存在著建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，超期服役，道路內(nèi)井蓋較多等問題。直埋管線易產(chǎn)生因自身結(jié)構(gòu)性缺陷、外力破壞等引發(fā)的安全事故。研究表明，引起給水管、排水管、熱力管、工業(yè)管事故和井蓋類事故最多的原因為自身結(jié)構(gòu)性隱患；引起燃氣管、電力電纜和電信電纜事故最多的原因為外力破壞。
1.2.4 道路破復(fù)影響交通
市政管線更新增容，導(dǎo)致道路反復(fù)開挖，影響交通，使人民正常的生活秩序受到嚴重干擾。在老舊城區(qū)，這個問題更為突出，市政管線更新增容難度極大，事故隱患陡增。
1.3 城市更新中的新需求
市政管線系統(tǒng)隨著生活方式的發(fā)展，在經(jīng)濟能力、需求標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)水平相互作用下不斷發(fā)展。提高市政管線系統(tǒng)承載力和韌性，促進人民生活水平提升，也是城市更新的目標(biāo)之一。
隨著信息業(yè)務(wù)的發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)及安全監(jiān)控需求增大了電信線纜的需求；新能源充電需求也帶來電力規(guī)模大幅增加，可能造成已架空線入地區(qū)域?qū)⒃俅纬霈F(xiàn)新的架空線。目前常規(guī)架空線入地做法存在再次增容困難的缺陷。
直埋市政管線附屬設(shè)施位置隨意，同時出現(xiàn)井蓋較多的現(xiàn)象，可能影響行人通行和城市景觀。胡同內(nèi)合流制排水管道也亟需道路下空間進行分流改造。
2 解決思路
市政管線系統(tǒng)改造應(yīng)統(tǒng)籌分階段進行，充分集約地下空間，附屬設(shè)施避讓盲道、人行空間，盡量減少井蓋，使環(huán)境更美好、功能更人性、效率更高效，滿足城市高質(zhì)量發(fā)展的要求。為應(yīng)對城市高質(zhì)量發(fā)展的需要，解決“空中蜘蛛網(wǎng)”“馬路拉鏈”等城市發(fā)展中出現(xiàn)的問題，自2015年起，我國大力推動城市地下綜合管廊建設(shè)，取得了良好的成效。目前綜合管廊已覆蓋252座城市，涉及1 350個項目，形成廊體約6 000km。其中北京市規(guī)劃到2035年將建成綜合管廊450km，到目前已完成200km左右。
而對于老舊城區(qū)來說，一方面市政管線系統(tǒng)更新需求尤為迫切，另一方面受道路狹窄、拆遷難、施工擾民等條件限制，大型綜合管廊難以大范圍建設(shè)，兩個方面的矛盾亟待解決。輕量化的小型管廊是對市政管線廊化建設(shè)體系的有益補充，特別針對以老舊城區(qū)為主的城市更新項目，在道路狹窄、工期緊、投資緊張的條件下，可實現(xiàn)短平快的效果。這方面國內(nèi)外已有大量成功的案例實踐。
2.1 國內(nèi)外案例
2.1.1 國外案例
日本東京是超大國際城市，其長期城市建設(shè)實踐證明，建設(shè)地下綜合管廊可在城市發(fā)展中最大程度的減少對交通影響，滿足高標(biāo)準(zhǔn)抗震需求，實現(xiàn)能源供給的高水平。日本有完善的綜合管廊法規(guī)，明確建設(shè)流程、資金籌措、費用分攤、運營管理等要求，具有較強推動力。近十幾年來日本東京等歷史文化城市，在老舊城區(qū)大規(guī)模推行小斷面纜線共同溝（管廊）建設(shè)，滿足老城區(qū)架空線入地、風(fēng)貌提升等需求。目前日本全國范圍內(nèi)纜線共同溝長度已超過9 000km。
捷克布拉格是世界文化遺產(chǎn)城市，在其歷史街區(qū)更新中采取綜合管廊方式敷設(shè)市政管線，可最大程度避免古羅馬時期的道路受到嚴重破壞。綜合管廊系統(tǒng)由約深20m的干線和約深5~6m的支線綜合管廊組成，總長約90km。其將水、電、氣、熱等共艙敷設(shè)，同時建設(shè)完備的監(jiān)控、巡檢等運維系統(tǒng)。
