综合管廊规划、设计和施工要点

综合管廊规划、设计和施工

要点

目录

1.前言..................................................1

1.1智慧城市与综合管廊研究背景.........................1

1.1.1智慧城市研究背景..............................1

1.1.2综合管廊研究背景..............................2

1.2智慧城市的发展历史与研究现状.......................3

1.2.1国外智慧城市的发展动态........................3

1.2.2国内智慧城市的发展动态........................5

1.3综合管廊的发展历史与研究现状.......................8

1.3.1国外综合管廊的发展动态........................8

1.3.2国内综合管廊的发展动态.......................15

133国内外综合管廊研究现状对比....................18

1.4综合管廊的研究目与意义...........................20

1.4.1城市建设对市政管线的新要求...................20

1.4.2传统直埋建设存在的问题.......................20

1.4.3综合管廊建设的必然性.........................22

1.5本文研究内容与方法................................23

2.智慧城市研究概况.....................................26

2.1智慧城市的内涵与特征..............................26

2.1.1智慧城市的内涵...............................26

2.1.2智慧城市的特征...............................30

2.2智慧城市的战略意义与发展方向......................32

2.2.1智慧城市的战略意义...........................32

2.2.2智慧城市的发展方向...........................34

2.3智慧城市的层次架构与业务架构......................35

2.3.1智慧城市的层次架构...........................35

2.3.2智慧城市的业务架构...........................37

2.4智慧城市存在的问题与对策..........................42

2.4.1智能城市建设中存在的问题.....................42

2.4.2智能城市发展的对策...........................45

3.综合管廊研究概况......................................47

3.1综合管廊在公共管理部门中的属性定位................47

3.1.1综合管廊设施的属性分析.......................47

3.1.2综合管廊的相关主体分析.......................48

3.1.3综合管廊在城市建设管理决策层中的理念和定位...49

3.2综合管廊的结构体系构成............................49

3.2.1综合管廊的定义...............................49

3.2.2综合管廊的基本网络结构.......................50

323综合管廊的分类................................52

3.2.4综合管廊的主要断面形式.......................54

3.3综合管廊的优缺点..................................56

3.3.1综合管廊的优点...............................56

3.3.2综合管廊的缺点...............................57

3.4综合管廊遭遇的问题与争议焦点......................57

3.4.1综合管廊存在的问题...........................57

3.4.2综合管廊在建设中争议的焦点...................59

3.5综合管廊建设的前提条件和主要对策..................60

3.5.1综合管廊建设的前提条件.......................60

3.5.2综合管廊建设的主要对策.......................61

4.综合管廊在规划中考虑因素分析..........................64

4.1综合管廊规划原则..................................64

4.1.1先规划后建设.................................64

4.1.2近期发展与长期发展相结合.....................64

4.1.3综合管廊规划与其他地下设施规划相互协调.......65

4.1.4与其他地下设施合建...........................66

4.2投资主体.........................................67

4.2.1统一投资主体才有可能统一管理管线.............67

4.2.2统一投资主体须完善综合管线管理制度...........67

4.3综合管廊的成本与效益..............................68

4.3.1成本效益分析.................................68

4.3.2兴建时机.....................................70

4.4综合管廊未来的利用率..............................71

4.4.1已建成综合管廊利用率较低的现状...............71

4.4.2造成利用率低下的原因.........................73

4.4.3对综合管廊利用率预测以及分析.................74

4.5相比直埋管线特殊的技术问题........................76

4.5.1管线收容与相容问题...........................76

4.5.2综合管沟的外部景观问题.......................77

4.5.3综合管沟防灾问题.............................78

5.综合管廊在设计中考虑因素分析..........................80

5.1综合管廊设计基本原则..............................80

5.1.1综合管廊结构性安全性能要求...................80

5.1.2综合管廊防淹措施.............................81

5.1.3综合管廊防火措施.............................82

5.1.4综合管廊防人为破坏措施.......................82

5.2综合管廊主体设计.................................84

5.2.1综合管廊管线收容原则.........................84

522平面设计（协调管线平面位置和节点高程的关系）.•…85

5.2.3纵断面设计...................................86

5.2.4节点设计.....................................86

525横断面设计....................................86

5.3综合管廊的附属构筑物设计..........................87

5.3.1通风口设计...................................87

5.3.2投料口设计...................................87

5.3.3支架及埋件...................................87

5.4综合管廊的附属设施设计............................88

5.4.1通风装置.....................................88

5.4.2供电及照明系统...............................88

5.4.3防水及消防系统...............................89

5.4.4安全警报系统.................................89

6.综合管廊在施工中考虑因素分析..........................90

6.1预制及现浇综合管廊比较............................90

6.1.1施工工期.....................................90

6.1.2土建成本分析.................................91

6.2综合管廊的常用施工方法...........................92

6.2.1明挖法.......................................92

6.2.2浅埋暗挖法...................................93

6.2.3机械顶管法...................................94

6.2.4盾构法.......................................95

6.2.5共同管沟建设中常见的施工工法对比.............97

6.3混凝土的浇筑及养护................................98

6.3.1混凝土的浇筑.................................98

6.3.2混凝土的养护.................................99

6.4综合管廊的防水防渗...............................100

6.4.1预制共同沟接头变形缝设计....................100

6.4.2施工缝设计..................................100

6.4.3预埋穿墙管..................................100

7.结论.................................................101

参考文献..................................错误!未定义书签。

1.刖百

1.1智慧城市与综合管廊研究背景

1.1.1智慧城市研究背景

城市，是人类文明精华的汇聚之地。数千年来政治、经济、文化

和科技的光芒在此交相辉映。然而自20世纪中叶以来，随着世界各

国城市化进程的加速，城市的发展面临着各种挑战：人口膨胀、资源

短缺、环境恶化、公共安全、交通拥堵等问题日益凸现，成为了阻碍

城市发展的主要因素。尤其是进入21世纪后，生态恶化、粮食短缺、

能源匮乏、金融海啸、恐怖主义等问题层出不穷。如何摆脱城市发展

的困境是世界各国城市管理决策者面临的一道难题，这类问题不断蔓

延，主要是由于城市并未发展成为可自我调节并可持续发展的系统。

因此，正如联合国秘书长潘基文指出：“城市发展面临着社会中一些

最紧迫的挑战，从污染和疾病，到失业和住房不足等。但是城市也是

发生迅速剧变的地方，这些剧变在新科技、新技术的推动下不仅成为

可能的，而且在人类社会发展的意料之中。”

