多国综合管廊建设趋势分析
2018-01-16张竹村姜海鹏史奇琦
■ 张竹村 姜海鹏 史奇琦
各国综合管廊建设初衷是城市重建或复兴过程中化解城市发展难题的客观需要。综合管廊规模化发展与城镇化发展路径同步,由大城市向新兴城市辐射。综合管廊建设今后的发展趋势是全周期规范化、系统化建设管理。
从世界各国城市地下综合管廊建设时序和发展规模来看,综合管廊19世纪发源于欧洲,至今已有180多年发展历程,欧洲的法国、英国、德国、俄罗斯、芬兰、西班牙、瑞典、丹麦、捷克,北美洲的美国、加拿大,亚洲的日本、新加坡、中国大陆等多个国家都开展了综合管廊建设。据不完全统计,截至2016年,全世界已建综合管廊(不含缆线管廊)里程超过3100km,里程统计情况如图1所示。城市地下综合管廊建设作为综合利用城市地下空间的一种有效途径,贯穿于世界主要国家城市化进程,并在亚洲形成最大建设规模。分析各国开发利用城市地下空间、规划建设城市地下综合管廊的历程,可以总结出以下特点。
一、综合管廊建设初衷:城市重建或复兴过程中化解城市发展难题的客观需要
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(见图2)。
图2 世界各国管廊建设时间示意图
建设综合管廊的初衷,在于它可有效提高地下空间集约利用率,解决马路“拉链”问题、改善城市交通,改善居民生活设施、提高城市安全、美化城市景观、协助防涝排涝,是解决城市发展过程中遇到的一些公共基础设施问题的优选方案,相关国家出于客观需求开始建设。此阶段各国的共同特点是国内政局处于恢复或稳定时期,经济恢复或发展速度较快,政府重点推进城市基础设施建设,城镇化水平不高,城镇化率多在50%以下。表1列出了部分较早建设综合管廊国家的时代背景。
二、综合管廊规模化发展:与城镇化发展路径同步,由大城市向新兴城市辐射
综合管廊代表着城市管线的先进敷设方式,建设实施需要较大规模初始投资,涉及利益主体较多,需要政府以较健全的法律法规体系为依托统筹推进;同时,也对规划设计和施工运维有专业技术要求,这决定了大规模开展综合管廊建设需要较强的综合国力作为支撑。日本等地早期管廊建设进程就曾一度停滞。
二战后各国迎来长期和平发展环境,政治制度不断完善,经济持续高速增长,科技创新水平不断提高。城市化速度日益加快,人口迅猛增长,人口和财富向大城市集中,产生了一系列城市问题,如城市住房紧张、交通拥堵、环境恶化、失业人口增长等。同时,西方发达国家一些大城市人口出现郊区化现象,人口与经济活动的分布突破城区界限,向郊区发展。城市规划由封闭式的单一城市布局向多中心的开敞式布局转变,大城市纷纷规划建设副中心、科学园区、科学城等。同时,出现了以中心城市为核心,连同其他毗邻的内地、腹地,形成统一的大城市地区,从人口集中在各城市“点”的形式发展到城市群,伴随新兴产业布局,一些新兴城市崛起,人口规模迅速扩大。发达国家投入大量资金用于城市发展和基础设施建设。例如美国、日本在城镇化率已高于70%和60%的情况下,水、电、气等基础设施建设投资在GDP中的占比始终高于国际标准的上限(5%)(见图4)。
表1 法国、德国、日本最初建设综合管廊的时代背景
图3 法国、德国、日本初建综合管廊时期与城镇化进程的关系
图4 美国日本城镇化率、水电气/固定资本、基建/固定资本随时间变化趋势图
在此背景下,部分发达国家和地区对城市地下空间大规模开发利用,在大城市新区开发、都市副中心建设、城市再开发、产业园区及科技城建设、轨道交通及道路建设等过程中,实施了综合管廊工程。例如,法国在巴黎新城区建设的拉德芳斯新区综合管廊,日本东京临海副都心、幕张副都心、横滨21世纪未来港综合管廊(见图5),新加坡滨海湾地下综合管廊等项目。
图5 京都副都心区位图
同时,综合管廊建设还扩大到人口规模迅速扩大、人口密度较高,区域布局地位重要的新兴城市。如日本千叶新城综合管廊项目、筑波科学城综合管廊项目等。正如日本政府颁布的《共同沟设计指针》序言所述,“特别是近年来,随着人口高度集中的城市公用事业的完善,从有效利用地下空间的角度出发,与道路一体化建设的共同沟事业的发展势头迅猛,不仅限于东京、大阪、名古屋等大城市,例如仙台、广岛、冈山、福冈、熊本等核心城市也开始了共同沟的完善。”如图6所示,序言所述的6个城市人口规模从不足百万人到近千万人口都有分布。其中,仙台市于1889年建市;1955年被定为“综合开发特定地区”;1963年又定为“仙台湾临海新产业城市”,与盐釜组成仙盐工业区,成为东北地区中心城市。二战后整体重建的广岛市处于滨海区域中枢位置,成为链接日本海及四国岛的货物集散中心。马自达、三菱重工、日本制铁所等工业企业云集,成为广岛湾及日本最大的工业城市之一。
图6 《日本共同沟设计指针》所提及城市人口规模(1940年~2000年)
