综合管廊维护管理（精选6篇）
第一条 为规范苏州工业园区市政综合管廊维护管理，确保管廊安全有序运营，特制定本办法。
第二条 本办法所称的市政综合管廊（以下简称“管廊”），是指设置于地下、用于容纳市政管线及其附属设备的建筑物。
市政管线主要包括给水管道、电力电缆、通信电缆、供热管道、供冷管道等；附属设施包括用于维护管廊正常运行的照明、通风、排水、消防、监控系统等。
第三条 园区城市管理局是管廊运维的行政监督主管部门，负责对建成管廊的验收接管和运维监管工作。
第四条 园区城市管理局委托中新苏州工业园区市政物业管理有限公司（以下简称“园区市政物业”）对建成移交的管廊行使管理职责。主要职责为：
（一）负责对建成管廊设施设备进行普查、登记；
（二）负责制定管廊养护标准和要求，并通过市场公开招标方式确定管廊管养承包单位，按照养护标准和要求对管养承包单位进行日常管理、考核和指导。对管养承包单位的管养工作进行不定期巡视检查，每周检查不少于三次，发现问题责令及时整改，确保设施设备安全正常运行，并根据巡视情况填写《园区市政物业管廊日常维护考核评分表》，考核结果作为结算养护经费和评价服务质量的依据；
（三）对管线迁入（出）进行前期方案初审及后期施工验收；
（四）制定管廊应急预案，落实应急设备、物资、人员等，并定期组织管养承包单位和管线权属单位进行应急预案演练；
（五）协调管廊内管线权属单位的相关工作。
第五条 管养承包单位负责管廊日常养护工作。主要职责为：
（一）根据管养要求配备机电、消防、维修电工等专业技术人员并持证上岗；
（二）建立安全生产责任制，执行安全巡查制度，做好安全保障工作；
（三）做好管廊附属设施的维护检修工作，保持管廊环境整洁、设施设备状态良好；
（四）规范管理，建立值班、巡视、维护、维修等管理制度；
（五）管廊内发生险情无法处理时，及时启动相应的应急预案；
（六）配合业主定期进行应急演练；
（七）协助管线权属单位施工、巡查和维修。
第六条 管线权属单位负责对权属管线的迁入（出）、巡检及维修工作。主要职责为：
（一）编制并落实管廊内管线的维护和巡检工作计划，并报管养承包单位备案；
（二）管线的迁入（出）按照“先申请、后审批、再施工”的流程执行，报园区管委会同意后实施，实施管线迁入（出）严格执行相关安全技术规程及消防规定；
（三）制定管线安全事故应急方案，并报市政物业公司备案；
（四）进入管廊须遵守管廊运营管理要求；
（五）管廊内的管线发生故障需要挖掘城市道路进行紧急抢修的，管线权属单位应当及时通知市政物业并书面报告园区城市管理局。同时市政物业通知其它管线权属单位派专人现场监督，直至验收合格。并在发生故障3日内按照规定补办相应手续。
第七条 管养承包单位须加强巡视，一旦发现在管廊及其周边区域（管廊红线外20米内）从事可能危害管廊安全的作业，及时报告市政物业，并要求作业单位向园区城市管理局提出书面申请，同时提交施工方案及安全保护措施，签订安全责任书，经批准后方可施工。
第八条 对违反本办法规定的相关责任单位，由园区城市管理行政执法部门责令限期改正，并依照相应法律法规进行。
被考察综合管廊建设资金的运营模式在投资方面，五处被考察综合管廊都采用了政府投资的模式。投资主体是纯国有性质，由政府直接投资或以国有公司为载体，资金通常来源于三方面：政府财政无偿投入、经营资源融资（如佛山杭州以土地批租为重点，广州大学城和园区月亮湾以集中供冷供热运营来补偿）、政府主导的负债融资（如银行贷款），各管线单位基本没有参与到综合管廊的投资中来。管线投资除供电外，一般由管线权属单位自理。供电部门一般不投资电缆，大学城管廊内的110KV电缆由供电部门出资铺设是个别情况。在建成以后的管理方面，我们总结类为三种模式：
1、模式一：广州模式
广州模式是管廊由国有公司委托专业的物业公司管理。
1）广州大学城
大学城管廊作为市政基础设施的一部分由政府主导建设。由财政拨款，建成以后作为资 产注入广州大学城投资经营管理有限公司（国有公司）。该公司的主要业务是大学城经营性 和准经营性市政公用设施、公共服务设施和高校后勤基础设施以及在大学城城市公共资源范 围内相关项目的投资、经营管理及资本运营。公司投资项目涉及大学城的能源供应、市政设施和商业设施。如分布式能源系统、中水厂、信息枢纽等。公司主业是大学城供冷供热系统和中水系统经营，是盈利的。在共沟管理方面，一直处于亏损状态。大学城投资经营管理有限公司再委托广钢下属的一个机电设备公司进行管廊管理。管理人员约二十多人，实行24 小时三班两倒。每年用于维护管理的收费约万元。其中人工100多万，电费
1 地下综合管廊监控系统架构、存在的问题及解决方案
1.1 系统结构
智能型地下综合管廊分布式综合监控系统采用分层结构,整个系统由监控中心、设备站、地下综合管廊、隧道外五部分组成。
采用高可靠性的系统体系结构,关键设备可根据需要扩展为主备冗余方式,采用分布式的系统体系结构,在地下综合管廊内分布若干个控制中心,独立完成区域内设备的监测控制任务,在极端情况下,各控制中心能独立工作,最大限度地保证隧道内人身和设备的安全。
监控中心(设备站)位于城市市政综合服务中心(政府把各个市政管理单位集成出的新服务部门)内,监控管辖范围内所有地下综合管廊及其内部各系统的运行状态,并根据要求和规定的通信规约和上位监控中心进行连接,进行数据上传和接收上级操作指令。根据需要,可配置电视幕墙、操作员站、电话坐席、服务器、磁盘阵列、打印机等设备。监控中心的监控信息网采用100M以太网络,工作人员通过操作员站人机界面,实时显示被监控对象工作数据,并发送指令控制相关设备的动作,并具备同第三方系统互联互通的能力。