旅游經(jīng)濟是西班牙歷史城市潘普洛納的重要支柱，提升生活品質(zhì)及保護風(fēng)貌是古城更新的重點要求。為實現(xiàn)纜線入地、雨污分流，避免管線檢修增容等對旅游業(yè)的影響，同時適應(yīng)道路狹窄、工期緊張等限制條件，其采用單艙小型管廊很好的實現(xiàn)了市政管線的更新。實踐中大量采用預(yù)制結(jié)構(gòu)及適宜工法，減小施工影響并保證了工期。
2.1.2 國內(nèi)案例
南京小西湖項目是歷史文化街區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施改造項目。該項目設(shè)計、施工及管線遷改過程中的靈活性值得借鑒。其歷史街巷道路寬度僅約3~7m，采用集成度較高的小型管廊，實現(xiàn)了市政管線增容，同時大量減少井蓋，提高了城市整體風(fēng)貌。該項目位于南方，小型管廊可淺埋；部分燃氣、雨污水管采用耳艙型式，綜合效益顯著。
?？谂R空經(jīng)濟區(qū)建設(shè)中，首次實踐將給水、再生水、電力、通信納入小型管廊，附屬設(shè)施輕量化、管線空間集約化，實施效果很好。
雄安新區(qū)雄東片區(qū)建設(shè)中，采用電力電信共艙的小型管廊形式，布設(shè)于機動車道下，步道下留給燃氣、熱力、雨污水管線，可實現(xiàn)機動車道下無井蓋，城市風(fēng)貌品質(zhì)更高。
國內(nèi)其他省市如深圳市、成都市、蘇州市等城市在老城區(qū)內(nèi)嘗試建設(shè)了一批小型的管廊或管溝，起到了較好的示范作用。
2.1.3 經(jīng)驗借鑒
市政管線廊道化建設(shè)，可提升管線系統(tǒng)的安全性，集約整合地下空間資源，成為提升環(huán)境風(fēng)貌重要的手段。上述實踐案例，是在綜合考慮更新條件、建設(shè)成本等因素的基礎(chǔ)上，使用小型管廊技術(shù)促進城市更新的應(yīng)用場景。
通過對北京市部分小型管廊建設(shè)案例建設(shè)成本的分析，綜合考慮全生命周期內(nèi)城市管線系統(tǒng)敷設(shè)、增容、改造及相應(yīng)的道路破復(fù)、加固導(dǎo)改和交通影響等成本，小型綜合管廊比直埋管線工程一次投資高65%左右，但如果考慮全生命周期（含100年）、直埋管道進行3次更換，小型管廊綜合效益約為直埋管線的2.5倍，體現(xiàn)出了較大的經(jīng)濟優(yōu)勢。
2.2 相關(guān)技術(shù)規(guī)范
小型管廊屬于綜合管廊的一類，是目前《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838-2015）中纜線管廊的延伸與發(fā)展。北京市綜合管廊地方規(guī)范修編時，首次提出將綜合管廊分為干線綜合管廊、干支結(jié)合綜合管廊、支線綜合管廊、小型綜合管廊四大類。小型綜合管廊為用于容納小規(guī)模電力電纜、信息線纜、給水配水管道、再生水配水管道等，主要服務(wù)末端用戶。其內(nèi)部空間可不考慮人員正常通行，可不設(shè)置常規(guī)電氣、機械通風(fēng)等設(shè)施的綜合管廊。
3 北京市小型管廊的應(yīng)用實踐
近年，北京市在城市更新中，以保證市政供給安全、提高服務(wù)水平為基本原則，借鑒國內(nèi)外建設(shè)經(jīng)驗，對適宜市政管線系統(tǒng)更新的小型管廊進行了探索與實踐。
3.1 海淀區(qū)香山地區(qū)小型管廊
3.1.1 工程概況
海淀區(qū)香山地區(qū)屬于三山五園重點功能區(qū)，是傳統(tǒng)歷史文化與新興文化交融的復(fù)合地區(qū)。為確保香山革命紀念館如期建成使用，在周邊市政配套工程（香泉南路及杰王府西路）中第一次建設(shè)小型管廊，主要納入10 kV電力電纜及通信線纜，全長約0.8km。該項目于2019年5月開工建設(shè)，當(dāng)年8月便建成投入使用（見圖1）。
小型管廊淺埋于步道下，考慮防凍及綠化種植要求覆土深度約為1.2m。廊內(nèi)不設(shè)置消防、照明、監(jiān)控等設(shè)施，設(shè)置自然通風(fēng)口并與人員出入、逃生口、吊裝口等結(jié)合，盡量減少道路空間占用及井蓋數(shù)量。根據(jù)運行安全和維護管理基本需要，設(shè)置接地、集水坑、防火封堵等設(shè)施。
