宋 智 硕
(北方工业大学土木工程学院,北京 100144)
1 概述
城市地下综合管廊是伴着 “拉链马路”等一系列城市病推出的新型城市转型发展的产物[1]，相对于传统的地下直埋敷设管线，城市地下综合管廊更便于后期维修与统一管理。因此，立足于城市地下综合管廊的发展现状与不足之处，分析当前地下综合管廊的发展趋势显得尤为重要。
2 地下管廊发展现状
2015年前，我国已建成的城市地下综合管廊不足100 km，但截至2017年4月，我国拟在建综合管廊项目超2 700 km，截至2018年4月，我国拟在建综合管廊里程已超7 800 km，同比增长约189%[2]。城市地下综合管廊建设如火如荼，但从目前的管廊建设来看存在以下几个问题。
2.1 建设前期规划不足
近年来，地下工程领域发展取得相当好的成绩，呈现出单一工程向多工程发展的趋势，但存在的一些问题日益突出：由于原地下工程都是各单位、各部门自行开发建设，各自为政，仅考虑自身使用价值，并没有把城市地下空间资源作为一个整体来全面统筹考虑，造成的后果是这些零星的地下工程将一个整体的地下空间资源分割[3]，很难再开发利用，甚至给后续的地下工程建设带来设置障碍。同时造成很多既有项目的勘察、设计等基础资料缺失，甚至有些因为时间过久，很多城市根本没有这方面的资料，给后续地下工程项目带来很大困难。这就对城市地下综合管廊统一规划提出了要求，在管廊建设前期，需要对地下工程项目进行统计，统一整合安排，最大程度的节省地下空间，在前期项目建设时同时考虑后续项目建设，统筹考虑，节省工程造价，减少后续不必要的浪费与问题。
2.2 管廊建设法规及规范待完善
地下管廊建设正处于迅速发展阶段，但目前管廊建设法规及规范严重滞后。 目前关于管廊行业的设计规范仅有GB 50838—2015城市地下综合管廊技术规范以及少数图集，GB 50838—2015城市地下综合管廊技术规范及配套的定额准永久《城市综合管廊工程投资估算指标》主要适用明挖结构，对于埋深较深的管廊指导作用不强[4]。管廊结构设计可依据《混凝土结构规范》与《给水排水工程管道结构设计规范》，规范中同一问题可能有不同准永久，并没有完全针对城市地下综合管廊这一行业，如果设计一味的按保守考虑，这样可能会造成不必要的浪费。此外，管廊建成投入使用的验收规范大都处于空白。
2.3 管廊建设后期运营难
城市地下综合管廊费用主要包括管线入廊费和维护运营费，理想的运营方式是当管廊建设投入使用后，然后出租或转让给管线单位，由管线单位通过埋设管线来实现自身的管线经营收益，而使用管廊造成成本增加，最终由消费者承担该部分成本[5]。但在实际操作过程中，原来的地下埋设管线方式更简单更省成本，管线单位前期往往不愿意承担该部分成本。并且综合管廊收益最大者是居民，具有准公共产品的属性，利益很难用具体的数值估计，因此很难向公众收费。
2.4 管廊现行计算模型及理论——以北京某在建市政综合管廊为例
本工程为北京市某在建市政综合管廊工程，总长12.198 km，设计内容主要包括主管廊准永久断面、支管廊准永久断面、人员通道准永久断面、排风井、进风井、投料口、人员出入口、相交路口节点、地块出线节点、支沟端头节点等[6]。管廊为全现浇钢筋混凝土结构，开槽施工。混凝土等级为C35混凝土，钢筋为HPB300和HRB400钢筋，钢筋混凝土容重为25 kN/m3。回填土容重：18 kN/m3(地下水位以上)， 10 kN/m3(地下水位以下)。回填土的内摩擦角综合考虑：30°。管廊结构模型为闭合框架，取单位长度为1 m。现浇钢筋混凝土闭合框结构剖面图，见图1。
通过计算管廊的结构荷载、活荷载、人防荷载，进行抗浮验算和裂缝宽度验算[8]。结构荷载模型图和底板及侧墙受力图分别见图2，图3。
荷载组合选用准永久组合和基本组合分别对管廊框架结构强度进行计算和验证。得到了不同组合情况下的弯矩包络图和剪力包络图，如图4，图5所示。通过对此管廊框架结构的简单展示，以期展现出较大部分目前我国在建管廊的基本样式。
由图4，图5可看出，两种组合计算方式下得出的管廊连续结构受力情况较为一致，但细节略有不同。具体表现在梁的最大弯矩均出现在结构中部，但准永久组合作用下，其弯矩更大。故在进行结构设计时，既要满足建筑的需要，也要在美观的同时，兼顾两种计算方式得到的最大弯矩情况，使设计结果均能满足结构的受力要求。目前计算方法中，大部分采取标准组合计算，裂缝控制验算的方法[7]。
对图6，图7进行比较，同样可得出，二者在受力趋势上大致相同，不同之处在于基本组合作用下剪力受力值较大，在进行管廊设计时，要依据相关规范，同时兼顾两种受力组合的剪力值大小，符合相关设计规定。
3 地下管廊建设现状及发展趋势
3.1 综合管廊建设与地下工程相结合
随着地上空间趋向饱和，大家都将目光瞄准地下。如何合理充分的利用好地下资源成为需要探讨的问题。未来城市管廊的建设随着前期规划的完善，管廊建设与其他地下工程相结合成为必然的趋势[8]。目前已经有很多结合的实例，如广州沿地铁十一号线地下综合管廊主线工程，与地铁十一号线共线段占全线长70%，与地铁合并井24座，结合率达到75%，采用地铁与地下综合管廊合建，将零散的出地面口部与地铁地面四小件整合考虑，大大减少了沿线路的土地征用及房屋拆迁，节省大笔征拆费用，同时设计、施工直接采用地铁勘察、管线等基础资料，既能节省工程造价，又能提高效率。
3.2 城市综合管廊建设与BIM技术相结合
BIM技术可以贯穿使用于管廊建设的各个建设周期，通过BIM建模可以在前期解决好管廊净高是否满足要求，是否存在管线碰撞等问题，针对特殊节点，可以用BIM技术真实的展示施工方案及场地规划等，能有效节约土地资源[9]。根据BIM模型可以提取项目分项工程量，为项目成本控制提供依据，并且数据与模型实时联动，修改模型，工程数量能随即修改，能节省大量的人力。在运营后期，可以通过BIM管理平台实现智慧管理。如利用设定路线在BIM中漫游，发现管线破损需更换时，可以通过BIM模型构件信息快速找到规格、材质等便于及时更换。
3.3 地下综合管廊建设预制模块化
现阶段管廊主要采用现浇管廊，虽然这种技术相对来说较为成熟，但仍存在现场施工质量难以控制、结构浇筑拆模时间周期长等问题。管廊建设的预制模块化的优势在国内上海松江综合管廊一期工程白粮路预制装配式管廊项目中已得到充分体现[10]。一般来说，预制装配式管廊分为预制厂施工、施工现场准备、预制构件现场拼装、基坑回填覆土四个步骤。在预制厂生产养护管廊廊体可以极大的控制构件质量及缩短项目时间，极大提高生产效率。
4 结语
城市地下综合管廊虽处于发展上升期，但仍存在一些问题需完善与解决。随着城市地下空间资源越来越紧张与BIM技术的大力推广，未来城市地下综合管廊发展更趋向于与其他地下工程合建，智慧化管廊的程度也会越来越高。