设备站内放置操作员/工程师站、网络交换机、服务器、磁盘阵列、坐席电话、光网控制器等设备,提供光纤测温、载流量分析、局部放电、电缆故障精确定位等独立系统的数据接入接口。站内采用100M以太网络,通过操作员站人机界面,实时显示被监控对象的状态数据,并发送指令控制相关设备的动作。通过工程师站对远方隧道内的在线监测设备进行参数配置、软件升级和状态诊断。通过光网控制器采用EPON智能光网技术实现设备站与隧道内设备间的数据通信功能。智能光网为无源光纤网络,不受现场环境或电磁干扰的影响,传输速率可达1.25Gbps,具备远距离的传输能力。
公网用户:可根据用户需求配置,在设备站或监控中心设置公网用户访问端口。为保证信息安全,公网访问端口可根据需要采用硬件或软件方式设置为开放或断开状态。
地下综合管廊:配置有EPON光网终端、过程控制器、智能前端等设备,与隧道内各个子系统连接,监控隧道内各子系统的状态信息。并提供视频监控系统、应急通信系统等的网络通信接口。EPON光纤网络作为隧道内的高速数据通道,采用标准的以太网口,可供第三方设备使用。
隧道外:在不具备敷设有线通信光纤系统的区域,采用无线传输方式进行数据通信,利用2G或3G的电信、移动公网,采用通信包月方式传输数据,在监控中心安装无线数据接收设备,并将数据传输至服务器。
系统结构如图1所示。
1.2 隧道内设备防水、防腐解决方案
地下综合管廊内空气湿度大,腐蚀性强,根据实际运行经验,常规防护等级设备在隧道环境下使用寿命会明显缩短。另外,由于极端天气情况经常出现,城市排水系统建设滞后,经常会出现城市内涝现象,地下综合管廊被淹事故时有发生。
为降低使用、维护成本,提高产品的寿命,降低极端情况对设备造成的损失，非常有必要对产品的防护进行研究,提出合理的解决方案。
1.3 系统电源解决方案
电源系统的稳定可靠是智能型电缆隧道分布式综合在线监控系统可靠、稳定工作的前提。应根据电缆隧道在线监控项目的现场条件,制定稳定、可靠、满足系统运行条件要求的供电解决方案。
电缆隧道因建设时间的不同,隧道内供电现状差别很大。需根据实际情况制定切实可行的供电解决方案。
为适应电缆隧道内空气湿度大、腐蚀性强的特点,所有隧道内电源及相关装置均采用IP68等级的防水防腐设计。
智能型电缆隧道分布式综合在线监控系统的供电解决方案,分为设备站内和隧道内两个部分。
1.4 设备站内供电解决方案
设备站内设备运行环境比较好,采用站内的交流电源供电。为提高供电的可靠性,采用双路220V交流供电方案,一路取自站用电瓶,另一路取自站内UPS电源,系统具有交流电源自动切换功能。
设备站内设备电源全部采用AC220V电压等级,适用工作电压范围:-15%～+10%额定电压,适用工作频率范围:-2%～+2%额定频率。
1.5 隧道内设备供电解决方案
1.5.1 方案1:交流远程专线供电方案
自设备站向隧道内在线监控设备供电。采用AC220V电压等级,电源取自设备站用电瓶。采用专线方式,为提高供电可靠性,可采用双路AC220V专线供电方案,另一路取站内UPS电源(根据用户需求决定)。
智能型电缆隧道分布式综合在线监控系统各功能模块采用低功耗设计,根据计算,当输电距离为10km时,通过选择合适的导线,末端电源电压仍可达AC181V,隧道专用电源采用宽电压设计可满足交流电压135V～240V,满足隧道内在线监控设备供电的电压要求。
1.5.2 方案2:直流远程供电方案
直流远程供电方案具备完备的过压、过流、故障隔离、保护等功能,采用输出线路对地悬浮方案,减少触电的风险,由于是直流输电方式,输电效率比交流供电方式有显著提高。采用4平方线缆可满足电缆隧道10km的供电要求。
1.5.3 方案3:感应取电供电方案
采用特制的适用于铠装护层高压电缆的感应取电装置,利用运行电缆中的负载电流所产生的磁场,通过电磁感应原理产生电能,为现场监测设备提供电能。感应取电装置采用非要触式(直接套在电缆上),所以安装时对运行电缆绝无影响,从运行电缆中感应出电压供在线监控设备使用。
感应取电装置启动电流低,设计值为50A,设计有平衡和稳压装置,自动根据用电谷峰进行充放电,确保用电设备正常工作。
1.6 系统接地解决方案
接地系统采用“一点接地”原则,隧道内的监控系统设备工作地通过4mm2的铜线与电缆隧道内的综合地网连接。
设备站内设备采用4mm2的铜导线连接接地铜排母线,与设备站综合地网连接。
隧道内信号屏蔽电缆的内屏蔽层在监控设备侧一点接地。
所有屏柜柜体、监控设备等的金属壳体与保护接地可靠连接。
1.7 系统通信解决方案
智能型地下综合管廊分布式综合在线监控系统,网络通信根据实际情况,设计有有线通信和无线通信两种解决方案。
为适应地下综合管廊内空气湿度大、腐蚀性强的特点,所有隧道内通信网络及相关装置采用IP68等级的防水防腐设计。
根据最新通信技术的发展趋势,结合南网基建部《3C绿色电网输变电示范工程建设指导意见》中通信网络的指导意见,通信网络采用目前最成熟、可靠、先进的通信解决方案。
