看看上海地下管線“家底子”，17萬公里，如何高效配置？
時間：2024-08-09 09:42
來源：《解放日報》、上海市政總院
作者：彭德倩
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日前，《解放日報》記者訪談了上海市政總院總工程師（結構）王恒棟，就城市地下管線建設和管理方面作深入探討，文章刊發(fā)于8月5日出版的《解放日報》縱深專欄，原標題為《馬路上這根“拉鏈”，究竟怎么裝》。
眼瞅著家門口的馬路挖了填、填了挖，開開關關，“丁零哐啷”，市民看著心疼、聽了煩心，千言萬語匯成一句“裝根拉鏈算了”。
其實，這一時戲言、一句“氣話”背后，是一道全球許多城市正面對的難題——城市生命線及地下空間運維如何高效配置？
歷史悠久，管情復雜的大型城市，地下空間怎樣“螺螄殼里做道場”？人工智能等新技術對破題加成幾何？對標全球，管道安全和市政規(guī)劃專家一起來聊聊上海馬路上這根“拉鏈”究竟怎么裝。
市政管線是城市的生命線。目前上海地下管網按性能和用途已有給水、排水、燃氣、電力、通信、集中供熱供冷等7大類30種管道，地下管線總長度超過17萬公里�？傮w而言，上海的地下管線建設和管理一直處于全國領先水平。
然而，為什么市民對于馬路反復開挖的體感多年未有根本改變？
01“天上地下”的剛需
上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司總工程師（結構）王恒棟介紹，上海這座超大型城市在管線運維過程中，有著“天上地下”的剛需。
2018年，“全市架空線入地及合桿整治工作”第一個三年行動計劃正式啟動，完成116公里道路架空線入地和合桿整治。2021年開始第二輪“三年行動”，內環(huán)內架空線入地率從29%提高到53%，清除了長達801.6公里的城市“蜘蛛網”。到2025年的目標是中心城區(qū)70%的道路架空入地。管線從天上到地下，工作量巨大，時間上也比較集中。
與此同時，為維護城市生產、生活的安全和穩(wěn)定，原有的地下管網還需定期檢修、改造。
給水管道、排水管道設計工作年限不小于50年，燃氣管道的設計工作年限不小于30年。這些管道由于直接埋設在地下，長期受到土壤、地下水、地下雜散電流等影響，達到設計工作年限便急需更新。近年來又恰逢地下管線“退休高峰”，現(xiàn)有條件下，就免不了開挖路面。
細查上海市城市管理精細化“十四五”規(guī)劃目標：老舊燃氣管道更新改造不低于300公里，老舊供水管網更新改造不低于2000公里，增設集中充電設施小區(qū)數(shù)不少于1500個。這些數(shù)字與城市韌性發(fā)展、市民更好的生活息息相關。
02地下綜合管廊的無奈
其實，“馬路拉鏈”是可以通過工程技術措施裝上的——那就是二十屆三中全會提出的加強綜合管廊建設。但近期在上海實施大規(guī)模城市地下綜合管廊工程，還要面臨很多挑戰(zhàn)。
這根正在全球不少城市工作的“馬路拉鏈”19世紀發(fā)源于歐洲，最早是在圓形排水管道內裝設自來水、通信等管道。目前，它已發(fā)展為城市地下用于集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道，設有人員與設備專用的固定通道，綜合管廊設計工作年限為100年。
法國巴黎1832年霍亂大流行后，隔年就在市區(qū)興建了龐大的下水道系統(tǒng)，同時興建綜合管廊系統(tǒng)，管廊內設有自來水管、通信管道、壓縮空氣管道、交通信號電纜等。
英國倫敦1861年就開始修建寬3.66米、高2.32米的半圓形綜合管廊，其容納的管線除燃氣管、自來水管及污水管外，還有電力及通信電纜。
我國從2015年開始大規(guī)模建設地下綜合管廊，截至2023年，全國累計建設項目1769個，建設規(guī)模6555公里。
其中，第一條規(guī)模較大、距離較長的綜合管廊就建在上海市浦東新區(qū)張楊路，全長約11.125公里，埋設在道路兩側的人行道下。它是鋼筋混凝土結構的，斷面形狀為矩形，由燃氣室和電力室兩部分組成，還配置了相當齊全的安全設施，并建有中央計算機數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)。