未来的城市发展必须走智能化、包容性和可持续发展的道路。智

慧城市的概念也开始逐步萌芽。智慧城市正是在以物联网、云计算等

新一代信息技术取得突破性进展的背景下应运而生，并被认为是解决

城市发展问题的有效途径和未来城市发展的方向。从城市演进路径看,

智慧城市是继数字城市和智能城市后的城市信息化高级形态，是信息

化、工业化和城镇化的深度融合。从城市发展内涵上看，智慧城市是

1

城市经济转型发展的转换器，是一种具有新特征、新要素和新内容的

城市结构和发展模式。为此，自智慧城市理念诞生以来，它便引起世

界各国城市的兴趣。据世界银行测算，一个百万人口以上的智慧城市

的建成，在投入不变的条件下，实施智慧化管理和服务将能增加城市

的发展红利2.5~3倍，这意味着“智慧”可促进实现4倍左右的可持续

发展目标。因此，“智慧城市”这一概念一经推出，就受到世界各国的

广泛关注和高度重视。目前，紧随欧盟、韩国、日本、德国、爱尔兰、

新加坡等国家和地区，以及我国台湾的智慧城市发展步伐，我国也掀

起了智慧城市、智慧项目建设浪潮。“十二五”时期，我国将全面进入

城市时代，城市将成为真正意义上的经济社会主导。城市增长的驱动

因素将由劳动、资本、土地等传统要素转向知识、信息、、技术等创新

要素，城市发展更富有创新活力，城市运行更具“智慧”。作为未来城

市发展的新理念和新实践，智慧城市成为学术界和实业界关注的焦点。

1.1.2综合管廊研究背景

城市中的给水、排水、电力、电信、燃气、热力等市政管线工程，

俗称生命线工程，是维持城市功能正常运转的关键。随着城市化水平

的不断提高，现代城市对市政管线的需求量越来越大。如北京市在近

20年，地下市政管线增加了近十倍，已达36000kmo传统中的各种

市政管线，一般采用直埋或架空的方式进行铺设，必须反复开挖路面

进行施工，严重影响城市的交通与市容，干扰了居民的正常生活和工

作秩序，这种方法已难以满足现代城市发展的需要。

目前，世界上比较先进的做法是采用地下综合管线廊道的模式。

2

地下管线综合廊道（日语为“共同沟”，英文为“UtilityTunnel”）就是

指将两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中，所形成的一种

现代化、集约化的城市基础设施。它可以把分散独立埋设在地下的电

力、电信、热力、给水、中水、燃气等各种地下管线部分或全部汇集

到一条共同的地下管廊

里，实施共同维护、集中管理，统一规划、设计、建设和管理。设有

专门的检修口、吊装口和监测系统。有的城市地下管沟是将市政综合

沟和地下交通系统进行统一规划和建设的现代化的地下基础设施系

统。发展共同沟，已成为城市可持续发展的重要方向。早在十九世纪

末和二十世纪初，法国、日本、德国等国家的城市为合理充分地使用

地下空间，先后采用了综合管沟。迄今在我国，对综合管沟的使用尚

处于发展认识摸索阶段。

1.2智慧城市的发展历史与研究现状

1.2.1国外智慧城市的发展动态

自从温家宝总理在《让科技引领中国可持续发展》讲话中将物联

网列入六大战略性新兴产业后，国内随即掀起一股“智慧城市”、“物

联网”热潮。目前上海、天津、无锡、深圳、沈阳、武汉、成都等地

建立了RFID产业园区，期望能率先发展物联网产业，在“智慧城市”