目前,日本中央政府以及各都、道、府、县、市及开发区均建有干线共同沟或供应管共同沟。据日本共同沟工业会统计数据,到2015年,全国约有9000公里左右的缆线共同沟。
三、综合管廊建设发展趋势:全周期规范化、系统化建设管理
20世纪90年代以来,先进国家综合管廊建设呈现出规划设计系统化、规范化,工程技术日臻完善,法律法规体系不断健全、运维管理模式创新等特点。
第一,政府高度重视,管理机制体制明晰,法律法规、标准规范形成制度体系。
第二,充分发挥规划设计的先导作用,根据城市发展的整体情况和城市总体规划需求,统筹规划、集约利用。将综合管廊专项规划纳入城市地下空间系统规划,协调综合管廊与地下轨道交通、城市地下商业设施、快速路等城市基础设施整合建设同步实施。在部分条件成熟的区域构建综合管廊体系。如法国已制定在所有有条件的大城市中建设综合管廊的长远规划;日本东京都心中心区域规划形成了综合管廊网络体系;美国波士顿拆高速路建地下路时,整合建设综合管廊。
图7 东京都心中心部管廊体系
第三,在技术方面,实现多种管线入廊:除广电、通信、电力、工业、给排水、燃气、热力等管线外,还根据管线特性创新敷设方式,发展再生水、垃圾真空收集、片区能源供应管道等特殊管道入廊。国外综合管廊多为圆形结构和矩形结构,老城区一般采取盾构方式形成圆形断面,埋深较深;新区一般采用明挖方式形成矩形断面,埋深较浅。管廊建设已向信息化迈进。
第四,管廊全生命周期运维、管理模式不断创新。在施工建设过程中,按照“百年工程”标准严把管廊建设质量,经历了1995年阪神大地震的大阪综合管廊仍可完好使用。欧洲和日本在投融资、收费、运营等方面形成了各具特色的模式(见表2)。
四、国外综合管廊建设经验探析
经过近200年发展历程,相关先进国家和地区在综合管廊建设方面积累了较为丰富的经验,建立了适合本国国情的管理机制,并配套了较为完善的法律法规和标准规范体系,科学规划管廊建设时序,统筹地下空间交通、商业、市政基础设施建设,工程技术和运维管理经验日臻完善。
表2 各国管廊行业投融资模式
第一,地下综合管廊是解决“城市病”的有效手段,是促进城市可持续发展的绿色发展方式。国际上形成了欧洲模式和日本模式,通过不同的方式将各种主要城市市政管线入廊,并与其他市政设施相互协调配合设置,积累了丰富的经验。
第二,加快立法进程,通过法律制度的完善,把综合管廊建设纳入法治轨道。建设涵盖全面、结构清晰的管廊法律体系;完善规章制度,对工程设计制度、建设与管理经费制度、管理维护制度和收费办法等管廊规划建设中的重大问题加以规范。
第三,加强政府的主导作用,加大资金投入。以立法形式对综合管廊管理体制做出规定,城市人民政府作为地下综合管廊建设管理工作的责任主体,加强组织领导,明确主管部门,建立协调机制;将地下综合管廊建设纳入政府绩效考核体系;建立有效的监督制度,定期对地下综合管廊建设工作进行督促检查。
第四,建立综合管廊标准体系,以标准规范为质量保障、以先进建设理念为导引。完善标准规范体系,加大管廊行业标准规范编制力度;管廊规范中雨水、污水、燃气入廊尚未有明确设置要求,应适当提高管线建设和抗震防灾标准。
第五,强化地上地下空间系统规划,因地制宜统筹管廊建设时序和地域。树立城市系统思维,着眼长远、统筹规划,加快补齐短板,优化地下空间布局,提高运行效率,促进综合管廊的增量、提质、增效。着眼规划的系统性、综合性和前瞻性,实现地下空间利用科学化和效率最大化。在同一城市综合管理规划建设中,因地制宜,建设大、中、小型不同层级的管廊。加大对规划方案的评估审查力度,避免地下空间开发建设不同项目间的冲突和矛盾。逐步形成综合管廊网络,注重管廊周边地块后续开发建设与管廊运维的协调。
第六,加强不同政府层面和各部门之间的协调合作,明确职能职权界定和程序要求,建立有效的联动和监督机制。政府不同层面和相关部门之间注重协调合作,清晰界定职能职权,明确建设程序要求和有效的监督机制。
第七,推进管廊新工艺的推广应用,实现管廊建设标准化和产业化。积极推广应用预制拼装、装配式等新技术,提高工程质量及安全水平。推进绿色材料、工艺、技术等科技集成创新,将大数据、物联网、BIM、GIS、机器人及智慧运维平台等信息化、智能化科技成果集成应用到综合管廊全生命周期建设运维之中。
第八,对城市新城区、老旧城区“因区施策”,分别推进考核。注重协调城市历史文化保护与城市新兴功能之间的关系,在老旧城区结合棚户区改造、道路改造、河道改造、轨道交通等工作同步推进,城市新区新建道路,成片开发区的新建道路必须同步建设综合管廊。
第九,推进工程管理精细化发展,实现规划、建设、运维全过程综合化管理。对地下综合管廊进行系统的规划、建设、运维和安全监督,统一管理。将管廊运维管理前置到设计阶段,系统化、精细化管控综合管廊全生命周期,打造智慧运维平台,集成可持续管廊内部环境技术、集中式数据库解决方案、智能监控技术等,实现集中式绩效管理,对综合管廊进行全过程、全生命周期管理。