遺憾的是，從城市層面而言，上海至今仍缺失綜合管廊大的骨架網絡。明明起了個大早，為何晚集都沒趕上？原因主要有二。
一是運維開支究竟走市場道路還是確保公益性，目前在立法層面尚未明確界定。綜合管廊的單位造價約是地鐵的1/3，一旦不能形成規(guī)模效應而只作局部示范，其優(yōu)勢就將受限，管理維護更為不易。
二是上海城市土地資源高度緊張。一般而言，地下管線敷設在淺層地下空間，而目前中心城區(qū)15米以內的淺層地下空間已趨于飽和。
同時，地面上成片歷史保護風貌區(qū)多，歷史原因造成的地下管情復雜，地面建筑密度大，單位用地供能需求高，這些都給中心城區(qū)建設地下綜合管廊骨架網絡帶來很大困難。
03求解“17萬公里大題”
記者：我們知道，上海地下管線總長度超過17萬公里，要精細高效管理、改變頻繁開挖，破解這道“17萬公里大題”受限于方方面面的客觀因素。
幾位專家覺得有什么是當下可以做和應該盡快做的？
設立管線統(tǒng)一管理部門
王恒棟：上溯源頭，首先應加強管線的建設質量。管線硬件和建設質量的國家標準規(guī)范是底線思維，上海作為超大型城市，在事關城市生命線的領域中提高標準，在新建管道中可以自開始規(guī)劃設計時就在國家標準規(guī)范基礎上提一個檔。
比如，按國家標準燃氣管道設計工作年限是30年，上海可以做到50年；按國家標準排水管道設計工作年限是50年，上�？梢宰龅�100年。
赫磊（同濟大學副教授、建筑與城市規(guī)劃學科科研管理部主任）：目前上海地下管線的檢修、維護等施工在管理上是各自獨立的，客觀上“各自為政”。建議在體制上做出一定切割和歸并，改革管線多頭部門垂直管理的權屬，成立市級統(tǒng)一的管線部門，統(tǒng)籌管理所有市政管線的設計、建設和運維。
這一方面，重慶市已有初步探索。
目前，上海市住房和城鄉(xiāng)建設委員會聯(lián)合相關部門以及下屬機構收集各類管線信息，依托全市“一網統(tǒng)管”平臺建設管線掘路管理系統(tǒng)，研發(fā)建成地下管網信息“一張圖”和各類管線管理“一張網”，方便各行業(yè)互相溝通。
如今，國內已有一些城市可以做到：一條路上要檢修某段自來水管，項目人員使用專門平臺發(fā)布工程信息，申請獲取該路段涉及地下管線位置、走向等信息，系統(tǒng)自動匹配相關權屬單位，并要求各單位在規(guī)定工作日內回復包括是否涉及本單位所轄管線、是否有同步建設需求等信息。
精準了解各類地下管線歸屬、走向及現(xiàn)狀后，多方可聯(lián)合監(jiān)管施工安全。更重要的是，如有同步建設、遷改需求，其他管線所屬部門可協(xié)同施工，迅速完工，減少對周邊生產、生活及生態(tài)的不利影響。
化整為零建設綜合管廊
王恒棟：上海是全國最早開展地下空間規(guī)劃的城市，早在2003年就編制了《上海市地下空間概念規(guī)劃》。國內第一條規(guī)模較大、距離較長的綜合管廊也建在上海。囿于客觀條件，地下綜合管廊的建設難度很大，但從長遠考慮，還是應該加強城市地下空間規(guī)劃和地下管線、地下綜合管廊規(guī)劃的編制和整體平衡。這不僅是為了減少開挖頻次，更是給超大型城市的生命線維護做好面向未來的準備。
日本于1926年在東京都開始共同溝（綜合管廊）建設試點，1963年頒布《共同溝特別措施法》，并形成了完善的技術標準與管理法規(guī)。由于條件有限，規(guī)劃的線路目前僅完成約10%，但化整為零，始終不斷推進。
從世界范圍來看，我覺得捷克首都布拉格的地下管線建設管理最好。布拉格是歐洲最美麗的城市之一，也是世界文化遺產城市。它在其歷史街區(qū)更新中采取綜合管廊方式敷設市政管線，可最大限度避免源自古羅馬時期的道路受到嚴重破壞。綜合管廊系統(tǒng)由深約20米的干線和深5—6米的支線組成，總長約90公里，其將水、電、氣、熱等共艙敷設，同時建設完備的監(jiān)控、巡檢等運維系統(tǒng)。布拉格綜合地下管線和管廊具有統(tǒng)籌規(guī)劃、分步建設、規(guī)范運營、管線入廊率高的特點，這與布拉格建立了較為完善的相關法規(guī)標準體系分不開。