建设中走在国内前列。统计显示，2009年，中国RFID市场规模已

达85.1亿元人民币，同比增长29.3%,在全球居第三位,仅次于英国、

美国山。

3

①无锡：由于2009年8月温总理在无锡考察时提出了“感知中

国”的理念，无锡在物联网发展方面走在了国内各大城市的前面，先

拔头筹。目前中科院、清华大学、东南大学等二十多家科研单位均在

无锡设立了研究机构，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商也

与无锡政府签约开展传感网络应用技术研究合作。为了更进一步推进

物联网产业发展，无锡同时制定了详细的物联网产业规划，预计未来

十年共投入330亿元资金，建设传感网络产业创新示范基地。

②上海：上海相关部门早在2000年就预见到RFID技术与物联

网未来的广阔应用前景并着手布局。2003年迄今持续支持RFID技

术攻关和应用示范，累计资助金额超过1.7亿元，其技术已在危险品

监控、食品追溯、世博票务、大型赛事及有关行业中大量应用。上海

强大的经济实力、完善的基础设施使得上海在物联网建设方面与其他

城市相比具有得天独厚的优势。

③南京：率先出台了智慧城市建设的专项规划《南京市物联网产

业发展规划》，明确了2010年南京市将推出智能工业、智能环保、

智能交通、智能灾害控制、智能农业、智能公共安全、智能医护、智

能电网等物联网十大应用示范工程，这一系列举措昭示着南京开始加

入智慧经济先机的争夺战。

④武汉：2009年在无锡提出建设“感知中国”中心后，武汉10多

家企业、科研单位联合成立RFID创新技术联盟。2010年武汉市政

府与武汉大学开展合作重点建设以“物联网研究院”等四大项目为代

表的一批高起点、高水平、国际化的研究创新平台。2009年武汉GDP

4

为4560亿元，在内地副省级城市中名列第五，是华中地区最大都市

及中心城市，同时高校林立，科研院所众多，为武汉发展物联网产业

提供有效的技术和人才支持。

⑤深圳：当无锡等城市高调进军物联网时，深圳迅速成立了RFID

产业标准联盟，标志着深圳的RFID产业发展由技术应用向标准研制、

由“企业单干”向“联盟协作”阶段转变。目前深圳已经集聚相关七百多

多家企业，其中RFID环节初步形成了包括RFID芯片设计与开发、

电子标签制造、标签封装设备制造、读写器研发与制造、RFID应用

软件开发、系统集成及咨询在内的产业生态链，其中不乏业界的龙头

企业，如中兴通讯、华为、神州数码、远望谷、先施科技、惠田实业

等。丰富的应用经验，庞大的物联网产业企业集群使得深圳成为了中

国物联网发展的“黄埔军校”，而且深圳拥有雄厚的经济基础和产业基

础，加之政府积极支持，将率先建设具有自身特色的物联网。

⑥重庆：重庆在1999年提出建设信息港，2000年提出建设“数

字重庆”，但是还没有出台针对物联网产业发展的专项规划，其发展

物联网产业的助推力更多是来自各大企业。早在2006年，中国移动

全国M2M（MachinetoMachine,即机器与机器）运营中心就落脚重庆,

形成了电梯监控、车辆控制、企业安防三大成熟应用产品，并已推向

市场商用，发展出七万多终端用户。重庆不但是直辖市，也是五大国

家中心城市之一，未来将承担国内西部发展物联网产业的重任。

122国内智慧城市的发展动态

物联网作为建设智慧城市关键技术，如当年互联网一样具有推动

5

新一轮全球科技和经济浪潮的潜力，很快将在世界范围内掀起一股旋

风。世界各主要经济体纷纷将发展物联网作为应对金融危机、扩大就

业、抢占未来制高点的重要战略［1］。

①美国：作为世界第一经济强国，尽管遭受了2008年惨重的世

界金融危机冲击，但这丝毫不影响美国在新市场方面的计划。奥巴马

就任总统后，积极回应IBM的“智慧地球”概念，并将其上升为国家

战略，这将使美国很多陷入困境的企业看到了全新的希望。无论从基

础设施、技术水平，还是产业链发展程度看，美国在这次新一轮技术

创新浪潮中将走在世界各国的前列，趋于完善的互联网络为其物联网

的发展创造良好的先机。在美国7870亿美元的《经济复苏和再投资

法》中，提出从能源、科技、医疗、教育等方面着手，通过政府投资

减税等措施来改善经济、增加就业机会，带动美国长期发展，其中鼓

励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、网络宽带与医疗三大领

域开展应用。

②欧盟：欧盟围绕物联网技术和应用做出了很多开拓性的工作。

在2009年11月全球物联网会议上，欧盟专家介绍了《欧盟物联网行

动计划》，意在引领世界物联网产业发展。在欧盟较为活跃的是各大

运营商和设备制造商推动了M2M的技术和服务的发展。为了加强政

府对物联网的管理，消除物联网发展的障碍，欧盟制定了一系列物联

网管理规则，并建立一个有效的分布式管理架构，使全球管理机构可

以公开、公平、尽责地履行管理职能。为加深各相关方对物联网机遇、

挑战的理解，欧盟同时还致力于增强机构间协调，共同推动物联网发

6

展，欧盟执行委员会定期向欧洲议会、欧盟理事会、欧洲经济与社会