有线通信网络采用EPON (无源光网络)技术,物理上采用同一根光纤进行数据传输,技术上采用上、下行波分复用方式,发送和接收分布采用1490nm和1310nm波长,数据下行采用TDM时分点到多点广播方式,由各个光网终端根据地址编码识别并接收发至本终端的数据,数据上行采用TDMA时分多址复用的方式,由光网控制器根据各个光网终端的负荷大小动态分配带宽,每个光网终端在规定的时间间隙发送数据。
EPON无源光纤网络具有良好的扩展性和抗干扰能力,并在电信光纤到户解决方案中获得广泛应用,是一项先进成熟、可靠的技术,非常适合在地下综合管廊中使用。星形EPON无源光纤传输结构图如图2所示。
EPON无源光纤网络具有1.25Gbps的高速数据传输速率,可同时满足隧道内在线监控系统的数字信号、视频监控信号、音频信号的传输需要。同时,高速的数据传输速率,可满足在线监控系统的实时性要求,可确保系统的反应时间小于2s。系统向第三方设备提供标准的以太网口,为今后隧道内新增加设备提供通信通道。
对于部分不具备敷设有线通信网络的监控对象,通过无线方式将状态监控数据进行上传,通过电信、移动的2G或3G公共网络,采用包月方式将采集数据上传,并通过监控中心的接收设备接收实时监控数据。
EPON无源光纤网络主要设备由光网控制器、分光器、光纤以及若干光网终端组成,其中光网控制器和分光器安放在隧道两端的设备站或监控中心内,光网终端则根据隧道现场采集点位置的具体分布逐点配置。
2 地下综合管廊在线监控系统
2.1 护层接地电流(环流)在线监测子系统
依据GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》的规定:为保护人身及电缆设备安全,110kV及以上高压电缆需采取护层接地措施。当接地系统出现异常,都会引起护层接地电流的异常,影响输电线路的安全稳定运行。
电缆金属护层具有屏蔽干扰、防雷、保护缆芯不受损伤,防止水分和潮气入侵等重要作用,是电缆的重要组成部分,其完好与否对电缆的使用寿命关系重大。
若电缆护套外绝缘损坏,则金属护套环流增大,使金属护套发热,以致损害电缆主绝缘,加速电缆绝缘老化,甚至发生电缆爆炸事故;同时,护层感应电压超出安全范围,可导致外层绝缘击穿带来人身安全隐患;严重时并可直接导致电缆载流量40%的损失,威胁电缆线路的安全运行,并造成直接的经济损失。
若接地线被盗,直接影响电缆的接线方式,可能造成人身安全隐患和护层绝缘击穿,危及运行电缆的安全。
因此,需要安装高压电缆护层接地电流(环流)在线监测系统,24小时连续监测并及时发现电缆护层接地电流(环流)的异常现象,及时迅速发现并定位环流异常故障。通过软、硬件技术手段,智能判断故障种类:保护多点接地故障、保护接地故障、交叉互联接线错误、接电线被盗等,确保电缆线路安全、可靠运行。
2.1.1 护层接地电流在线监测系统的配置原则
在所有直接接地箱处配置护层接地电流监测装置监测接地环流的变化情况。另外,在保护接地箱和交叉互联箱处配置护层接地电流监测装置,可实时监测箱内保护器的工作状态,当出现压敏电阻故障时,可及时发现,环流异常时,可辅助缩小故障区间。
2.1.2 护层接地电流在线监测系统结构及工作原理
如图3,护层接地电流(环流)监测系统由电流传感器、智能前端采集器、过程控制器、数据通信设备和电源模块组成现场采集单元,通过通信网络把数据传输至监控中心,从而实现对护层接地电流(环流)的监测。在交叉互联箱、保护接地箱和直接接地箱处安装环流采集传感器,采集电缆接地系统的环流信号,通过智能前端对环流信号进行采集、处理;在过程控制器中对环流信号进行初步分析,并将环流数值及分析结果通过通信网络上传至监控中心。
利用接地电流的变化及辅助手段,及时发现运行电缆故障、交叉互联箱及接地线异常情况,提醒值班人员及时处理。
2.2 电缆接头多点数字温度在线监测子系统
为降低线路损耗,骨干输电线路多采用110kV或220kV及以上电压等级,高压电缆的结构和工艺有着严格的要求,依据GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》的规定,结合高压电缆护层感应电势以及安装、运输便利的要求,高压电缆多采用分段方式敷设,每段电缆的长度一般不超过700m,每一段电缆由电缆厂在满足工艺要求的厂房内生产,相对来讲,质量比较有保证。
虽然电缆的分段接地方式不同,但每段电缆之间的电缆接头只能在施工现场制作。由于受现场条件的限制,不可能达到理想的温湿度及空气洁净度,另外,由于现场电缆接头制作人员技术水平参差不齐,都有可能造成电缆接头质量的差别。据统计,电缆线路90%以上的故障都发生在电缆接头部位,且电缆运行环境温度越高,电缆发生故障的几率也越大。
电缆在运输、施工过程中,也可能因操作不当,对电缆造成显性或隐性的伤害,在运行过程中,也可能由于其他原因,造成电缆局部损伤,这些需要重点关注的薄弱部位会影响电缆线路的安全运行。
多点温度监测应能全方位监测电缆接头(重点部位)的温度数值,在整个监测区域要有足够的测点分布密度并且在空间上均匀分布,从而达到全面测量的目的,为对电缆接头(重点区域)工作状态分析提供基础数据。
因此,需要安装电缆接头(重点部位)多点温度在线监测子系统,24小时连续监测并及时发现监测区域电缆表面温度的异常现象,及时迅速发现并定位温度异常故障。通过软、硬件技术手段,智能判断故障种类,确保电缆线路安全、可靠运行。
2.2.1 电缆接头(重点部位)多点温度在线监测子系统的配置原则