捷克為此專門制定了《建筑法》，系統(tǒng)全面地解決了區(qū)域土地利用和空間布局問題，還出臺了國家層面的《綜合管廊技術標準》。政府還制定了一系列涵蓋綜合管廊投資、規(guī)劃、設計、施工及移交、運營的相關法規(guī)標準。
束昱（同濟大學教授、上海市城市科學研究會首席研究員兼城市市政與地下空間專業(yè)委員會主任）：在世界城市綜合管廊建設180多年的歷史中，“創(chuàng)新”是貫徹始終的詞語。隨著新技術、新功能的迭代，因地制宜尋找自己的發(fā)展道路。東京都臨海副都心的綜合管廊規(guī)劃建設，重構了城市道路地下市政管網規(guī)劃建設及綜合管廊的干線支線纜線一體化體系，科學有效地實現(xiàn)了電力、電信、上水、中水、污水、垃圾、燃氣等9類管線入廊及對每座建筑的配管配線，很好地實現(xiàn)了各類市政管線及綜合管廊的安全高效運行。
如今，國外城市綜合管廊已經歷了“下水道+市政管線+人工巡檢”的1.0時代，“預制+多艙+市政管線+人工巡檢+分項檢測”的2.0時代以及“與地下街、地鐵、地下道路、地下雨水調儲池等整合建設+人工巡檢+分項自動監(jiān)測”的3.0時代。
我認為中國城市綜合管廊建設的最高目標應該是開創(chuàng)“國際先進+中國創(chuàng)造”的“體系完整+近遠結合+整合一體+科學經濟+安全防災+綠色建造+智慧運維+永續(xù)發(fā)展”的綜合管廊4.0時代。
更多新技術擁抱生命線
赫磊：目前，全球歷史悠久的特大型城市都面臨地下管線更高效管理的課題。像美國紐約、日本東京都建有地下綜合管廊，但總有未覆蓋之處，馬路“開開關關”也不少。因為管道材質老化等是世界共通的問題。隨著城市發(fā)展進程，這個問題會越來越嚴重，可能令之后被動的“開膛破肚”越來越多，所以現(xiàn)在很多城市推進地下管線智能化管理是在跟時間賽跑。
在人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術發(fā)展的大背景下，管線運維中加強前置監(jiān)測、主動防御，是建設智慧型城市的題中應有之義。
加拿大的一些智能化技術就應用得很成熟，比如用一種被稱為“智能球（Smart Ball）”的設備排查檢測供水管網漏失——從管道的一個口投進去，從另一個口出來，在此過程中采集管道中水流情況、管壁情況等大量實時數(shù)據(jù)，主動防御管道風險的同時，也提升了規(guī)劃檢修的效率。不過對上海來說，海外相關產品和技術并不能直接照搬。一方面，各地管情不同，上海的地下供水排水管網排設復雜，即使投了“智能球”，也可能無法按照要求的路線行進。另一方面，必須確保我國城市生命線工程數(shù)據(jù)安全。
為研發(fā)更先進的具有自主知識產權的設備和技術標準，上海市在同濟大學和上海城投水務等單位聯(lián)合攻關下，編制了國際上首部《城市供水管道內檢測及評估技術規(guī)范》。
根據(jù)上海城市地下管網面臨的“老病漏、爆炸塌”的普遍現(xiàn)狀，同濟團隊正逐步完善新工具——用于“體外檢測”的埋地管網集成智能綜合檢測設備已完成第一代原型、第二代樣機研發(fā)并投入使用。它類似中西醫(yī)結合療法，實現(xiàn)在埋地管網所在道路路面對管道功能、結構和環(huán)境狀況進行綜合檢測。在此基礎上，研究團隊完成一定數(shù)量的布點和信息采集后，就能以大數(shù)據(jù)分析事故多發(fā)管道的賦存環(huán)境特征，然后通過智能推演確定更大范圍內具有類似年齡、埋深、病態(tài)結構等特征的管道，完成分級風險提示。這樣，相關開挖、檢修、更新等措施的規(guī)劃可以更加高效、主動、有序。
5年來，同濟大學上海防災救災研究所城市市政管網運行安全與防災研究團隊在多次寒潮主動防控中發(fā)揮了重要作用。在李杰院士帶領下，負責人胡群芳教授組織科研團隊準確預測寒潮災害影響過程，及時發(fā)布“上海城市供水管網寒潮災害預報與動態(tài)預警圖”，并指導管網重點巡檢和爆管點位預警推送。
這幾年，“寒潮導致水管爆裂”的消息在上海已經很少聽見了。市政管理中的精細化、智能化建設往往靜水流深，市民不知不覺就是最好的效果。
如今，上海正在建設智慧型城市，新的技術、新的理論不斷應用，高難度的螺螄殼里也能做好道場。