委员会、欧洲地区委员会等相关机构通报物联网发展情况。

③日本：日本在2004年推出了基于物联网的国家信息化战略,

称作U-Japan。“U”指英文单词“Ubiquitous”，意指普遍存在的，无所

不在的。该战略是希望催生新一代信息科技革命，实现无所不在的信

息社会。U-Japan由日本信息通信产业的主管机关总务省提出，即物

联网战略。目标是到2010年把日本建成一个充满朝气的国家，使所

有日本人，包括儿童和残疾人，都能积极地参与日本社会的活动。通

过无所不在的物联网，创建一个新的信息社会。2010年以来，日本

积极实施UJapan战略，成功完成了追赶世界IT先进国家的赶超任

务。U-Japan战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物之间

的连接。为了实现U-Japan战略，日本进一步加强官、产、学、研的

有机联合，在具体的政策实施上，将以“民、产、学”为主，政府的主

要职责就是统筹和整合。通过实施U-Japan战略，日本希望开创前所

未有的网络社会，并成为未来全世界信息社会发展的楷模和标准，在

解决其高龄化等社会问题的同时，确保其在国际竞争中的领先地位。

④韩国：韩国信息通信产业部在2004年成立了“U-Korea”策略规

划小组，并在2006年确立了相关政策方针。2009年10月，韩国通

过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长

动力，据估计至2013年物联网产业规模将达50万亿韩元。韩国通信

委员会相关人士表示，委员会已经确定了到2012年的目标：通过构

建世界最先进的物联网基础设施，打造未来广播通信融合领域超一流

7

ICT强国。为了实现这一目标，韩国确定了构建物联网基础设施、发

展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等四大领域、

十二项项详细课题。

⑤新加坡：自2006年开始，新加坡实施智慧国2015计划，欲

将新加坡建设成为以信息通信为驱动的国际大都市。在多年的发展过

程中，新加坡在利用信息通信技术促进经济增长与社会进步方面都处

于世界领先地位。在电子政务、“智慧城市”及互联互通方面，新加坡

的成绩更是引人注目。作为东南亚的重要航运枢纽，实施智慧国2015

计划，新加坡注重利用信息通信技术增强新加坡港口和各物流部门的

服务能力，由政府主导，大力支持企业和机构使用RFID及GPS等多

种技术增强管理和服务能力。通过一系列项目和计划的实施，新加坡

已在物联网建设方面走在了世界前列。

1.3综合管廊的发展历史与研究现状

1.3.1国外综合管廊的发展动态

在城市中建设地下管线综合管廊的概念，起源于十九世纪的欧洲,

它的第一次出现还是在法国。自从1833的巴黎诞生了世界上第一条

地下管线综合管廊系统后，至今已经有将近175年的发展历程了。

经过百多年的探索、研究、改良和实践，它的技术水平已完全成熟，

并在国外的许多城市得到了极大的发展，它已经成为了国外发达城市

市政建设管理的现代化象征，也已经成为了城市公共管理的一部分。

国外地下管线综合管廊的发展历程、现状和规划概括如下［2］：

8

①在法国。法国由于1832年发生了霍乱，当时的研究发现城市

的公共卫生系统的建设对于抑制流行病的发生与传播至关重要，于是,

在第二年，巴黎市着手规划市区下水道系统网络。并在管道中收容自

来水（包括饮用水及清洗用的两类自来水）、电信电缆、压缩空气管

及交通信号电缆等五种管线，这是历史上最早规划建设的综合管廊型

式，如图l.lo近代以来，巴黎市逐步地推动综合管廊规划建设，在

19世纪60年代末，为配合巴黎市副中心LADefense的开发，规划了

完整的综合管廊系统，收容自来水、电力、电信、冷热水管及集尘配

管等，并且为适应现代城市管线的种类多和敷设要求高等特点，而把

综合管廊的断面修改成了矩形形式。迄今为止，巴黎市区及郊区的综

合管廊总长已达2100公里堪称世界城市里程之首。法国已制定了在

所有有条件的大城市中建设综合管廊的长远规划，为综合管廊在全世

界的推广树立了良好的榜样。

图1.1巴黎第一条地下管线综合管廊

②在德国：1893年原德国在前西德的汉堡市的Kaiser-Wilheim街,

两侧人行道下方兴建450米的综合管廊收容暖气管、自来水管、电

力、电信缆线及煤气管，但不含下水道，如图1.2o在德国第一条综

9

合管廊兴建完成后发生了使用上的困扰，自来水管破裂使综合管廊内

积水，当时因设计不佳，热水管的绝缘材料，使用后无法全面更换。

沿街建筑物的配管需要以及横越管路的设置仍发生常挖马路的情况,

同时因沿街用户的增加，规划断面未预估日后的需求容量，而使原兴

建的综合管廊断面空间不足，为了新增用户，不得不在原共同沟外之

道路地面下再增设直埋管线，尽管有这些缺失，但在当时评价仍很高,

故在1959年又在布白鲁他市又兴建了300米的综合管廊用以收容瓦

斯管和自来水管。1964年前东德的苏尔市(Suhl)及哈利市(Halle)