在所有电缆中间接头位置配置多点温度在线监测装置,在电缆终端接头位置配置多点温度在线监测装置,在电缆外绝缘出现明显裂纹或破损处可配置多点温度在线监测装置,在电缆被外力撞击,可能影响电缆性能的地方也可考虑配置多点温度在线监测装置。
2.2.2 电缆接头(重点部位)多点温度在线监测系统结构及工作原理
如图4,电缆接头(重点部位)多点温度在线监测系统由多点数字测温带、数字多点测温带控制器、智能前端多点温度采集器、过程控制器、数据通信设备和电源模块组成现场采集单元,通过通信网络把数据传输至监控中心,从而实现对电缆接头(重点部位)多点温度在线监测。在电缆中间接头、电缆线路中需重点监测的部位安装数字多点测温带,采集电缆接头(重点部位)的全方位表面温度信号,通过智能前端对多点温度信号进行采集、处理;在过程控制器中对多点温度信号进行初步分析,并将多点温度数值及分析结果通过通信网络上传至监控中心。
根据被监测对象温度数值变化的分析,及时发现运行电缆可能存在的故障、提醒值班人员及时处理。
2.3 光纤测温在线监控子系统
在电力系统中,工作温度的升降反映了设备运行状态和许多物理特征的变化,电力设备运行异常或故障通常表现出温度的异常变化。因此电力设备运行温度监测是设备安全监控最为有效、最为经济的手段,对设备的安全运行具有重大意义。随着光纤传感器技术的发展和应用,分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的温度在线监测系统,目前光纤测温已大量应用于电缆的运行监测中。
2.3.1 光纤测温子系统的配置原则
每回路输电电缆均敷设测温光纤。
2.3.2 光纤测温子系统主要指标及功能
连续分布式测量:分布式光纤传感器是真正的分布式测量,可以连续地得到沿着探测光缆几十公里的测量信息,误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。
抗电磁干扰:光纤本身是由石英材料组成的,完全的电绝缘;同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的,不受任何外界电磁环境的干扰。
测量距离远:光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小,在无需中继的情况下,可以实现几十公里的远程监测。
寿命长、成本低:光纤的材料一般皆为石英玻璃,其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性,通常可以服役30年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用,使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。
报警功能:具有定温报警(设定最大温度/最低温度值)、差温报警(实时温度与平均温度差别过大,用于判别局部过热点)、温升过快报警、光纤破坏报警、装置异常等报警功能;可手机短消息报警,报警分工作级和管理级两层,按照事件的重要级别发送到工作层人员和管理层人员。
分区功能:能对测量区域在长度上进行软件分区,兼顾局部重点监测和分区报警。
在线自检功能:主机具有在线自检功能,可在线检测设备自身故障以及实时监测光纤线路故障,并自动发送故障报警提示。
2.4 水管流量监测在线监控子系统
地下综合管廊属于统一规划管理,内部包含了电力、通信、给水、排水等众多公司的设施,为保障地下综合管廊的安全运行,需对地下综合管廊内的水管进行流量监测,系统将对各水管的入口、出口和各分支进行流量监测,通过后台软件分析水管是否存在漏水,以保障地下综合管廊内各类设备及相关电气设备设施的安全运行。
2.4.1 水管流量监测子系统的配置原则
各类水管进入地下综合管廊的入口位置、出口位置和各分支位置处均应安装。
2.4.2 水管流量在线监测系统主要指标及功能
无破坏式安装:无需破管、无需停水,可轻松实现灵活的管道流量测量。
超声波流量监测:采用时差法超声波流量监测仪,通过声速与液体流量同向时速度加、异向时速度减的物理现象,在同一距离下,产生时间差的原理确定流量的一种计算方法。
流量统计可对各监测位置的流量进行累计统计。
泄漏监测:通过水管各个出入口位置安装的超声波流量监测仪数据分析,从而判断水管是否存在泄漏。
2.5 供电监测在线监控子系统
地下综合管廊的正常运行首要条件就是供电的正常,如果供电中断,管廊内的电气设备将无法正常运行,就无法保障地下综合管廊的安全运行,供电监测子系统可对主供电及每个分配箱位置进行实时监测,当供电出现异常时将第一时间发送报警信息。供电监测子系统可对用电量进行实时在线监测,可对地下综合管廊内部用电实时在线监测并统计分析耗电区间段,系统可根据实际情况调整相关用电设备的工作模式,从而降低用电量。并可对外部路面上的路灯及其他用电设施进行电量统计监测。
2.5.1 供电监测子系统的配置原则
在地下综合管廊内主要供电位置配电箱、供电计量位置处。
2.5.2 供电在线监测系统结构及工作原理
实时监测:可实时在线监测地下综合管廊的供电情况,并实时监测各区段用电量的数据。
异常报警:系统可根据用电量的运行记录自动设置用电峰值,当超过峰值时发送报警信息。
故障报警:可实时监测每个配电箱每路空开的运行状态,当空开跳闸或供电中断时第一时间发送故障报警信息。
