中小城市综合管廊建设区域布局评估——以江苏泰兴市为例

瞿婧晶，赵增玉，陆 燕，闵 望

（1. 江苏省地质调查研究院，江苏·南京 210018；2. 自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室，江苏·南京 210049）

基金项目: 泰兴市人民政府与江苏省自然资源厅合作项目“苏中地区重点城镇地质环境调查(泰兴市综合地质调查)”

综合管廊是指将2种及以上的电力、燃气、通信、给排水等市政管线集中布设于城市地下的线状公共隧道设施，是地下空间浅层开发利用的重要形式之一，具有美化城市环境、缓解城市交通、增强城市安全性、节约地上空间的显著优势。综合管廊自欧洲兴起，距今约180余年，历经多年发展，日本成为目前世界上管廊技术最为先进的国家。而我国管廊建设最早可追溯到1958年在北京天安门广场建设的首条综合管廊，当前我国地下管廊建设正处于稳步发展中。

由于大多数城市综合管廊建设还是以试验性建设为主，关于综合管廊区域布局的选择和确定虽然规范上做了定性说明，但在具体实践中大多受人为主观认识的影响，目前尚没有统一的划分标准，国内学者先后结合相关城市特点对此进行了探索研究。从全域考虑走在发展前列的深圳市在管廊布局规划时考虑城市建设开发强度、地质和资源条件等因素，将全区划分成宜建区和慎建区两类，又根据城市建设条件进一步将宜建区划分出优先建设区[1]。福州市综合管廊区位评估时采用一票否决法和层次分析法，从土地开发强度、用地性质、区域建设开发程度、自然条件、历史文化条件五方面出发将管廊建设区位划分成优先建设区、宜建区、适建区、限建区和慎建区五类[2]。部分城市结合规划进一步细化到选线：宜宾市结合组团式城市特点，从宏观（确定建设区域）、中观（确定系统路由）、微观（确定断面位置）3个层次开展规划[3]；泉州市对北峰组团根据管廊类型结合重点基础设施布点，进行片区规划管廊的选线及确定[4]；襄阳市初步选出拟建道路，再进行适宜度评价，最后基于所有道路得到“干线—支线—缆线”三级布局规划[5]；贵州贵安新区在综合管廊适宜性评价的基础上确定了适建区域和路由[6]。

综合管廊优点多但造价高，因此大多先在大中城市优先建设，很多城市都没有相应的管廊专项规划，尤其是中小城市。故本文对中小城市的管廊开发情况进行介绍，并以泰兴市为例对中小城市建设管廊的可行性进行分析。由于管廊区位评估过程相对复杂，如若单纯依赖数学模型，往往容易忽略某些关键指标，无法反映实际情况。本文采用定性定量相结合的特殊因素—多因素综合评价法，将评估指标按照影响程度分类，根据泰兴市实际，从宏观角度出发将泰兴市综合管廊的建设区域划分成优先建设区、宜建区、适建区、限建区、慎建区五类。本次评估依托在泰兴市开展的综合地质调查工作，全区以往调查程度低，本次调查弥补了以往地质调查工作精度低、密度不均匀、资料相对粗糙的缺陷。希望在全区调查基础上开展的综合评估能为泰兴市综合管廊规划决策提供较为客观的依据，为地质调查成果的转化提供技术支持。

1 中小城市综合管廊发展现状

长期以来综合管廊的建设主要集中在大城市及以上规模城市，尚未全面推广和普及。根据统计，2016年全国657个城市中有141个城市开工建设综合管廊。其中：85个大城市及以上规模城市有51个开工建设，开建率达60%；113个中等城市有31个城市开工建设，开建率达27.43%；459个小城市中59个城市开工建设，开建率达12.88%。中小城市开工建设城市数综合占比达到15.73%。2016年综合管廊建设总里程为2005km[7]，其中中小城市管廊建设里程约占全国建设总里程的48.9%，接近一半。截止到2016年，全国已推进了两批（25个城市）综合管廊试点城市的建设，其中9个是中小城市，占试点城市数的36%[8-9]。