开始兴建综合管廊的实验计划，至1970年共完成15公里以上的综合

管廊，并开始营运，同时也拟定推广综合管廊的网络系统计划于全国。

前东德共收容的管线包括雨水管、污水管、饮用水管、热水管、工业

用水干管、电力、电缆、通讯电缆、路灯用电缆及瓦斯管等。

一WKH、____________j

图1.2德国汉堡市地下管线综合管廊

③在西班牙：西班牙在1933年开始计划建设综合管廊，1953年马德

10

里市首先开始进行综合管廊的规划与建设，当时称为服务综合管廊计

划（PlanforServiceGalleries）,而后演变成目前广泛使用的综合管廊

管道系统。经市政府官员调查结果发现，建设综合管廊的道路，路面

开挖的次数大幅减少，路面塌陷与交通阻塞的现象也得以消除，道路

寿命也比其他道路显著延长，在技术和经济上都收到了满意的效果,

于是，综合管廊逐步得以推广，到1970年止已完成总长51公里。马

德里的综合管廊分为槽（crib）与井（shaft）二种，前者为供给管，

埋深较浅，后者为干线综合管廊，设置在道路底下较深处且规模较大,

它收容除煤气管外的其他所有管线。历经40年的论证马德里市政官

员对综合管廊的技术与经济效益均感满意。马德里的综合管廊内所敷

设的电力缆线原被限制在15KV以内，主要是为预防火灾或爆炸，但

随着电缆材料的不断改进，目前已允许电压增至138KV,至今没有

发生任何事故。马德里的综合管廊内敷设管线的内景，如图l-3o

图1.3西班牙马德里地下管线综合管廊

11

④在美国：美国自I960年代起，即开始了综合管廊的研究，在

当时看来，传统的直埋管线和架空缆线所能占用的土地日益减少而且

成本愈来愈高，随着管线种类的日益增多，因道路开挖而影响城市交

通，破坏城市景观。研究结果认为，在技术上、管理上，城市发展上，

社会成本上建设综合管廊都是可行且必要的，只有建设成本的分摊难

以形成定论。因此，1971年美国公共工程协会(AmericanPublicWorks

Association)和交通部联邦高速公路管理局赞助进行城市综合管廊可

行性研究，针对美国独特的城市型态，评估其可行性。1970年，美

国在WhitePlains市中心建设综合管廊，其它如大学校园内，军事机

关或为特别目的而建设，但均不成系统网络，除了煤气管外，几乎所

有管线均收容在综合管廊内，如图l-4o此外，美国较具代表性的还

有纽约市从束河下穿越并连接Astoria和HellGateGeneratioPlants

的隧道(ConsolidatedEdisonTunnel),该隧道长约1554米，高约67

米，收容有345KV输配电力缆线、电信缆线、污水管和自来水干线。

而阿拉斯加的Fairbanks和Nome建设的政府所有的综合管廊系统,

是为防止自来水和污水受到冰冻。Faizhanks系统长约有六个廊区，

而Nome系统是唯一将整个城市市区的供水和污水系统纳入综合管

廊，沟体长约4022米。

12

图1.4美国纽约市地下管线综合管廊

⑤在英国：英国于1861年在伦敦市区兴建综合管廊，如图1-5,

采用12米X7.6米之半圆形断面，收容自来水管、污水管及瓦斯管、

电力、电信外，还敷设了连接用户的供给管线，迄今伦敦市区建设综

合管廊已超过22条，伦敦兴建的综合管廊建设经费完全由政府筹措,

属伦敦市政府所有，完成后再由市政府出租给管线单位使用。

图1.5英国伦敦地下管线综合管廊

⑥在日本：日本综合管廊的建设始于1926年，为便于推广，他

13

们把综合管廊的名字形象的称之为“共同沟”。东京关东大地震后，为

东京都复兴计划鉴于地震灾害原因乃以试验方式设置了三处的共同

沟：九段阪综合管廊，位于人行道下净宽3mx高2m之干管长度270m

之钢筋混凝土箱涵构造。滨町金座街综合管廊，设于人行道下为电缆

沟，只收容缆线类。东京后火车站至昭和街之综合管廊亦设于人行道

下，净宽约3.3m,高约2.1m,收容电力、电信、自来水及瓦斯等管

线，后停滞了相当一段时间。一直到1955年后，由于汽车交通快速

发展积极新辟道路，埋设各类管线，为避免经常挖掘道路影响交通,

于1959年又再度于东京都淀桥旧净水厂及新宿西口设置共同沟；

1962年政府宣布禁止挖掘道路，并于1963年4月颁布共同沟特别措

置法，订定建设经费的分摊办法，拟定长期的发展计划，从公布了综

合管廊专法后，首先在尼崎地区建设综合管廊889m,同时在全国各

大都市拟定五年期的综合管廊连续建设计划，至1997年已完成干管

446公里，较著名的有东京银座、青山、麻布、幕张副都心、横滨、

多摩新市镇（设置垃圾输送管）等地下综合管廊，如图1.5。其它各

大城市，大阪、京都、各古屋、冈山市、爱知县等均大量的投入综合

管廊的建设，至2001年据统计日本全国已兴建超过600公里的综合

管廊，在亚洲地区名列第一。迄今为止，日本是世界上综合管廊建设

速度最快，规划最完整，法规最完善，技术最先进的国家。

14

图1.6日本东京地下管线综合管廊

⑦在瑞典：瑞典斯德哥尔摩市在二战期间原已经建造一条30公

里长，直径8公尺之管沟原意为民防用，二战后着重于地下管沟的建

设，每年利用共同沟收容了自来水管，雨水管、污水管、暖气管及电

力、电信之服务性管线，成效良好，又陆续建造了25〜30公里，如图

l-7o

图1.7瑞典斯德哥尔摩地下管线综合管廊

1.3.2国内综合管廊的发展动态

①在台湾地区：在台湾，综合管廊也叫“共同管道”。台湾地区

15

近十年来，对综合管廊建设的推动不遗余力，成果丰硕。台湾地区自

1980年代即开始研究评估综合管廊建设方案，1990年制定了“公共

管线埋设拆迁问题处理方案”来积极推动综合管廊建设，首先从立法

方面进行研究，1992年委托“中华道路协会”进行“共同管道法立

法的研究”，2000年5月30日通过立法程序，同年6月14日正式公

布实施。2001年12月颁布母法施行细则及建设综合管廊经费分摊办

法及工程设计标准，并授权当地政府制订综合管廊的维护办法。至此

台湾地区继日本之后成为亚洲具有综合管廊最完备法律基础的地区。

台湾结合新建道路，新区开发、城市再开发、轨道交通系统、铁路地

下化及其它重大工程优先推动综合管廊建设，台北，高雄、台中等大

城市已完成了系统网络的规划并逐步建成。此外，已完成建设的还包

括新近施工中的台湾高速铁路沿线五大新站新市区的开发。到2002

年，台湾综合管廊的建设已逾150公里，累积的经验，足可供我国其

它地区的借鉴。

②在北京：地下综合管廊对我国来说是一个全新的课题。第一条

综合管沟于1958年建造于北京天安门广场下，比巴黎约晚建125年，

鉴于天安门在北京有政治的特殊地位，为了日后避免广场被开挖，建

造了一条宽4.0m,高3m埋深7〜8m长1公里的综合管沟收容电力、

电信、暖气等管线，至1977年在修建毛主席纪念馆时，又建造了相

同断面的综合管廊，长约500米，如图1.8。

16

图1.8北京中关村地下管线综合管

③在天津：1990年天津市为解决新客站处行人、管道与穿越多

股铁道而兴建长50m,宽10.0m,高5.00m的隧道，同时拨出宽约

2.5m的综合管廊，用于收容上下水道电力、电缆等管线，这是我国