工程施工時為香山地區(qū)旅游旺季，為不影響旅游人員通行，采用夜間施工、白天恢復(fù)作業(yè)面方法。為加快施工進度、降低施工難度，節(jié)約項目投資，小型管廊主要采用鋼筋混凝土預(yù)制矩形結(jié)構(gòu)。預(yù)制矩形斷面內(nèi)尺寸為B×H=1.7m×1.8m，節(jié)段長度為2m（見圖2~圖4）。
圖2 小型管廊
3.1.2 主要特點
（1）該項目是北京市小型管廊的首次實踐，是歷史文化風(fēng)景區(qū)市政管線由傳統(tǒng)架空/直埋升級到小型廊化的探索，其附屬輕量化、標(biāo)準(zhǔn)化及快速施工經(jīng)驗，為類似區(qū)域架空線入地和市政設(shè)施提級改造提供了較好的實踐經(jīng)驗。
（2）小型管廊布局緊湊、節(jié)約空間、保障管線安全性，非常有利于區(qū)域市政需求保障、街道品質(zhì)提升，滿足歷史文化街區(qū)更新改造的需求。
（3）統(tǒng)籌地上地下空間利用及相關(guān)設(shè)施（燈桿、標(biāo)志標(biāo)牌、城市家具等）。小型管廊地上附屬設(shè)施（風(fēng)亭、井蓋等）與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，地下構(gòu)筑物的設(shè)計與其它市政設(shè)施空間協(xié)調(diào)。
（4）打破管理模式，將常規(guī)敷設(shè)在道路下方的路燈、交通監(jiān)控、安防監(jiān)控等纜線入廊，提高空間資源利用價值。
（5）預(yù)制拼裝施工工法：采用預(yù)制工法，縮短工期，降低對周邊旅游的影響。
圖5 香山小型管廊做法
3.2 東城區(qū)西草市街小型管廊方案研究
西草市街位于北京市東城區(qū)天壇街道（珠市口東大街-天壇路），位于南中軸線東側(cè)，長度約500m，胡同寬度約4~6.5m。梳理現(xiàn)況管線，研究提出小型管廊方案，將電力通信架空線、路燈照明、給水管納入的同時分析現(xiàn)況合流管道豎向，巧妙的將路面雨水管也納入小型管廊內(nèi)，以實現(xiàn)雨污分流目標(biāo)。
該方案將給水、雨水等給排水管道納入小型管廊中，充分體現(xiàn)了小型管廊廣泛的適建性。當(dāng)老舊城區(qū)內(nèi)胡同雨水匯水面積較小、污水排水量可控的情況下，在上下游高程不會造成小型管廊覆土過深（一般不大于2m）時，雨水、污水均可以管道方式納入小型管廊內(nèi)，實現(xiàn)老舊城排水分流。日本東京和德國法蘭克福等城市均有排水管道入廊的成功案例。
3.3 其他小型管廊項目的研究
3.3.1 隨路小型管廊研究
自2020年，北京市已在首都功能核心區(qū)等老舊城區(qū)開展了一系列小型管廊實施的研究及推進工作。配合“北京中軸線申遺”—西草市街改造、永定門外街道寶華里片區(qū)危改、石景山衙門口地區(qū)老舊城區(qū)更新、長辛店老鎮(zhèn)歷史文化街區(qū)更新等項目中，均開展了隨路小型管廊實施方案的研究，為小型管廊發(fā)展進行了有益探索。
3.3.2 節(jié)點型管廊研究
新建市政管線穿跨越現(xiàn)狀道路、河道、地鐵、鐵路等重要設(shè)施，往往需要對涉及的設(shè)施保護進行繁復(fù)的技術(shù)論證，大大拉長了建設(shè)周期；各種安全措施或繞行方案都大大增加工程投資，也影響市政管線系統(tǒng)的完整性。在此情況下，以節(jié)點型管廊形式集中穿越，并在適合的條件下采用小型管廊，會具有更高的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。
4 技術(shù)特點及發(fā)展方向
4.1 技術(shù)特點
4.1.1 附屬設(shè)施輕量化