以上数据表明，我国很多城市开始尝试建设综合管廊，实现城市基础设施功能优化升级，总体建设规模很大。但受到经济实力薄弱、开发动力和带动条件偏低等条件的制约，中小城市综合管廊规划和开发利用起步相对较晚，开建率相对较低，发展程度相对滞后。随着城镇化进程快速发展，城市规模的扩大及对优质公共基础设施需求的增加，中小城市将逐步成为综合管廊建设大军中的主力。

2 泰兴市建设综合管廊的可行性分析

泰兴市位于江苏省中部、长江下游北岸，隶属于泰州市，是江苏省直管县。作为发展快速的中小城市目前泰兴没有相应的管廊专项规划，故从以下四方面对其建设综合管廊的必要性和可行性进行分析。

2.1 经济基础

至2018年，泰兴市已经连续18年跻身全国县域经济基本竞争力百强县（市）行列，在我国中小城市中经济实力位于前列。2017年全市实现经济生产总值964.07亿元，人均GDP达8.9456万元；2018年实现经济生产总值1050.34亿元，人均GDP达到9.7961万元。据统计分析在发达国家城市地下空间开发与人均GDP存在密切关联，当人均GDP≥5000美元时，可考虑建设综合管廊；人均GDP≥10000美元时，建设综合管廊的条件较为成熟。针对我国的实际情况有分析认为：当人均GDP≥4000美元可开始建设综合管廊，人均GDP≥7000美元具备规模建设综合管廊的经济条件[8-10]。据此认为泰兴具有建设综合管廊的经济实力。

2.2 发展需要

近年来，城市交通拥堵和地下管线多次开挖的现象是包括泰兴在内大多数城市面临的难题。通过建设综合管廊各类管线纳入地下综合管理，不仅能延长管线使用寿命，还能改善由于多次开挖造成的交通问题；此外将管线转移至地下的同时便于老旧管线的扩容和更新改造，便于管线出现问题时的检修，还能更有效的开发利用地下空间、增强城市安全性。“十三五”以来，泰兴综合交通网络建设加快推进，地下空间初步发展，随着城镇化发展，城市规模不断扩大，交通路网规划、地下空间开发等优质公共基础设施将同步发展，修建综合管廊将是大势所趋。

2.3 政策引导

2014年国务院下发的《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见（[2014]27号）》中提出要从科学规划、统筹建设、强化管理、健全法规、落实责任等方面加强对城市地下管线的管理。随后出台的《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知（财建[2014]839号）》中进一步详述了国家对于地下综合管廊试点城市的扶持政策。同年李克强总理在政府工作报告中也提出要将建设综合管廊作为重要的民生工程。同时2015年和2016年国家还先后确定了两批试点城市。泰兴市发布的《泰州市城市地下综合管廊专项规划（2016-2020）》对泰兴也有很好的示范性和借鉴性作用。这一系列政策支持都大大推动了各方建设综合管廊的积极性。

2.4 技术支撑

国内外已有的先进技术、经验为管廊建设提供了丰富的参考。2015年住建部印发了《城市管廊综合工程技术规范》（GB 50838-2015）是我国第一部针对管廊工程的技术规范，为进一步完善综合管廊施工技术提供了要求；BIM等新技术也逐渐融入工程建设当中。这些都为建设更智能更经济更可靠的综合管廊提供了技术支撑。

综上所述泰兴市对综合管廊是有需求也有实力的，本次评估参考了国内外经验，尤其是泰州市相关规范及经验，主要从宏观的角度对泰兴市综合管廊区域布局进行探讨。

3 泰兴综合管廊建设区域布局评估

3.1 评估思路

评估总体思路是根据泰兴实际，建立综合管廊区域布局评估指标体系，采取相互关系矩阵确定指标权重，运用特殊因素—多因素综合评价法,通过对选取的评估指标的定性定量相结合的分析，划分建设区位，从宏观层面提出综合管廊建设区域布局。为实现这一目的，拟将泰兴全区建设区位分类细划成优先建设区、宜建区、适建区、限建区、慎建区五类，各类特征如表1所示。