综合管廊的刍型。

④在上海：1994年在上海浦东新区张杨路人行道下建造了二条

宽5.9m,高2.6m,双孔各长5.6公里，共11.2公里的支管综合管

廊，收容煤气通信、上水、电力等管线，它是我国第一条较具规模并

已投入运营的综合管廊，如图1.902006年底，上海的嘉定安亭新镇

地区也建成了全长7.5公里的地下管线综合管廊。另外在松江新区也

有一条长一公里，集所有管线与一体的地下管线综合管廊。

17

图1.9上海浦东新区市地下管线综合管廊

⑤在广州：2003年底，在广州大学城建成了全长17.4公里，断

面尺寸为7mX2.8m的地下综合管廊，也是迄今为止国内已建成并

投入运营，单条距离最长，规模最大的综合管廊［2］。

1.3.3国内外综合管廊研究现状对比

自我国改革开放以来，经济得到了快速发展，综合国力得到了大

幅提升，人民的生活水平得到了极大的改善，随之而来的是市民对城

市环境的要求也越来越高，这就进一步推动了作为政府管理部门中的

城市建设决策层要建设地下综合管廊的决心和信心。但十多年来，我

国在对综合管廊的研究和实践方面还处于起步阶段，相比国外一百多

年的历程，我国无论是在投资规模、建设技术、资金筹措、管理模式

等方面还有很大的差距。主要体现在以下几方面：

①建设规模：总体来看，国内目前已建综合管廊的总长度还不足

百公里，规模尚小，与西方发达国家中的规模相比还有很大差距，与

台湾地区近200公里和日本的600多公里的规模相比，差距更大，这

18

就可以看出中国城市地下综合管廊潜在的市场规模还很大，一旦时机

成熟，综合管廊就会以超常规的速度发展的。另外在综合管廊的使用

功能上，国外已经对它如何满足城市各类管线的集中敷设的技术研究

已很成熟，除了传统的电力、电信、自来水管线以外，还可以把燃气

管道、污水管道、垃圾输送等各种设施共同布设在内。而国内对这方

面的研究还刚起步，除了电力、通讯、自来水和热力管道外，其他城

市管线基本还不能同时敷设在内，因此在综合功能的研究上，国内还

有很长路要走。

②建设技术：由于地下综合管廊在国外已经有很成熟的建设经验,

但在国内这方面的研究还刚开始，主要有：规划技术，规划中相当重

要的是准确地预测管线的未来需求量使地下综合管廊在规划寿命期

内能满足服务区域内的管线需求，在推定未来需求量时，应该充分考

虑社会经济发展的动向、城市的特性和发展的趋势。设计技术，地下

综合管廊的设计在国外发达国家都有相关的设计规范，已形成比较成

熟的技术，但目前国内还没有相关规范，在实践中都是借鉴国外的技

术。但是，由于在管线特性、施工技术、材料性能以及地质条件等方

面各个国家之间都存在差异，因此，在设计上还是得按照我国的现状

特点，研究制定相关设计规范以实现对我国地下综合管廊设计的标准

化管理。施工技术，在国外，地下综合管廊的本体工程施工一般有明

挖现浇法、明挖预制拼装法、盾构、顶管等，而从国内已建的地下综

合管廊工程来看，多以明挖现浇法为主，因为该施工工法成本较低，

虽然其对环境影响较大，今后随着地下综合管廊建设的推广，施工工

19

法也会趋于多样化，地下综合管廊与其他地下设施的相互影响也会加

大，对施工控制也会逐渐提高要求，因此研究相关技术已成为了当务

之急⑵。

1.4综合管廊的研究目与意义

1.4.1城市建设对市政管线的新要求

传统的直埋建设方式，主要把市政管线布置在城市道路下，占用

的是地下浅层空间资源，道路及管线工程建设难度小，工程投资低,

工程建设周期短，易于实施。但管线事故或新增管线会造成破路施工

的情况。综合管廊指的是将地下落类市政管线集中容纳于一体并留有

供检修人员行走通道的隧道结构，主要适用于交通流童大、地下管线

多的重要地区。综合管廊也布置在城市道路下，可以让出地下浅层空

间,道路及管廊工程建设难度及工程投资高，工程建设周期相对较长。

综合管廊内定期检查，防止重大事故发生，维修或增加管线只需从预

留的检查口进人。

1.4.2传统直埋建设存在的问题

传统的直埋建设存在很多的问题，主要包括［3］：

①脆弱的安全：直埋的市政管线经常受到外力的影响，出现事故,

影响城市交通和居民的日常生活。随着城市规模的扩大，多种功能的

聚集，城市对市政基础设施的依赖性在加强，对市政基础设施自身的

安全性及供应的可靠性均提出了很高的要求。供应的中断将影响城市

职能的发挥，市政基础设施（易嫌、易爆危险的）的安全问题，会引

20

发灾害与次生灾害，使人民群众的生命财产受到损失。这样的例子有

许多。例如，2006年2月18日下午，京石高速公路良乡机场出口南

800m处，为良乡新城供气的天然气管，因液化石油气管线开挖施工

损坏，造成天然气泄漏。事发地点临近京石高速公路，交通部门及时

实施交通管制，周边部分群众也被紧急疏散。同时泄漏管道紧挨陕京

一线天然气管线，因此华油天然气公司派人轮流监测干线情况，防止

管道受影响。幸运的是该事故没有造成更大的损失，否则会造成人民

群众生命财产极大的损失，同时会波及到陕京一线的安全，严重影响

全市天然气供应。2006年4月20日，大屯路与北辰东路路口的西侧，

一直径2.2m的水管因施工影响涌水。一度致使该地区路面积水深达

30cm,北辰东路、大屯路交通中断。

②存在反复开挖：直埋方式建设的管线设施，在管线更新和新增

其他市政管线的时候，需要开挖城市道路（参见图1.10）,加剧了交通

的拥堵，也影响了城市环境及景观，给城市效能及人民生活造成影响。

图1.10直埋式管线开挖示意图

21

③不利于浅层地下空间的商业开发利用：近十年来，城市规模持

续增长，中心城区功能过度聚集，规划地面空间容量趋于饱和，城市

地下空间开发利用已成为城市经济发展的需要。在地下空间的开发利

用中，利用价值高的是浅层（地表至地下10m）空间，这是人员活动最

频繁的地下空间，主要安排商业服务，交通集散等功能。而直埋方式

敷设的市政管线，占用了城市道路下10m的浅层地下空间，割裂了

浅层地下空间的连续性，对区域性地下空间的利用造成不利的影响。

④对重点地区建设的影响（历史文化保护区）：历史文化保护区主

要集中旧城内，历史文化保护区要求必须对其历史文化、传统风貌、

民族地方特色进行保护，并且要改善、提高保护区内生活、环境质量

及市政基础设施的现代化水平。但是旧城内的胡同比较窄，一般在

5m左右，没有足够的空间，采用直埋方式安排下所需的市政管线，

影响了现代化水平的提高。

143综合管廊建设的必然性

①经济发展达到地下空间大规模发展阶段，综合管廊建设不可避

免:根据国际上发达国家地下空间开发利用的情况,在人均GDP1000

美元至3000美元的阶段，是城市地下空间大规模开发利用的初始阶

段。中国大多数一线城市到2020年，预计人均GDP达到3000美元

以上。在此期间，必然会有大量的地下空间进行开发利用，作为利用

形式之一的综合管廊，将随地下空间的开发而大量出现。

②城市建设的要求：对一些重要地区，重要的商业区、商务区、

重要的交通设施站点，要求土地利用效率要求高，要进行地下空间的

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综合开发利用。这些地区对浅层地下空间的开发利用要求高。要求形

