看看上海地下管線“家底子”，17萬公里，如何高效配置？
時(shí)間：2024-08-09 09:42
來源：《解放日?qǐng)?bào)》、上海市政總院
作者：彭德倩
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日前，《解放日?qǐng)?bào)》記者訪談了上海市政總院總工程師（結(jié)構(gòu)）王恒棟，就城市地下管線建設(shè)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?qǐng)?bào)》縱深專欄，原標(biāo)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(guān)關(guān)，“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(shí)，這一時(shí)戲言、一句“氣話”背后，是一道全球許多城市正面對(duì)的難題——城市生命線及地下空間運(yùn)維如何高效配置？
歷史悠久，管情復(fù)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(shù)對(duì)破題加成幾何？對(duì)標(biāo)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(wǎng)按性能和用途已有給水、排水、燃?xì)狻㈦娏�、通信、集中供熱供冷�?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(shè)和管理一直處于全國領(lǐng)先水平。
然而，為什么市民對(duì)于馬路反復(fù)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(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司總工程師（結(jié)構(gòu)）王恒棟介紹，上海這座超大型城市在管線運(yùn)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(gè)三年行動(dòng)計(jì)劃正式啟動(dòng)，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(dòng)”，內(nèi)環(huán)內(nèi)架空線入地率從29%提高到53%，清除了長達(dá)801.6公里的城市“蜘蛛網(wǎng)”。到2025年的目標(biāo)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(shí)間上也比較集中。
與此同時(shí)，為維護(hù)城市生產(chǎn)、生活的安全和穩(wěn)定，原有的地下管網(wǎng)還需定期檢修、改造。
給水管道、排水管道設(shè)計(jì)工作年限不小于50年，燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)工作年限不小于30年。這些管道由于直接埋設(shè)在地下，長期受到土壤、地下水、地下雜散電流等影響，達(dá)到設(shè)計(jì)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(xì)查上海市城市管理精細(xì)化“十四五”規(guī)劃目標(biāo)：老舊燃?xì)夤艿栏赂脑觳坏陀?00公里，老舊供水管網(wǎng)更新改造不低于2000公里，增設(shè)集中充電設(shè)施小區(qū)數(shù)不少于1500個(gè)。這些數(shù)字與城市韌性發(fā)展、市民更好的生活息息相關(guān)。
02地下綜合管廊的無奈
其實(shí)，“馬路拉鏈”是可以通過工程技術(shù)措施裝上的——那就是二十屆三中全會(huì)提出的加強(qiáng)綜合管廊建設(shè)。但近期在上海實(shí)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(jì)發(fā)源于歐洲，最早是在圓形排水管道內(nèi)裝設(shè)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(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃?xì)獾仁姓芫�的公共隧道，設(shè)有人員與設(shè)備專用的固定通道，綜合管廊設(shè)計(jì)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(shí)興建綜合管廊系統(tǒng)，管廊內(nèi)設(shè)有自來水管、通信管道、壓縮空氣管道、交通信號(hào)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?xì)夤�、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(shè)地下綜合管廊，截至2023年，全國累計(jì)建設(shè)項(xiàng)目1769個(gè)，建設(shè)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(shè)在道路兩側(cè)的人行道下。它是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，斷面形狀為矩形，由燃?xì)馐液碗娏κ覂刹糠纸M成，還配置了相當(dāng)齊全的安全設(shè)施，并建有中央計(jì)算機(jī)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(wǎng)絡(luò)。明明起了個(gè)大早，為何晚集都沒趕上？原因主要有二。
一是運(yùn)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(jià)約是地鐵的1/3，一旦不能形成規(guī)模效應(yīng)而只作局部示范，其優(yōu)勢就將受限，管理維護(hù)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(shè)在淺層地下空間，而目前中心城區(qū)15米以內(nèi)的淺層地下空間已趨于飽和。