表1 综合管廊建设区域布局说明表Table 1 Layout of utility tunnel specification

3.2 评估指标分析

评估指标划分成一般因素、特殊因素两类，其中特殊因素又包括限制因素、敏感因素。一般因素包括用地类型、人口分布密度、空间区位条件和地质条件四项，限制因素为历史文化保护情况，敏感因素为生态保护情况。所谓限制因素是指对管廊区位布局有限制性作用，人类活动对其影响较大，解决需要采取特殊技术手段或投入较大财力物力，或者本身就受到相关政策制约，因此存在限制因素的区域不宜优先建设。所谓敏感因素是指对管廊区位布局有决定性作用，受人类活动影响很剧烈，以当前技术手段和经济水平难以处理或代价巨大的，或者本身受到政策禁止的，敏感因素具有“一票否决”权，评估时这类区域原则上直接归为慎建区。选择评估指标时总体遵循的原则是科学性、系统性、代表性。

3.2.1 用地类型

城市综合管廊规划布局与城市用地类型密切相关。例如商业用地、住宅用地等各类管线必然密集而丰富，如果反复开挖既增加成本也容易造成资源浪费及交通压力。因此这类地区对综合管廊存在很高的需求性，如若建设综合管廊取得相应潜在经济效益和环境效益都会较高；工业工地、公用设施等，尤其是新建的工业园区和公共设施区，对管线的需求量也是大且集中的，如若建设管廊将能更好的开发利用地下空间，发挥集约效益；而绿地广场、农业生态用地等对各类管线的需求相对较小，如若建设综合管廊成本高但价值却较低，代价较大。因而将用地功能类型作为确定综合管廊规划布局的重要指标。本次评估以泰兴市市域空间利用规划图（2015-2030）为依据，将全区划分成4类加以表征（见表2）。

表2 用地类型分类表Table 2 Type of land use classification table

3.2.2 人口分布密度

城市人口的总体规模、分布密度和组成结构，对综合管线资源的需求和空间利用方式有重要影响，从侧面也反映了区域内当前的开发强度。其中人口密度大小反映了城市单位土地面积上人均占有空间资源、交通资源和市政设施的数量，人口密度越大，对各类管线需求也越大[11]。因此将人口密度用来表征对各类管线资源需求程度。截止至2018年底，泰兴市户籍人口达117.88万人，依据各乡镇的人口和面积将人口密度等级划分成四类，分别是低密度区（＜500人/km2）中低密度区（500-1000人/km2） 中密度区（1000-2000人/km2）和高密度区（＞2000人/km2）。如表3所示。

3.2.3 空间区位条件

所处空间区位条件是反映居民对市政管线需求的一项重要指标，空间区位等级越高，综合管廊的开发潜力越大，相应的经济价值也越高。《泰兴市城市总体规划（2014-2030）》，全市以“T”字结构规划，形成“一主两副、T字主轴、四区引导”的市域城乡空间结构。因此全区划分成三个级别，一级区域为中心城区，包括济川街道、姚王镇、滨江镇；二级区域为黄桥镇和虹桥镇两副中心，三级区域为北部片区和南部片区，即其他村镇。

表3 人口密度统计表Table 3 Population density statistical table

3.2.4 地质条件

地质条件不仅影响管廊建设期间的建造成本和施工难度，同时影响运营期间的使用费用和运行安全，综合管廊一般设计按使用年限50年，有些重大综合管廊按100年以上考虑，因此地质条件对综合管廊全寿命周期的影响是很大的。主要考虑软土、砂土液化、地下水三个方面。

（1）软土

区内的软土广泛分布。综合管廊的主体一般浅埋在道路下方，覆土深度一般为2～3m，标准断面内部净高不宜小于2.4m[12-13]。据此分析对综合管廊有影响的软土层主要分布在泰兴西南部的滨江镇、虹桥镇一带（见图1）岩性以淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土为主，局部夹粉土粉砂层，土质较不均匀，水平层理发育，含水率高，中高压缩性。该层软土顶板埋深浅，厚度变化较大，工程性质差。在施工过程中可能造成基坑开挖后坑壁难自立、产生侧向变形和剪切破坏的现象，导致支护结构变形或边坡失稳破坏。软土厚度越大，对管廊建设越不利。

