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地下综合管廊:城市运行的“生命线”

来源:中国国防报2021-02-23 10:18

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制图:扈硕

  春节期间,福建省漳州主城区首条地下综合管廊建设工程——金塘路一期通车;1月初,海南省三亚市海榆东线南段地下综合管廊开始试运营;去年7月,浙江省杭州市圆满完成国家地下综合管廊试点任务……

  近年来,我国地下综合管廊建设呈蓬勃发展态势,从设计、建设阶段便充分兼顾人民防空要求。那么地下综合管廊到底是什么?其发展历程如何?在战争与和平时期又发挥着怎样的作用?本期视点,我们走进城市地下空间,了解其背后的故事。

  发展历程演绎迭代变迁

  雨果在1862年发表的《悲惨世界》中写道,“下水道是一个城市的智慧与良心。”这是地下综合管廊的雏形首次出现在文学书籍中,让更多的人通过文学作品了解地下管网的重要性。

  所谓城市地下综合管廊,又称共同管沟,就是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。这些“住”在共同“房子”里的管线,源源不断向城市的每个角落输送着水电热等能源,这个“房子”一般小可通人、大可通车。

  地下综合管廊一般分为干线、支线和缆线管廊。干线是“主动脉”,主要建在城市道路中央下方,用于容纳城市主干工程管线,采用独立分舱的建设方式。支线、缆线是“毛细血管”,主要建在道路两旁的人行道下,用于容纳城市配给工程管线,采用单舱或双舱的建设方式。缆线管廊采用浅埋沟道的方式建设,整体构成一个系统的地下管网,覆盖城市每一个角落。

  从世界各国建设时序和发展规模来看,地下综合管廊19世纪发源于欧洲,最早出现在法国巴黎,始建于1833年,是以排放雨水和污水为主的重力流管线系统,管网纵横,排污口、蓄水池众多。后来,通过在管廊内部敷设供水管、煤气管、通信电缆、光缆等,进一步提高了其利用效能。

  1893年,德国汉堡开始在街道两侧人行道下建设综合管廊,收容煤气管和自来水管。20世纪50年代,德国每个城市都通过立法,对地下管廊建设进行管理,并成立公共工程部,负责系统的规划、建设与监管。总体来看,各国最初兴建城市地下综合管廊的时期,大多是在近现代资产阶级革命过程中及第一次、第二次世界大战后,城市重建及复兴时期。

  日本是目前世界上共同管沟建设最先进的国家之一。1926年关东大地震之后,日本政府针对地震导致的管线大面积破坏等问题,从防灾角度在东京都复兴计划中规划建设地下综合管廊。

  1958年,北京建设了我国第一条地下综合管廊。21世纪初,北京、上海、广州等城市探索建设地下综合管廊,广州大学城建设17.4公里,上海世博会园区建设6.4公里,珠海市横琴新区建设33.4公里,昆明市结合新建道路建设33公里……

  西欧国家在管廊规划、施工、建设等方面都有着严格的法律规定。如德国、英国相关法律明确,因管线维护更新而开挖道路的必须具备审批手续,并且每次开挖不得超过30米。日本也在1963年颁布了《共同管沟实施法》,解决建设资金分摊与回收、建设技术等关键问题,并随着城市建设的发展多次修订完善。

  20世纪90年代以来,许多国家地下综合管廊建设呈现规划设计系统化、规范化特点,先后将综合管廊专项规划纳入城市地下空间统筹设计,协调综合管廊与地下轨道交通、城市地下商业设施等城市基础设施整合建设同步实施。如日本东京都中心区域规划形成了地下综合管廊网络体系;美国波士顿拆除高速路建地下路时,整合建设地下综合管廊。

  经过近200年发展历程,很多发达国家和地区在地下综合管廊建设方面积累了较为丰富的经验,配套了较为完善的法律法规和标准规范体系。目前,地下综合管廊建设已向信息化、智能化迈进。大数据、物联网、机器人及智慧运维平台等信息化、智能化科技成果不断集成应用到地下综合管廊全生命周期建设运维之中。

  系统工程呼唤科学防护

  历史经验表明,地下综合管廊作为城市运行的“生命线”,其连带性强、覆盖面广、波及面大、直接作用突出,如果不采取必要的防护措施,一旦遭受致命打击,后果不堪设想。轻则城市信息闭塞、交通中断、停水停电,致使城市居民人心动荡;重则指挥不畅、产供停顿、城市瘫痪,致使军队作战潜力严重损伤,大大削弱战争优势,难以持续进行防空袭斗争。

  科索沃战争之所以被戏称为“输在马桶上的战争”,就是因为美军摧毁了贝尔格莱德的供水供电系统,老百姓家里连抽水马桶都用不了,抵抗意志迅速瓦解。

  地下综合管廊是“线”及“面”的系统工程,其关乎城市安全和战争胜负,因此综合管廊的设计、建设必须兼顾人防要求。2015年,国务院办公厅发布《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》,其中明确规定,地下综合管廊工程结构设计应考虑各类管线接入、引出支线的需求,满足抗震、人防和综合防灾等需要。