小型管廊附屬設(shè)施可根據(jù)建設(shè)條件進行輕量化配置，一般可不設(shè)置機械通風(fēng)、消防、照明、監(jiān)控等設(shè)備，節(jié)約投資和運行費用。為保證運維基本功能與安全，可采用移動式、低功耗、低維護、臨時的設(shè)施配置方式：①小型管廊應(yīng)設(shè)置接地系統(tǒng)；②電纜應(yīng)為阻燃電纜，間隔100m設(shè)置防火分隔（如阻火包）。不需設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及自動滅火設(shè)施；③無供熱管道時，可采用自然通風(fēng)；通風(fēng)間距、百葉面積通過電纜發(fā)熱量及環(huán)境溫度來確定；④可設(shè)置智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)；⑤可選配照明、環(huán)境監(jiān)控和自動排水功能；⑥通風(fēng)、吊裝、人員出入口、地塊出線等節(jié)點集約、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置；⑦納入小型管廊的排水管道檢查井宜直通地面，應(yīng)采用密閉性強的一體化檢查井。
4.1.2 運維管理智能化
小型管廊運維管理應(yīng)創(chuàng)新模式、精細化管理?？衫脵C器人檢測代替人工巡檢，大數(shù)據(jù)代替人工分析，快速修復(fù)代替管線成段更新。當(dāng)人員有進入需求時，配備齊全的安全生產(chǎn)輔助設(shè)備，嚴格執(zhí)行有限空間作業(yè)安全要求。
4.1.3 施工工法快速化
小型管廊設(shè)計需要緊密結(jié)合現(xiàn)場情況，充分考慮小空間作業(yè)等問題。在保證安全質(zhì)量的前提下，施工工法快速化可有效降低成本，縮短人員、物資、機械等資源的占用周期，同時，最大程度減小對居民生活的影響。小型管廊施工有明挖（現(xiàn)澆與預(yù)制），非開挖（頂管、盾構(gòu)、暗挖）等。目前快速施工法有蓋挖支護一體、預(yù)制裝配式、小型U型盾構(gòu)等工法。小型管廊內(nèi)部空間較小，可采用小空間焊接、電纜輔助敷設(shè)、空壓機吹送光纜等輔助方法安裝。
4.1.4 空間利用發(fā)展
隨著科技不斷進步，5G時代的到來，智慧城市新基建大發(fā)展。小型管廊具有一定的冗余空間，在滿足管線增擴容需求的同時，可作為新型能源供應(yīng)載體，為充電、自動駕駛、智慧交通、安防信息等提供助力，降低綜合建設(shè)成本，進而實現(xiàn)提質(zhì)增效。
4.2 發(fā)展及展望
（1）在老舊城區(qū)更新項目中，小型管廊可結(jié)合歷史文化街區(qū)道路改造建設(shè)，結(jié)合居住區(qū)地下空間利用（如地下車庫）建設(shè)，結(jié)合重點商業(yè)區(qū)地下空間綜合利用建設(shè)，結(jié)合既有軌道交通升級改造建設(shè)，結(jié)合新建軌道交通建設(shè)，應(yīng)用場景廣泛。
（2）充分堅持規(guī)劃先行原則，在更新改造區(qū)根據(jù)街道寬度、管線種類等對小型管廊適建性進行分析，統(tǒng)籌考慮建設(shè)空間、實施難易、經(jīng)濟性、更新時序等因素，將小型管廊以引導(dǎo)性指標(biāo)納入街區(qū)建設(shè)指引或控制圖則，作為示范推廣使用。
（3）近年頒布的地方指導(dǎo)意見、設(shè)計規(guī)范等，明確了小型管廊的定義和應(yīng)用場景。但小型管廊建設(shè)費用及運行成本的收取，尚未完全明確清晰，因此明確小型管廊入廊費用、運維管理機制是促進小型管廊發(fā)展，確保城市更新取得更大效果的保障。
5 結(jié) 論
目前，歷史文化街區(qū)更新、老舊城區(qū)整改、商業(yè)區(qū)更新改造是北京城市更新重要內(nèi)容，市政管線系統(tǒng)不應(yīng)成為市政基礎(chǔ)設(shè)施的短板。小型管廊作為一種安全可靠的地下市政管線承載體，集約、經(jīng)濟、易于實施，較適宜于城市更新項目建設(shè)。小型管廊將架空線入地的同時，為雨污分流建設(shè)、多種類管線用戶提供可利用空間，置換出道路下線位空間也可作為其他城市功能使用，具有很高的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，推廣前景十分顯著。