数据统计分析:系统可根据日常故障报警记录自动分析供电故障高发位置,并提醒注意检修,并可自动分析统计各时间段内的用电量数据,进行综合比较。
联动机制:系统可根据用电量的情况合理地调整风机、水泵的动作时间,从而达到错峰值运行,保障供电系统的可靠运行。
2.6 隧道环境(温湿度)在线监控子系统
地下综合管廊位于地下且有大部分的电气设备在管廊内运行,良好的运行环境是保障电气设备健康稳定运行的前提条件,对地下综合管廊内进行温湿度监测并可与风机联动控制,从而改善地下综合管廊内的湿度。
2.6.1 管廊内环境温湿度监测子系统的配置原则
在地下综合管廊每个防火区段均设置一处监测点。
2.6.2 管廊内环境温湿度在线监测系统结构及工作原理
实时温湿度采集:实时监测管廊内的环境温湿度。
联动控制:根据温湿度设置的阀值可与风机进行联动控制,改善管廊内的环境温湿度。
参考数据:环境温度的数据可作为光纤测温、电缆接头温度监测的环境温度参考数据。
2.7 隧道环境(空气质量)在线监控子系统
地下综合管廊位于地下,环境复杂,隧道本身构成了一个相对封闭的空间。
隧道内,空气流动性差,周围其他市政管道(包括污水渠道)等产生的气体和其他不明来源的气体可能会在地下综合管廊内积聚。隧道内空气质量差,对工作人员的人身安全构成威胁,另外可燃性气体达到一定的浓度,有可能造成隧道火灾事故的发生。
隧道内重点监测的气体包括:氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢气体浓度和甲烷气体浓度。
当隧道内氧量下降到一定数值或有害气体浓度上升到一定数值时,启动隧道内的排风风机,更换新风,维持隧道内空气质量水平,确保隧道内工作人员和隧道本体的安全。
因此,需要安装隧道环境(空气质量)在线监测系统,24小时连续监测并及时发现隧道环境(空气质量)的异常现象,及时迅速发现并定位空气质量异常故障,确保电缆线路安全、可靠运行。
2.7.1 隧道环境(空气质量)在线监控系统的配置原则
在地下综合管廊内每个防火分区安装空气质量传感器,监测区间内的空气质量;在排风风机处加装风机控制装置,控制排风风机的启停。
2.7.2 隧道环境(空气质量)在线监控系统结构及工作原理
如图5,隧道环境(空气质量)在线监测系统由氧量传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、甲烷传感器、风机控制模块、过程处理器、数据通信设备和电源模块组成现场采集控制单元,通过通信网络把数据传输至监控中心,从而实现对隧道环境(空气质量)的监测。在隧道内的每个防火分区安装气体传感器,采集隧道内的空气质量,通过风机模块对空气质量信号进行采集、处理;在过程控制器中对空气质量信号进行分析,发出风机启停信号,控制隧道内的排风风机对隧道内空气进行新风置换,确保隧道内的空气质量水平。并将空气质量数值及分析结果通过通信网络上传至监控中心。
系统采用分布式结构,在通信网络中断或监控中心故障情况下,通过过程站可独立实现隧道环境(空气质量)监控及联锁控制功能,确保极端情况下隧道内的空气质量,保证工作人员的人身安全。
2.8 隧道环境(水位)在线监控子系统
地下综合管廊位于地下,周围环境会向隧道内渗水,另外,隧道出入口封闭不严或破损,也会导致雨水等在隧道内汇集。
为保证隧道内干净、整洁,在隧道本体设计时在低洼部分设计有集水井,将水分汇集,并通过排水系统将积水排到隧道外。
因此,需要安装隧道环境(水位)在线监测系统,24小时连续监测并及时发现隧道环境(水位)超限现象,及时迅速启动水泵排水,确保电缆线路安全、可靠运行。
2.8.1 隧道环境(水位)在线监控系统的配置原则
在地下综合管廊低洼处每个集水井处配置,监测集水井水位,控制水泵的启停。
2.8.2 隧道环境(水位)在线监控系统结构及工作原理
如图6,隧道环境(水位)在线监控系统由水位传感器、水泵控制模块、过程处理器、数据通信设备和电源模块组成现场采集控制单元,通过通信网络把数据传输至监控中心,从而实现对隧道环境(水位)的监测。在隧道内的集水井安装差压式水位传感器,采集集水井的水位,通过水泵模块对水位信号进行采集处理;在过程控制器中对水位信号进行分析,发出水泵启停信号,控制隧道内集水井的水位。并将水位数值及水泵运行状态通过通信网络上传至监控中心。
系统采用分布式结构,在通信网络中断或监控中心故障情况下,通过过程站可独立实现隧道环境(水位)监控及联锁控制功能,确保极端情况下隧道环境(水位)系统正常工作。
2.9 遂道出入口在线监控子系统功能
地下综合管廊的出入口是进入地下综合管廊的通道,出入口根据功能的不同有多种形式,主要有防火门及内、外井盖出入口等方式。
若地下综合管廊出入口处疏于管理,会导致其他单位非法占用隧道资源,私拉光纤、电缆;不法分子进入隧道破坏电力设施,盗窃接地线;外井盖被盗,危及隧道及行人安全等,将严重影响地下综合管廊及高压电缆的安全、稳定运行。
故需要监控和管理好地下综合管廊的各种类型的出入口(如:出入井、工作井、接头井、投料口、通风井等)的状态,确保地下综合管廊及运行的高压电缆安全、可靠的运行。
在隧道入口加装LED显示屏,与隧道环境(空气质量)子系统联动,实时动态显示隧道内的空气质量信息,提醒工作人员注意,确保人身安全;另外,门禁管理系统可有效地对工作人员的工作周期、工作时间进行管理、统计,当工作人员长时间滞留隧道内时,发出报警信息,确保工作人员的人身安全。