图1 浅层软土分布图Fig.1 Shallow soft soil distribution map

（2）砂土液化

泰兴市地下水埋深较浅，饱水的松散-稍密状态的粉土和粉细砂层普遍分布，砂土液化对综合管廊的影响表现在地面开裂、喷水冒砂及导致地基不均匀沉降等方面。根据液化判别，液化砂粉土主要集中在滨江镇部分地区和虹桥镇以南一带，液化等级为轻微—中等（见图2）。

图2 砂土液化分布图Fig.2 Sand liquefaction distribution map

（3）地下水

地下水直接影响岩土体的性状和行为，作为建筑物的环境又影响工程建筑的稳定性和耐久性。地下水对综合管廊建设的影响包括三方面：其一是地下水的腐蚀性：主要是指对混凝土、钢筋和钢结构的腐蚀程度，最终可能导致建筑物不能达到预期使用年限甚至发生严重事故。根据当地经验，区内地下水水质对钢筋混凝土影响一般为微腐蚀性，局部地区具有弱腐蚀性，故评估时不予考虑。其二是基坑流砂、管涌、突涌：由于泰兴地下水埋深较浅，承压含水层广泛分布，水头压力较大，管廊施工时存在基坑流砂、管涌、突涌的可能。其三是托浮作用：潜水产生的托浮作用，可能引发管廊结构破坏，影响施工和结构本身的安全。地下水对综合管廊的影响很大，因而主要从潜水埋深、承压水顶板埋深两方面考虑。根据调查潜水水位埋深一般在1.0～4.0m。现存第Ⅰ承压开采井集中于沿江一带，其中沿江一带Ⅰ承压静水位埋深最低约8m，开采时动水位埋深约16m，其余地区Ⅰ承压地下水位埋深一般在5m以浅。

3.2.5 历史文化保护情况

历史文化是一座城市的根与魂，确定综合管廊建设可行性时必须考虑规划区域是否属于历史文化保护范畴，按照我国文物保护法的精神，历史文化保护区域并不是不能开发，但必须以不影响原有安全和环境为前提，在保护下按照规范审慎开发，防止造成无可挽回的影响和破坏。故将其作为限制因素考虑，包括泰兴文庙、黄桥民居群等。具体参考《泰州市历史文化名城名镇保护条例》列的相关名录。

3.2.6 生态保护情况

一切工程建设，不管内涵功能如何复杂，都应当落实到土地上，符合土地利用规划的布局要求。根据《泰兴市土地利用总体规划（2006-2020年）》修改方案，将全区分成允许建设区、有条件建设区及限制建设区，其中限制建设区主要为基本农田保护区、一般农地区、水域和自然保护区，主导用途是农业生产。因此这部分区域除非特殊情况，不宜进行各类工程建设，故作为敏感因素考虑。包括基本农田、一般农田、饮用水源地、清水河道、天星洲湿地、宣堡镇银杏群落森林公园等。主要依据为泰兴市划定的基本农田范围及生态红线区域。

3.3 评估体系构建

建立科学的评估体系是实现综合管廊建设区域合理布局的关键和核心，基于此，建立的评估体系如图3所示。

图3 综合管廊区域布局评估体系Fig.3 Layout of utility tunnel evaluation system

评估过程中首先根据敏感因素—生态保护情况将其所在区域先列为慎建区，再根据用地类型、人口分布密度、空间区位条件、地质条件和历史文化保护情况这五项评估指标，确定分级标准（表4），利用相互关系矩阵法[14]得到对应权重（表5），计算评估单元的指数，再根据得分标准得到综合管廊建设区域布局区域，最后核对限制因素所在区域是否被列为优先建设区，如若存在降为宜建区，如果不存在维持原先评估结果。