同時(shí)，地面上成片歷史保護(hù)風(fēng)貌區(qū)多，歷史原因造成的地下管情復(fù)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(shè)地下綜合管廊骨架網(wǎng)絡(luò)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(xì)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(dāng)下可以做和應(yīng)該盡快做的？
設(shè)立管線統(tǒng)一管理部門
王恒棟：上溯源頭，首先應(yīng)加強(qiáng)管線的建設(shè)質(zhì)量。管線硬件和建設(shè)質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是底線思維，上海作為超大型城市，在事關(guān)城市生命線的領(lǐng)域中提高標(biāo)準(zhǔn)，在新建管道中可以自開始規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)就在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上提一個(gè)檔。
比如，按國家標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)工作年限是30年，上�？梢宰龅�50年；按國家標(biāo)準(zhǔn)排水管道設(shè)計(jì)工作年限是50年，上�？梢宰龅�100年。
赫磊（同濟(jì)大學(xué)副教授、建筑與城市規(guī)劃學(xué)科科研管理部主任）：目前上海地下管線的檢修、維護(hù)等施工在管理上是各自獨(dú)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(quán)屬，成立市級(jí)統(tǒng)一的管線部門，統(tǒng)籌管理所有市政管線的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)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(shè)委員會(huì)聯(lián)合相關(guān)部門以及下屬機(jī)構(gòu)收集各類管線信息，依托全市“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)建設(shè)管線掘路管理系統(tǒng)，研發(fā)建成地下管網(wǎng)信息“一張圖”和各類管線管理“一張網(wǎng)”，方便各行業(yè)互相溝通。
如今，國內(nèi)已有一些城市可以做到：一條路上要檢修某段自來水管，項(xiàng)目人員使用專門平臺(tái)發(fā)布工程信息，申請(qǐng)獲取該路段涉及地下管線位置、走向等信息，系統(tǒng)自動(dòng)匹配相關(guān)權(quán)屬單位，并要求各單位在規(guī)定工作日內(nèi)回復(fù)包括是否涉及本單位所轄管線、是否有同步建設(shè)需求等信息。
精準(zhǔn)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(shè)、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(duì)周邊生產(chǎn)、生活及生態(tài)的不利影響。
化整為零建設(shè)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(nèi)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(shè)難度很大，但從長遠(yuǎn)考慮，還是應(yīng)該加強(qiáng)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(hù)做好面向未來的準(zhǔn)備。
日本于1926年在東京都開始共同溝（綜合管廊）建設(shè)試點(diǎn)，1963年頒布《共同溝特別措施法》，并形成了完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)。
從世界范圍來看，我覺得捷克首都布拉格的地下管線建設(shè)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(chǎn)城市。它在其歷史街區(qū)更新中采取綜合管廊方式敷設(shè)市政管線，可最大限度避免源自古羅馬時(shí)期的道路受到嚴(yán)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(shè)，同時(shí)建設(shè)完備的監(jiān)控、巡檢等運(yùn)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(shè)、規(guī)范運(yùn)營、管線入廊率高的特點(diǎn)，這與布拉格建立了較為完善的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(tái)了國家層面的《綜合管廊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。政府還制定了一系列涵蓋綜合管廊投資、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及移交、運(yùn)營的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