隧道出入口在线监控子系统利用防盗电子井盖、门禁管理装置及红外微波双鉴报警装置等对地下综合管廊各个出入口进行实时监控管理,具备非法开启报警、授权进出、远程开关、本地应急开锁、内部应急逃生等功能,全方位地对地下综合管廊的出入口进行监控管理。
2.9.1 隧道出入口在线监控系统的配置原则
地下综合管廊的各个出入井、工作井、接头井、投料口、通风井等位置均可配置防盗电子井盖,防火门形式的地下综合管廊出入口也可配置门禁管理装置,实现对地下综合管廊出入口的有效监控管理;在地下综合管廊的每个出入口位置安装红外微波双鉴报警装置,可更有效检测是否有人员进入地下综合管廊内,并和电子井盖(门禁管理装置)的非法开启报警功能相互印证,确定地下综合管廊的出入口受到有效监控,保障地下综合管廊及高压电缆安全、稳定运行。
2.9.2 隧道出入口在线监控系统结构及工作原理
根据地下综合管廊出入口的类型,隧道出入口在线监控系统设备分为防盗电子井盖和门禁管理装置两类。防盗电子井盖主要由高强度复合井盖体、井盖锁、井盖控制器等组成;门禁管理装置主要由电锁控制器、电控锁、读卡器、出门按钮等组成。
防盗电子井盖内置多参量报警监测装置，可对防盗电子井盖的倾斜角度、加速度、震动进行实时监测并将报警信息传输至过程控制器,过程控制器对报警信息进行初步分析后通过通信网络上传至监控中心,监控中心可对每个防盗电子井盖进行远程控制,监控中心发生的控制命令通过通信网络传输至过程控制器,过程控制器对命令进行判断后直接控制防盗电子井盖动作。隧道出入口在线监控系统结构图如图7所示。
2.1 0 安防在线监控子系统
视频监控系统以其便捷、直观、事后追溯方便等特点,在社会生活各个领域得到广泛应用,近年来地下综合管廊各个出入口及部分关键区域也安装视频监控系统,用于实时在线监测隧道内各设备的工作状态。
由于地下综合管廊的环境特殊,需要根据地下综合管廊空气湿度大、腐蚀性强等特点对视频监测系统进行设计,在隧道内需安装红外摄像机,保证在无可见光条件下,通过红外方式监测隧道内设备状态。
入侵报警监测子系统主要是针对地下综合管廊的出入口、通风井等外部通道口进行入侵报警监测,出入口位置的入侵报警探头可与出入口管理子系统形成双重确认,判断是否有人员进入地下管廊内。入侵报警监测子系统与出入口管理子系统进行联动控制并可实现远程布撤防操作,当正常人员进入时入侵报警监测子系统将不发生报警信息,当非正常进入时第一时间发送报警信息。
系统的先进性、可靠性、寿命、稳定性是视频系统在地下综合管廊环境下应用需要重点考虑的问题。
2.1 0. 1 隧道安防在线监控系统的配置原则
视频监控系统在地下综合管廊各个出入口处和重点监测区域均应配置。
根据摄像机图像效果和红外灯的实际应用效果角度,摄像机在无灯光照明的效果下可视距离一般为20～80m间,一般分布间隔设计以60m为宜。
从实际应用角度出发,地下综合管廊的视频监控可配置在地下综合管廊的各个出入口、电缆接头、转角处、顶管位置、地势低洼处(容易淹积水)等位置。
入侵报警监测子系统主要设置于地下综合管廊的各个出入口、通排风口位置、管廊设备房出入口位置,采用红外微波双鉴探测器实现出入口的入侵报警监测。
2.1 0. 2 隧道安防在线监控系统结构及工作原理
隧道视频监控系统主要由隧道内前端设备和监控中心设备组成。隧道内前端设备包括红外摄像机、视频编码器、传输网络。监控中心设备包括视频存储主机、控制软件、大屏幕等。
隧道内视频摄像机主要负责采集到现场的视频信号并将视频信号传输至视频编码器,由视频编码器对采集的视频信号进行压缩并转换为数字信号通过通信网络传输至监控中心视频存储主机(也可设置在设备站内再转发至监控中心)进行视频存储。隧道视频在线监控系统结构图如图8所示。
2.11应急通信子系统
地下综合管廊建在地下,隧道走向根据地形和设计路线变化,路径一般都不是直线。隧道内无手机信号覆盖,且对讲机也无法使用。
当工作人员进入地下综合管廊后就失去了与外界的通信联系手段,外界无法知道地下综合管廊内工作人员的位置及工作情况。如何保障进入地下综合管廊工作人员的人身安全是供电部门亟需解决的问题。
隧道应急通信子系统采用SIP技术,可有效地解决地下综合管廊和监控中心的通信需求。在地下综合管廊内安装应急通信终端,工作人员可与监控中心进行实时通话。在提高巡视维护人员工作效率的同时有效地保障了隧道内巡视维护人员的人身安全。
2.11.1隧道应急通信系统的配置原则
隧道应急通信系统的应急通信终端宜设置在地下综合管廊的出入口、电缆接头处、风机、水泵等重要位置,其他区段应间隔100m设置一部应急通信终端。
2.11.2隧道应急通信系统结构及工作原理
隧道应急通信系统主要由应急通信终端、通信网络、监控中心服务器构成,如图9所示。
应急通信终端采用SIP技术通过通信网络与监控中心的服务器连接,通过网络交换技术进行隧道内应急通信终端和监控中心通话对讲功能。
2.12人员定位系统
地下综合管廊是一个相对独立的密闭通道,由于深处地面下,内部情况多变,当工作人员进入地下综合管廊后就失去了与外界的通信联系手段,外界无法知道管廊内工作人员的位置,人员定位系统可清楚地掌握管廊内人员的具体位置和行动轨迹。