本次评估采用多因素综合评价的方法，其数学模型为：

式中：

S为评估目标等级得分（0≤S≤1）；

n—级指标总数；

m—第i项一级指标下的二级指标总数；

Ci—第i项一级指标权重；

Aij—第i项一级指标下的第j项二级指标的权重；

Bj—第i项一级指标下的第j项二级指标指标的量化值。

表4 评估指标分级标准Table 4 Evaluation index grading standard

表5 评估指标的权重Table 5 The weight of evaluation index

3.4 综合管廊建设区域布局评估结果

通过GIS平台叠加计算，得到了评估单元得分（S），根据S的取值进行区位布局划分（表6），最终结果如图4所示。

表6 评估得分划分表Table 6 Evaluation score division table

其中优先建设区主要位于滨江镇的泰兴经济开发区和虹桥镇的泰兴虹桥工业园区，用地类型以工业用地为主，小部分为商业用地和居住用地。泰兴市总体规划中把这片区域设定为滨江综合发展区，将是今后城市扩张的重点，目前部分区域已经建成，但整体规模尚不成熟，随着开发区的建设和完善，市政管线资源需求量将日益增大，尤其以水、通信、电力、能源等类管线，优先规划建设尤为必要。从地质条件来说，滨江镇局部地区存在液化砂粉土，施工时可采用挖除置换或者人工加密等方法进行防护处理。而虹桥镇一带软土埋深浅厚度大，开挖扰动会导致强度有所降低，对软土应加固处理并加强基坑支护，以消除软土对综合管廊施工的不利影响。

宜建区主要分布于泰兴中心城区和黄桥镇的周边城郊结合部一带，这部分区域城市开发强度较大，与中心城区和镇中心无缝对接，随着城市化的不断扩张城市规模正逐步形成，对综合管廊规划时最好与近期的城建计划相结合。地质条件方面这部分区域开挖深度范围内除表层填土外主要是饱水的砂层，存在流砂管涌的风险，施工时应特别重视地下的控制，做好排水、止水和防水工作。

适建区主要是泰兴主城区和黄桥镇中心区，这片区域是目前泰兴最为繁华的区域，整体开发强度大，已经形成了成熟的城市规模，人口密度较大。如果再进行管廊建设成本高，对生活、交通及环境可能会造成影响，可今后择机而建，最优的方式是结合旧城改造、道路扩宽、轨道交通建设等规划同步进行。

限建区主要位于各级乡镇中心区，这些区域土地开发强度和人口密度都较低，建设综合管廊代价大，建成后所发挥的效益偏低，故暂可不做考虑。

慎建区主要是生态保护区，这些区域一方面可能会由于施工建设对周边环境造成巨大干扰，所产生的不利影响可能是不可逆的，或者当前技术和经济水平，另一方面从政策上来说可能是不被建议甚至禁止的，因此如无必要不建议建设综合管廊。

综合管廊属于一次性基坑开挖、施工建设项目。现有地下管廊施工方法主要分为明挖法和暗挖法。由于管廊造价受埋深影响较大，参考了泰州市地下管廊建设的相关资料，认为泰兴地下管廊应尽量采取浅埋的方式，以明挖法为宜；平面布局于道路红线范围内，线形符合道路平面线形。同时由于泰兴市地下空间正处于发展之中，综合管廊建设不可避免与其他类型的地下工程相遇[15]，因此今后规划中应将综合管廊建设与地下空间规划统筹考虑，即可避免后期各类矛盾的发生，也很大程度上降低综合管廊的投资成本和风险。

图4 综合管廊建设区位分区图Fig.4 Comprehensive location zoning map of utility tunnel

4 结论

综合管廊的建设能有效解决“马路拉链”的现象，有利于城市环境保护，增加城市可持续性。但也存在不可逆性，一旦建成一般很难再改建重建。缺乏合理的布局规划必然会对后期的维护开发造成严重影响。因此采取科学、客观、合理的方式对综合管廊建设区位进行评估分析是极为重要的。

（1）本文结合泰兴实际，通过初步的可行性分析认为，泰兴市经济基础好，发展速度快，有建设综合管廊的需求和实力；当下技术水平较为成熟、国家政策扶持推动，泰兴具备开发综合管廊的潜力。

（2）管廊区位评估时应当考虑评价指标影响的重要性和差异性，本文采取定性定量相结合的特殊因素—多因素综合评价法，将评估指标分成限制因素、敏感因素、一般因素三类分别考虑，这样可以克服对评估指标平均化的认识。最终从宏观角度出发将泰兴市综合管廊的建设区域划分成优先建设区、宜建区、适建区、限建区、慎建区五类，选线布局时应注意与其他地下空间规划的统筹协调，施工时要注意地下水和软土及砂土对管廊建设的影响。