束昱（同濟(jì)大學(xué)教授、上海市城市科學(xué)研究會(huì)首席研究員兼城市市政與地下空間專業(yè)委員會(huì)主任）：在世界城市綜合管廊建設(shè)180多年的歷史中，“創(chuàng)新”是貫徹始終的詞語。隨著新技術(shù)、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(shè)，重構(gòu)了城市道路地下市政管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)及綜合管廊的干線支線纜線一體化體系，科學(xué)有效地實(shí)現(xiàn)了電力、電信、上水、中水、污水、垃圾、燃?xì)獾?類管線入廊及對(duì)每座建筑的配管配線，很好地實(shí)現(xiàn)了各類市政管線及綜合管廊的安全高效運(yùn)行。
如今，國外城市綜合管廊已經(jīng)歷了“下水道+市政管線+人工巡檢”的1.0時(shí)代，“預(yù)制+多艙+市政管線+人工巡檢+分項(xiàng)檢測”的2.0時(shí)代以及“與地下街、地鐵、地下道路、地下雨水調(diào)儲(chǔ)池等整合建設(shè)+人工巡檢+分項(xiàng)自動(dòng)監(jiān)測”的3.0時(shí)代。
我認(rèn)為中國城市綜合管廊建設(shè)的最高目標(biāo)應(yīng)該是開創(chuàng)“國際先進(jìn)+中國創(chuàng)造”的“體系完整+近遠(yuǎn)結(jié)合+整合一體+科學(xué)經(jīng)濟(jì)+安全防災(zāi)+綠色建造+智慧運(yùn)維+永續(xù)發(fā)展”的綜合管廊4.0時(shí)代。
更多新技術(shù)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(guān)關(guān)”也不少。因?yàn)楣艿啦馁|(zhì)老化等是世界共通的問題。隨著城市發(fā)展進(jìn)程，這個(gè)問題會(huì)越來越嚴(yán)重，可能令之后被動(dòng)的“開膛破肚”越來越多，所以現(xiàn)在很多城市推進(jìn)地下管線智能化管理是在跟時(shí)間賽跑。
在人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)發(fā)展的大背景下，管線運(yùn)維中加強(qiáng)前置監(jiān)測、主動(dòng)防御，是建設(shè)智慧型城市的題中應(yīng)有之義。
加拿大的一些智能化技術(shù)就應(yīng)用得很成熟，比如用一種被稱為“智能球（Smart Ball）”的設(shè)備排查檢測供水管網(wǎng)漏失——從管道的一個(gè)口投進(jìn)去，從另一個(gè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，主動(dòng)防御管道風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，也提升了規(guī)劃檢修的效率。不過對(duì)上海來說，海外相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)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(wǎng)排設(shè)復(fù)雜，即使投了“智能球”，也可能無法按照要求的路線行進(jìn)。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(jìn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，上海市在同濟(jì)大學(xué)和上海城投水務(wù)等單位聯(lián)合攻關(guān)下，編制了國際上首部《城市供水管道內(nèi)檢測及評(píng)估技術(shù)規(guī)范》。
根據(jù)上海城市地下管網(wǎng)面臨的“老病漏、爆炸塌”的普遍現(xiàn)狀，同濟(jì)團(tuán)隊(duì)正逐步完善新工具——用于“體外檢測”的埋地管網(wǎng)集成智能綜合檢測設(shè)備已完成第一代原型、第二代樣機(jī)研發(fā)并投入使用。它類似中西醫(yī)結(jié)合療法，實(shí)現(xiàn)在埋地管網(wǎng)所在道路路面對(duì)管道功能、結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀況進(jìn)行綜合檢測。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)完成一定數(shù)量的布點(diǎn)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(nèi)具有類似年齡、埋深、病態(tài)結(jié)構(gòu)等特征的管道，完成分級(jí)風(fēng)險(xiǎn)提示。這樣，相關(guān)開挖、檢修、更新等措施的規(guī)劃可以更加高效、主動(dòng)、有序。
5年來，同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所城市市政管網(wǎng)運(yùn)行安全與防災(zāi)研究團(tuán)隊(duì)在多次寒潮主動(dòng)防控中發(fā)揮了重要作用。在李杰院士帶領(lǐng)下，負(fù)責(zé)人胡群芳教授組織科研團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)確預(yù)測寒潮災(zāi)害影響過程，及時(shí)發(fā)布“上海城市供水管網(wǎng)寒潮災(zāi)害預(yù)報(bào)與動(dòng)態(tài)預(yù)警圖”，并指導(dǎo)管網(wǎng)重點(diǎn)巡檢和爆管點(diǎn)位預(yù)警推送。
這幾年，“寒潮導(dǎo)致水管爆裂”的消息在上海已經(jīng)很少聽見了。市政管理中的精細(xì)化、智能化建設(shè)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(shè)智慧型城市，新的技術(shù)、新的理論不斷應(yīng)用，高難度的螺螄殼里也能做好道場。