目前市面上的人员定位系统多采用RFID、无线基站的方式进行人员定位,由于地下综合管廊距离长、横切面积小、进入人员不统一且管廊内部的高压电缆有较强的电磁干扰,常规的RFID、无线基站进行人员定位难适用于地下综合管廊的环境中,故地下综合管廊可通过将地下综合管廊划分为多个区间段,根据人员行走的轨迹可判断人员在管廊的哪个区间段内活动,实现人员定位,保障进入管廊内工作人员的安全。
2.12.1人员定位子系统的配置原则
在地下综合管廊内按照每100m划分为一个人员定位区间段。
2.12.2人员定位子系统主要指标及功能
定位区间段随意划分:系统可根据实际现场情况进行定位区间段的划分。
人员轨迹跟踪:系统可对每次进入人员的轨迹进行跟踪绘制,管理人员可掌握每次进入人员的行踪。
GIS地图显示:可在GIS地图显示人员所在位置。
2.13灯光监控、声光报警、驱离系统
为方便工作人员工作,地下综合管廊安装有照明系统,由工作人员现场开关照明系统。
声光报警驱离子系统在地下综合管廊出入口及通排风井位置安装声光报警器,当出入口管理子系统或入侵报警子系统检测有非法入侵时可联动本系统工作,发出高频警报声及闪光,恐吓非法入侵人员离开。声光报警驱离子系统并可与其他子系统联动,当地下综合管廊内有害气体超标或火灾报警时可联动声光报警器动作,提醒出入人员注意管廊内存在安全隐患。
2.13.1子系统的配置原则
照明子系统在每条地下综合管廊内均需安装,可在每个防火分区设置为独立的照明段,设置开关。通过人工或自动方式控制。
声光报警驱离子系统主要设置于地下综合管廊的各个出入口、通排风口位置,可恐吓驱离非法入侵人员,并可提醒工作人员管廊内存在安全隐患。
2.13.2子系统系统结构及工作原理
照明子系统:在地下综合管廊内照明开关位置安装灯光联动控制模块,可对地下综合管廊内灯光的运行电流进行采集,判断照明系统的工作状态,并可对照明系统进行远程开启和关闭。系统由照明电流传感器、智能前端、过程控制器、数据通信设备和电源模块组成现场采集单元,通过通信网络把数据传输至监控中心,从而实现对照明系统的监测和控制。
声光报警、驱离子系统:在地下综合管廊出入口处安装声光报警、驱离子系统,当隧道出入口监控子系统检测有非法入侵时可联动本系统工作,也可由远处运行人员控制本系统工作,系统的信号直接由过程控制器产生,驱动相关模块工作,如图10所示。
2.14远程广播系统
地下综合管廊属于统一规划管理,内部包含了电力、通信、给水、排水等众多公司的设施,后期的运行维护中各相关企业会对各种设备进行维护和新增,将会有大量的人员进入管廊内,如何管理好进入人员行为和保障进入人员的生命安全?远程广播子系统可对管廊内全段或分区域进行广播,可播放规则制度,并可对违规情况进行提醒,当有人非法进入时可远程广播恐吓非法人员离开管廊。
2.14.1子系统的配置原则
根据地下综合管廊内结构和声场分布设置扬声器数量。
2.14.2子系统系统结构及工作原理
分区分时段播放:可根据计划安排分区分时段播放安全注意事项。
远程喊话:当通过视频监控到工作人员违规时可远程提醒注意,当有人非法入侵时可远程喊话提醒其离开地下管廊。
联动控制:可与消防系统联动,当有报警信息时自动播放火警信息提醒人员撤离。并可与入侵报警和出入口管理子系统联动,当探测到非法入侵时自动开启该区段扬声器。
2.15结构安全监测系统
地下综合管廊建设于地表下面,管廊内部敷设着关系城市健康稳定运行的城市“生命线”,其结构基础设施的安全运营成为关系到一个城市的稳定、经济发展甚至人民生命财产安全的重要问题,地下综合管廊结构基础设施投资大、周期长、使用环境恶劣,易受周围大气、温度、湿度及天气的影响而发生劣化,并且长期承受荷载作用,耐久性及荷载的耦合作用导致结构承载力退化严重,根据地下综合管廊运行的情况表明,地下综合管廊结构基础设施需采取有效的健康监测,保证其在正常运营阶段的安全性,同时增设长期的健康监测系统和损伤控制系统变得尤为重要。
结构安全监测系统通过安装变形、裂缝、沉降探测器等对地下综合管廊的结构安全进行实时在线监测,当监测数据超过设定值时第一时间发送报警信息提醒管理单位及时维护保障其安全健康运行。
2.15.1结构安全监测子系统的配置原则
根据地下综合管廊的路径及地质条件情况配置,主要在穿越道路口、河流及地质情况较差等位置配置沉降、变形监测仪,在结构伸缩缝位置设置裂缝监测仪。
2.15.2结构安全监测子系统主要指标及功能
实时在线监测:实时在线监测管廊结构的变形、沉降、裂缝等相关数据。
长寿命:探测器采用进口高强度钢弦,使用寿命长,温度性能稳定,产品一致性好。
数据准确:内置智能温度传感器,便于进行温度补偿,提高监测数据的准确性和可靠性。
测量精度高:采用高效率的FFT(快速傅里叶变换)算法,采用16位A/D转换器,提高系统精度,频率精度达到0.05Hz。
IP68防护等级:采用IP68 (连接器产品放入10m水深,工作2个星期),是不锈钢外壳,具有耐腐蚀以及良好的轴向力测量特点。
2.16其他数据接入管理
地下综合管廊内全线覆盖TCP/IP网络通信并设置有现场控制器,可方便接入其他监测或控制类数据,进行统一管理。
3 监控中心管理平台
管理平台是对所管辖区域内的地下综合管廊实时在线监控系统的核心,负责对所管辖范围内每条隧道内的每个监控点进行管理和信息数据收集存储工作。
管理平台采用三层的层次结构并由多模块组成管理平台,其层次结构如图11所示。通过专业的管理平台定制,保障管理平台系统稳定可靠运行并提供了灵活的程序接口。