  但地下综合管廊工程有其自身的特性和分类,因此需要按照不同类型管廊的功能和建设方式,不能简单套用现有人防工程的防护标准,必须遵循适度防护原则、分类防护原则和经济适用原则,制定出符合其自身功能特点的、具有可操作性的科学防护标准和措施,从而提高综合管廊的防护能力。

  随着作战样式迭代更新,管廊防护更多的是预防常规武器直接或间接毁伤,同时兼顾对核武器破坏效应的防护。大多数国家和地区的主要做法是,对于重点地域和关键节点的管廊工程采取重点防护,对于量大面广的其他管廊工程仍采取兼顾设防。目前,地下综合管廊兼顾人防要求的具体防护措施主要有:

  从地下综合管廊系统布局上进行关键性单元选取,对关键部位采取加固措施。例如,在可靠的防护位置储备重要零部件,预留管线接头和设备接口用以抢修抢建;双套配置关键设备,增加管线柔性接头和抗震支架,确保战时不至于瘫痪,能够实现功能拓展和快速恢复;在管廊的重要供应点,采取双路管线供应,并且两路管线保持较大间距,避免“一击两毁”。

  在地下综合管廊的出入口、通风口、逃生口、管线分支口、吊装口、连通口以及各种露出地面的孔口盖板等口部设置各种防护措施抵御冲击波。例如,在出入口的通道内设置防护门或防护密闭门等设备抵御外界冲击;在通风口安装防爆波活门和扩散室抵御并削弱冲击波的作用;其他各类孔口对冲击波的防护主要是在埋地孔口位置设置防爆波井或消波槽以保证消波作用;对无人员内部区域可采用战时封堵。

  将地下综合管廊进行防护单元划分以提高抗毁伤能力。为减少其遭受破坏的范围,一个防护单元为一个独立的防护空间,在防护单元之间用钢筋混凝土结合防震塌措施建设密闭隔墙,且其中的防护设施和内部设备自成系统,即个别防护单元被毁伤,不至于导致整个系统被毁伤,有的管廊也采取防护单元与通风区、防火分区合并设置的方法。

  技术革新支撑智慧扩容

  地下综合管廊源源不断为城市运行输送动力,其重要性不言而喻。随着科学技术的发展,越来越多的地下综合管廊管理运营更具智慧性,利用效能得到大幅提高。

  智慧管理。管廊运维智能平台堪称地下综合管廊的“大脑”,该平台结合物联网、云计算、大数据、BIM、GIS、环境检测和移动通信等科技前沿技术手段,可将海量、分散的设备和传感器数据转换为系统的管理数据,实现对地下综合管廊勘察设计、施工、运维等各阶段的可视化、精细化、智能化管理,助力地下综合管廊高效运行、快速发展。

  运营过程中,平台可以利用专家库和大量决策预案对管廊不同时段、不同部位的用电用水量进行自主调控,既能有效缓解高峰时段的用电用水压力,还能实现资源的最优化配置。另外,无人巡检技术的应用拓宽了平台功能。比如,上海临港地下综合管廊广泛采用装有高精度检测仪器的智能轨道巡检机器人,同时配备灭火弹、堵漏剂等装备。在平台控制下,机器人能够第一时间赶到险情现场并进行故障排查和应急处理,使地下综合管廊安全水平和应急管理能力得到大幅提升。

  智慧感知。地下综合管廊让水、电、气、通信等管线住进了“集体宿舍”,看似降低了维护管理难度,但也暗藏风险,稍不留意就会酿成事故。因此,管廊需要智慧的感知“器官”。

  智能化管廊中通常设置成千上万个精密传感器,用于实时获取内部温度、湿度、地表沉降、震动、危险气体浓度、水位高度等环境信息,这就像是给管廊赋予了“眼睛”和“鼻子”。各类传感器共同织成一张监控大网,使地下空间“一览无余”,便于维护人员第一时间发现并处理险情。

  智慧决策。智慧管廊不仅能“想”“看”“闻”,还兼备“动手能力”,即通过信息技术以及多平台协同合作,面对突发状况,系统实现自主决策和快速处置。例如,当智能系统检测到一氧化碳、甲烷等危险气体浓度超标时,地下综合管廊会自动开启声光报警,提示检修人员,并控制风机加速运转,提升通风系统效率;当水管破裂,水位达到一定深度无法下降时,排水泵将自动开启,破裂段水管闸阀会及时关闭;当遭遇火灾时,系统自动启动应急照明、疏散指示、声光报警和消防灭火器,同时关闭着火区所有井盖设备和常开防火门,通过隔绝空气控制火灾蔓延……

  随着智慧化、集成化和自主决策能力的有效提升,地下综合管廊将会更好地担起“生命线”重任,源源不断地为城市安全、稳定、高效运行注入不竭动力。(赵 杰 张晓辰)

[ 责编:丁玉冰 ]
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