成立体化交通系统，形成地下人行系统，并要求将地下车库尽可能连

通，以减轻地面交通压力。同时将地面上的各个商业网点通过地下通

道相联通，形成商业网络，便于通行和购物。由于这些区域人群流动

性很大，对公交系统（尤其是地铁）依赖较强，应方便人流换乘。还要

注重通风和自然光引人，从而提高环境舒适度。总之，这些地区将建

设成为集人流集散、商业、办公、停车、娱乐、餐饮等为一体的综合

区域。直埋管线的建设将占用浅层地下空间，割裂了区域内的联系,

影响土地的利用价值。因此,综合管廊的建设成为必然的选择。同时一，

在历史文化保护区的保护也要求建设综合管廊以提高市政基础设施

的现代化水平。总之，古老与现代的城市，均需要建设综合管廊。

③综合管廊技术标准的不断完善：虽然，国内综合管廊的建设刚

刚起步，没有统一的技术规范。但是，在国际上已经经过了10多年

的发展，工程难题已经被攻克，规范设计标准已经成熟。建设中遇到

的工程问题，以国内的技术水平均可以解决。随着工程数量的增加,

工程经验的不断总结，以及不断加强向国际先进经验的学习，适合中

国国情的综合管廊建设的技术标准必将完善，为综合管廊建设提供技

术支撑［3］。

L5本文研究内容与方法

在目前的综合管廊从规划设计到设计运行整个过程中，并没有一

个规划化得流程，导致在施工中浪费大量成本，在运行中也不能达到

23

规划的要求，造成大量人力和物力的浪费。本文主要介绍智慧城市的

概念、在智慧城市中综合管廊的概念以及智慧管廊在规划、设计和施

工中需要考虑的因素，希望为建设一个综合管廊的信息平台提供初步

的资料和思路。

本文首先介绍了智慧城市的概念，叙述了智慧城市在国内外的研

究现状，从智慧城市的内涵和特征、战略意义和发展方向、层次架构

和业务架构、问题与对策做了简要的叙述。其后，本文又介绍了在智

慧城市建设中的综合管廊的概念，讲述了综合管廊至今为止在国内外

的发展动态，从综合管廊的属性定义、结构体系的构成、综合管廊的

优缺点、存在的问题和争议焦点、建设的对策做了叙述。

为了建设一个综合管廊的信息平台，首先必须了解综合管廊在规

划设计到施工运营不同阶段中需要考虑的各个因素。故本文对综合管

廊在规划、设计、施工三个阶段的主要因素做了详细的介绍。在规划

阶段，首先要明确综合管廊的投资主体，再此基础上考虑管廊的成本

和效益，确定合适的兴建时机，对综合管廊的利用率必须要有精确地

分析，以免导致建成后利用率过低的现象。除此之外，在规划中，还

需要考虑相比一般直埋管线的技术问题，其中包括管线的相容问题、

管廊外部景观的处理问题、以及防灾等问题。在设计阶段，主要考虑

因素包括主体设计和附属构筑物的设计，主要包括平面设计一、断面设

计、节点设计、通风装置、供电系统、防水系统和信息监控系统。在

施工阶段，主要需要考虑了预制式和现浇式综合管理的施工成本和工

期，采用哪种合适的施工方法等问题。本文希望可以为综合管廊信息

24

建设系统提供初步的资料，在这些需要考虑的因素上，具体分析得到

一个综合管廊的系统化得信息平台。

25

2.智慧城市研究概况

2.1智慧城市的内涵与特征

智慧城市是指在城市发展过程中，地方政府为行使经济调节、市

场监督、社会管理和公共服务的职能，充分利用物联网和互联网等信

息通讯技术，智能地感知、分析和集成城市所辖的环境、资源、基础

设施、公共安全、城市服务、公益事业、公民、企业和其他社会组织

的运行状况，以及它们对政府职能的需求，并做出相应的政府行为。

智慧城市的目的是形成城市系统运转的良性循环，以创造一个更好的

生活、工作、休息和娱乐的城市环境。智慧城市要求每个核心系统都

达到智慧运行的程度，六大核心系统之下有具体的子系统；核心系统

及其子系统的建设，不是孤立的，而是相互联系的。

2.1.1智慧城市的内涵

“智慧城市”的兴起，最早起源于IBM的“智慧的地球”这一

愿景。2008年IBM提出重大社会发展理念：“智慧的地球”。认为

世界的基础正在向智慧的方向发展，可感应、可度量的信息源无处不

在，互联网的平台让这一切互联互通，让一切变得更加智能。“智慧

地球”提出以更加智慧的方法，通过新一代信息技术改变人们交互的

方式，提高实时信息处理能力及感应与相应速度，增强业务弹性和连

续性，促进社会各项事业的全面和谐发展。“智慧地球”既是人类美

好的愿景，它从更加人本的视角审视今天的IT产业，使我们的技术

因而更加有“生命感”，同时也是全球金融危机背景下，世界各国寻

26

求新的经济增长点，抢占未来科技革命制高点的必然选择。因此，“智

慧地球”的理念一经推出，就引起来包括美国总统奥巴马在内的世界

各国领导人的高度关注，一时间“智慧城市”、“智慧交通”、“智

慧家居”、“智能电网”等概念风起云涌。而“智慧城市”作为“智

慧地球”的基本特征，自然成为世界各国关注的焦点。

我们认为智慧城市［5］有广义智慧城市和狭义智慧城市之分。广

义智慧城市是一种新兴的社会形态，代表人类对城市发展未来的梦想

和一种理念，是人类信息化发展的高级阶段，它给人展示的是一种集

约的、绿色的、智能的、可持续的、和谐的一种生产方式和生活生活

方式，它要求城市的管理者和运营者把城市本身看成一个生命体。因

此，它在“智慧”的路上的永无止境的，是城市发展的最终形态。而

狭义的智慧城市是指：以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽

带网等网络的多样化组合为基础，更加广泛深入地推进基础性与应用

型信息系统开发建设和各类信息资源，把已有的各种生产要素优化组

合，从而以更加精细和动态的方式管理生产和生活，形成技术集成、

综合应用、高端发展的现代化、网络化、信息化、智能化城市。它具

有更全面灵活的物与物、物与人、人与人的互联互通和相互感知能力,

更高效安全的信息处理和信息资源整合能，更科学的监测、预警、分

析、预测和决策能力，更高水平的远距离控制执行和智能化执行能力,

更协调的跨部门、多层级、异地点合作能力，以及更强的创新发展能

