珠海城市综合管廊建设实践思考及BIM应用

■ 谢 非 谢杰英 何 健

珠海城市综合管廊建设实践思考及BIM应用

■ 谢 非 谢杰英 何 健

城市综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、给水、排水、热力、燃气、污水等市政管线公共隧道，并留有检修通道的结构。综合管廊解决了城市发展过程中各类管线的维修、扩容造成的“拉链路”和空中“蜘蛛网”的问题，对提升城市总体形象，创造城市和谐生态环境起到了积极推动作用。中冶管廊技术研究院提供综合管廊建设咨询、规划、勘察、设计、施工、投融资、运营管理一站式服务。

珠海横琴新区综合管廊是新近建成的国内最大规模的现代化城市综合管廊，具有规划超前，综合优点突出的鲜明特点。按照国务院批复《横琴总体发展规划》要求，将横琴建设成为“一国两制”下探索“粤港澳”合作新模式的示范区。珠海横琴规划目标定位：要将横琴建设成连通港澳、区域共建的“开放岛”，经济繁荣、宜居宜业的“活力岛”，知识密集、信息发达的“智能岛”，资源节约、环境友好的“生态岛”（见图 1）。在这种背景之下，一种高起点、高规格、能集中容纳多种管线共沟布设，具有长远发展功能的城市综合管廊规划设计方案逐步成型，经充分讨论最终得以全面实施。

图1 横琴岛规划目标远景图

新建城市地下综合管廊全长 33.4km，工程建设投资约22亿元，是目前国内一次性投入最大、建设长度最长、辐射面最广、纳入管线种类最多、施工最复杂的综合管廊工程。管廊于 2010 年 10 月开工建设，至 2014 年 10 月内部电力、给水、通信等电缆、管线纳入完毕并投入运营，已逐步实现106 平方公里横琴新区城市能源供辅的主动脉功能（见图 2）。

图2 珠海横琴新区综合管廊

区域规划设计特色

综合管廊主干线采用双仓、三仓两种规格，沿环岛北路、中心北路、中心南路、环岛东路、环岛西路布置，形成三横两纵“日”字形管廊网域，如图 3 所示；支干线总长度约 4.6km，采用单仓、双仓设置，沿十字门商务区、口岸服务区的滨海东路布置。主干线管廊规划先期纳入电力、给水、通信3种管线，超前规划预留供冷、供热、中水、垃圾真空管4种管位，能满足横琴未来 100 年发展使用需求。综合管廊内设置通风、排水、消防、监控等系统，由控制中心集中控制，实现全智能化运行，如图4所示。

从成本测算、短期运营实践及后期运营预测来看，管廊综合优势十分明显 ：（1）各类管线纳入管廊，分仓布置，由常规的分散布设改为集中布设，最大限度节约城市用地空间，仅将沿路 220kV 架空电缆纳入综合管廊，就为横琴节约近40 公顷用地，拓展城市空间约 200 万立方。（2）综合管廊内各类管线安装、检修、扩容、监控管理变得极为方便，避免了道路的重复开挖，降低成本，提升民生质量。（3）入廊管线彻底避免了地下高盐分水体侵蚀，且在管廊内相对恒定的温度、湿度条件下，预测会将管线延长 2～3 个生命周期。（4）纳入综合管廊的各类管线得到了很好的保护，基本不受周边地块开发建设的影响，杜绝人为破坏因素，减少管线抢修工作，同时综合管廊占地上方能很好地进行绿化景观造型，减少埋地管线标识，提升市容质量。

图3 珠海横琴综合管廊规划

图4 综合管廊智能化运行控制系统

建设实践与创新

珠海横琴原始场地遍布自然河渠、鱼塘、香蕉地（见图5），大部分是深达 30m 的高含水率流塑淤泥，塑性指数高，渗透性差，强度极低，部分地区下卧花岗岩层，岩面浅，起伏变化大，局部地区分布较厚乱石层，地质差，建设条件复杂。地下综合管廊建设难点在于：基坑开挖深度5～17m支护、开挖难度较大；超长地下混凝土结构防渗漏要求严，总体质量要求高；管廊内部半密闭受限空间，大直径管道运输、安装比较困难；工程总体量大，有效工期短。

（一）软土地基处理

采用真空联合堆载预压法作为主要软基处理方法，如图6所示。

通过不同处理深度的现场真空预压试验、设计计算反分析以及工程实践，确定了欠固结淤泥真空预压的合理处理深度，总结出欠固结淤泥计算参数的选择方法和珠海横琴淤泥的经验值，形成了合理、有效的欠固结淤泥路基地基处理方法。

同时，研发了深厚高压缩性软土夹抛石层地基沉桩引孔施工机械装置，确保顺利、有效地实现含块石层淤泥区域沉桩施工。

（二）深基坑施工

珠海综合管廊位于拟建道路一侧 20m 宽管廊带内，深基坑采用先随道路同步进行软基处理，后支护明挖方式。施工过程中根据不同的地质条件，因地制宜分布采用灌注桩、钢板桩、护壁锚杆等不同支护方法；针对难度地区，展开系列课题技术攻关，经过应用堆载沙井后注浆加固技术、水泥搅拌桩空间优化加固技术，阶梯式组合支护开挖技术、穿岩基坑吊脚桩支护静力破碎开挖技术等创新技术，深基坑在开挖过程未出现安全质量事故，非常好地保护了原有重要煤气管线及国防光缆的正常运行。