力，是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智

慧生活等为主要建设内容，以实现经济社会活动最优化的城市发展新

27

模式和新形态。

智慧城市是“数字城市”的延续和发展随着城市化进程的推进，政

府面临着城市规划调整、产业转移、旧城改造、人居环境提升、内部

空间重构等种种问题，对城市快速反应，综合协调，精准控制等方面

的能力提出更高的要求，以提高城市的管理水平和服务质量。这就需

要涵盖城市经济、社会、文化、卫生、教育等众多领域，建立一个集

经济调节、市场监管、社会管理和公共服务等综合信息为一体的“智

慧"化信息系统。可以说，智慧城市是数字城市的高级阶段，相比数

字城市，智慧城市则有更高层次的要求、更丰富的内涵和更宏伟的目

标。“智慧城市”不仅仅“数字城市”的简单升级，而是处于不同历

史阶段的城市发展体现。智慧城市不仅只是城市基础设施的信息化或

简单的智能化，还应是以城市的可持续发展和人们生活实际需求为关

注点，将先进的信息技术与科学的城市建设理念相结合，数字城市的

基础上，更加强调整合、协同与互动。

智慧城市是知识经济进一步发展，信息资源日益成为重要生产要

素的表现知识经济进一步发展的背景下，城市经济的主体产业是信息

产业、制造业和服务业逐步一体化，提供知识和信息服务成为社会经

济的主流；知识经济的背景下，城市劳动生产率是知识生产率，城市

管理的重点为知识，即研究、开发、教育、职工培训等内容，其生产

方式为柔性生产的分散化劳动。在知识社会，信息革命开创了以信息

资源为关键要素的知识经济，第一个是信息处理和传播方式的巨大进

步，第二个是先进的信息处理和传播方式的广泛普及化应用，第三个

28

是由此对社会面貌、社会状态、社会结构和社会体制的全方位、综合

性和全局性的改造。基于以物联网、云计算为代表的新一轮IT技术

创新变革和知识经济的深入发展，构建城市发展的智慧环境，形成基

于海量信息和智能处理的新的生活、产业发展、社会管理等模式，面

向未来构建一种全新的城市形态，即为智慧城市。

智慧城市是信息技术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信

息化和智能化城市智慧城市是以互联网、物联网、电信网、广电网、

无线宽带网等网络的多样化组合为基础，更加广泛深入的推进基础性

和应用型信息系统的开发建设，更加广泛深入的推进各类信息资源开

发利用，扩大现代IT技术在各类事务中应用范围，通过信息技术渗

透到人的生活的全过程衣、食、住、行、游、娱、工、学、医渗透到

经济、社会、文化、政治、生态、军事活动的全过程，促进人工智能

(AI)和人的智慧(HI)在城市范围内最大限度的集合。从而形成信息技

术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信息化和智能化城市。

智慧城市是信息化向更高阶段发展的表现，具有更强的集中智慧

发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新发展、持续发展及

和谐发展能力。智慧城市通过更全面灵活的物与物、物与人、人与人

的互联互通和相互感知能力；更高效安全的信息处理和信息资源整合

能力；更科学的监测、预警、分析、预测和决策能力；更高水平的远

距离控制执行和智能化执行能力；更协调的跨部门、多层级、异地点

合作能力，从而实现城市更强的创新发展、持续发展及和谐发展能力。

29

2.1.2智慧城市的特征

IBM认为智慧城市具有31特征，即感知化(Instrumented)、互联

化(Interconnected)和智能化(Intelligent)[5]：

①基于透彻感知的物联化(Instrumented)o透彻感知是指，一

方面智慧城市物联网的感知手段超越了一般性的传感装置，如传感器、

无线射频识别标记(RFID)、GPS,监控摄像、手持终端、数码相机

和手机等，包括任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设

备、系统或流程；另一方面，感知的客体更加丰富，包括从人的血压

到公司财务数据的生理和社会活动。物联化是指城市公共设施物联成

网，物联网实现“无所不在的连接“(PervasiveConnectivity),对城

市核心系统实时感测。

②更全面的互联互通(Interconnected)。物联网信息通过各种形

式的高速和高带宽的通信网络工具进行互通互联，进行交互和多方共

享。智慧城市系统中，物联网和互联网系统完全连接融合，将数据整

合为城市核心系统的运行全图，城市参与者可以对自然环境和城市运

行情况进行实时监控，从全局角度分析并解决问题；同时分析的高度、

远程协作的广度大大增强，改变了城市运作方式。

③全面升级的智能化(Intelligent)。超级计算机的运算速度已经

突破1petaflop,未来渴望达到1OOOpetaflop(1petaflop等于每秒1千

万亿次运算，也称1000兆；1000petaflop每秒100万万亿次运算，

也称100万兆)，应用最先进的云计算技术和数据挖掘等数据处理技

术，整合和分析海量的跨地域、跨行业和跨职能部门的数据和信息，

30

并将特定的知识应用到特定的行业和场景，制定特定的解决方案，更

好地支持决策和行动。

智慧城市的特点也可以概括成透彻感知、全面互联、深度整合、

协同运作、智能服务和激励创新。但从智慧城市建设的过程和实践来

看，智慧城市的建设过程还具有以下特征：

①宽带经济：宽带经济是以宽带连接为基础，是一种以数字化协

作和跨时区跨文化合作的经济，它开放了市场、促进了生产力、创造

了就业、提高了生活水平。宽带经济是智慧城市的基础，宽带为偏远

小城市从经济外围转移到经济中心提供了机会。它使小公司成为国际

性出口公司——业务包括技能和知识的出口，它可确保偏远地区的学

校获得最新的信息工具和参考资源。它