图5 横琴原始地形地貌

图6 采用真空联合堆载预压进行软基处理

（三）管廊结构施工

综合管廊本体结构施工质量把控关键点在于：确保桩基基础质量，最大限度提高管廊混凝土结构的自防水性能。施工过程中通过严格质量管控及应用创新技术，效果明显，基本做到不渗不漏 ：（1）运用 BIM 技术对工程桩桩端持力层进行可视化交底，制定管控措施，确保桩基稳定，杜绝差异沉降。（2）优化混凝土配合比，改进养护方法减少混凝土收缩裂缝。（3）采用分段跳仓施工技术，先期减少变形缝纵向拉力。（4）利用自主创新专利技术改进变形缝节点构造，提高变形缝侧向抗力，延长橡胶止水带使用寿命。

（四）创新管线安装

综合管廊内一般按 200m 设置防火分区单元，每个防火分区顶部设置进、排风口，每 2个分区设置吊装孔，每 4～5个分区设置检修口或人行出入通道。综合管廊内管线安装基本在一个超长的半密闭受限空间内进行，总体安装顺序是先照明（正式电源或临时电源）、排水、通风，然后开始管线安装，管线安装顺序原则是按直径先大后小，按材质先硬后软，按部位先底部后上部。管廊内直径 800～1400m 给水管道入廊、运输安装难度最大。项目组采用“开、闭结合”的吊装入廊、运输方式：对少量安装位置远离吊装孔且体量较大的管道或成套设备，采用先吊装就位后浇筑管廊顶板的“开口”方式；其它管道、管线采用从吊装孔分批入廊，长距离纵向运输的“闭口”方式。对给水钢管、打捆后的PVC管，利用自主研发的顶升、平移运输装置，实现了超长受限空间内管道的高效运输及安装。

（五）BIM技术综合运用

以综合管廊及地上、地下 BIM 大数据为核心，BIM 模型作为信息的载体，满足不同阶段的应用与管理需要。将BIM 技术全面应用于综合管廊的设计、施工全程，通过方案模拟、深化设计、管线综合、资源配置、进度优化等应用，避免了的设计错误及施工返工。

图7 BIM 技术综合应用

设计阶段 ：（1）利用 BIM 技术对管廊节点、监控中心结构、装饰等进行建模，仿真分析，提前模拟设计效果，对比分析，优化设计方案。（2）设计检查，多专业模型在平台中进行合模与综合碰撞检查，发现问题及时与设计单位沟通修正，减少施工过程中的变更。（3）将模型导入到Navisworks软件，采用第三人行走模式，进行净空检查。通过 BIM 检查深化设计，可将大部分问题解决在施工之前。

施工阶段 ：（1）结合勘查资料、设计图纸利用 BIM 技术建模，厘清桩端持力层、岩面等关键隐蔽节点，提前制定施工管控措施。（2）利用建筑、结构、管线的综合 3D 模型及 Navisworks软件虚拟漫游，进行可视化交底，并在管线安装过程中实时对安装工况及效果进行评估，及时纠偏。（3）利用 BIM 参数化、可视化模型等特点，集中物资、价格、形象进度等信息，方便施工资源调配及进度优化控制。

运维阶段：监控与报警，与运维管理系统连接，当运行状态达到预设警戒阈值或监控设备发现异常时，可以自动进行报警通知，便于管理单位统一协调与应急指挥。

图8 BIM 技术指导设计和施工

问题与思考

（一）规划先行、区域统筹考虑

提前编制各城市针对性地综合管廊专项规划，因地制宜的分区域、分系统确定入沟管线时序，需明确综合管廊的走向、现有系统管网接口和用地规划。

综合管廊专项规划应与其他管线规划、城市地下空间规划等相互协调、综合考虑，建议尽可能形成系统、区域性管廊网，更好地发挥综合管廊区域综合优势。

（二）规避复杂地质环境条件风险

综合管廊建设是百年基业，深埋地下，受地质、环境条件情况影响很大。沿海地区或老城区综合管廊建设经常会碰到复杂的地质环境条件，如何对深厚软土地基进行有效处理、确保管廊深基坑建设期安全和后续地块开发运维安全、以及如何规避、预防综合管廊不均匀沉降或渗漏的情况，是岩土工程界需要共同面对的一大难题。

建议设计、规划尽可能优化综合管线的线路，复杂地段地下地下空间统筹规划、设计，同时，加强第三方信息化全过程监控。

（三）融资建造及运营管理

建议 ：（1）针对综合管廊尽快建立相关法规，明确管线强制入廊标准，解决规划设计、投资建设、营运管理及费用分担等关键问题，以吸引更多的资金更多的机构投入到综合管廊的建设及运维管中。（2）加速城市管线产权或主管部门现有建设、营运体制或机制改革，与综合管廊集中建设集中维护相接轨。（3）加快推进对管线埋地、管线入廊全寿命成本的比较研究，制定综合管廊技术规范，按地域区分，建立成本定额数据库，为综合管廊建设及运营维护成本分担提供指导。（4）充分利用新的技术手段，如 BIM、大数据、云计算等新技术，完善运维模式，提高运维效率，形成实时监控、开放的市政管网平台。

（作者单位：中国二十冶集团有限公司）