管理平台主要功能如图12所示。
地下综合管廊综合在线监测系统管理平台是采用开放式模块化模式组建的一个综合型系统管理平台,采用“基础模块+可选模块”定制型平台,可根据项目及用户的需求进行监测功能模块的开发,以满足不同项目不同用户的需求。
(1)集中设备管理监控
一个监控中心管理平台可对地下综合管廊内所有监测子系统设备资源进行统一管理监控。监控中心可实时监测地下综合管廊内的各监测子系统所有前端监测设备的数据,并对数据进行分析、存储、展示。
(2)智能分析
系统管理平台内置智能分析数据库,可自动对实时采集的数据进行分析判断,并与历史数据和其他监测子系统数据进行分析对比,自动生成各种分析表格或图表,为用户提供参考数据。
(3) GIS地图显示功能
可将管辖范围内的所有地下综合管廊的走向及出入口位置准确地在GIS地图上标注及显示,当在线监测发生故障或报警时可第一时间显示故障或报警段的地理位置信息,并可提醒最近一个人员的出入口位置,方便设备故障定位及时抢修,设备地理位置信息可采用GPS数据进行定位。
(4) Web参数配置
管理人员可在监控中心通过工程师站对地下综合管廊内所有设备进行远程参数调整配置,并实时下载至现场控制器。
(5)数据通信安全
采用“硬件+软件”结合的方式保障传输数据的安全,数据传输采用CHAP协议认证、DES加密进行数据保护,保证网络通信安全可靠。
(6)分级用户管理
可根据地下综合管廊内设备的管理归属,实现分组管理。根据不同需要,设定各级用户,使用不同权限访问不同资源,实现分级管理。
根据用户权限的级别划分可限制用户访问的监测设备的类型、数量、区段等数据,并可授权是否可控制。
(7)操作记录统计查询
系统可自动存储各个操作人员各个时间段的操作记录及操作内容,可进行系统的分析统计。
(8)日志管理
日志管理能够将系统消息存入文件或定向发送到日志主机上,通过对系统日志内容的分析、归纳,使管理员了解系统目前的状态,检查到安全漏洞、设备运行状态等,服务器具备完善的日志管理功能,便于查询和整理。
(9)自动生成各种历史表格
管理平台可根据用户需求自动生成各种历史数据、报警数据、历史曲线等多种数据表格,并支持导出功能。
(10)支持3D显示
接头温度、电子井盖支持3D显示,实时观看电缆接头每个点位温度及电子井盖的开启状态。
(11)报警信息显示
系统管理平台无论在何种操作情况下,当接收到报警信息时系统会自动语音提醒并闪烁,以提醒值班人员注意,并根据报警级别显示相应的颜色。
重要报警信息直接通过短信发送到相关负责人员手机上。
(12)设备台账数据展示
系统平台内置台账数据管理模块,可记录每个设备的相关信息包括:权属单位、厂家、型号、维修电话、安装人员、维护记录等相关信息,可实时掌握每个设备的变动情况。
4 结束语
城市发展速度越来越快、规模越来越大,随着新区建设和旧城改造,一起建设的地下综合管廊工程的建设也将更多更快地进入人们的视野。而在智能化信息化飞速发展的今天,地下综合管廊工程监控管理系统必将取代老旧、粗放、死板的人工管理方法,新型的管理方式必将为地下综合管廊的建设者、管理者、使用者提供更加高效、便利、安全、可靠、节约、环保的工作平台。
通过这篇论文,希望我国在地下综合管廊工程这个领域建立智能化工程建设与运维管理方面的相关标准,以使我国在地下综合管廊领域的智能化工程建设和信息化管理上一个台阶。同时解决地下综合管廊工程的智能化工程建设与信息化管理方面普遍存在没有依据、管理没有建议等问题。
本论文中还未提及的议题是,应建议政府部门成立专业的管理机构(涉及到多部门、多专业协调)来进行管理,让管理机构做出相对应的管理模型,以便让智能化工程建设、信息化管理有针对性,本文管理模型方面仅提出了通用框架,没有长期运维管理的完整建议,这方面内容也是相关的建设部门应重点考虑的。
摘要：本文主要针对地下综合管廊工程中的智能化监控集中管理系统进行了功能性分析。
关键词：地下综合管廊,智能化,监控,管理平台
参考文献
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[4]孟炜.武汉王家墩商务区市政综合管沟研究项目介绍.城市地下管线综合管理与市政管廊建设暨城市地下管线信息化建设经验交流研讨会论文集,2007,5:67~68
记者从省级政府办公厅信息处了解到，西宁市地下综合管廊建设有序推进，《西宁市地下综合管廊管理办法》已于近日出台。目前，西宁市建设管廊一期工程已完成项目可研、环评等所有前期手续的办理工作。
据了解，西宁市地下综合管廊建设可研批复总投资约44亿元，计划今年完成投资10亿元，目前已完成投资2.7亿元。一期项目已到位资金5.23亿元，可实施11条道路管廊7742米，已完成主体结构施工1466米，主体完成回填770米。此外，为进一步提高地下综合管廊的建设和管理水平，西宁市出台了《西宁市地下综合管廊管理办法》，切实解决管廊建设管理工作中存在的实际问题，使管廊建设管理有章可循。
一、单选题 【本题型共5道题】
1.梭鱼湾商务区地下综合管廊结构上根据（）原则，分为管道仓和电力仓。
A．绿色环保 B．节约能源 C．经济可行 D．干湿分离
用户答案：[D] 得分：6.00
2.结构综合管廊抗震设防分类标准应按照（）类建筑物进行抗震设计，结构安全等级应为（）级，防水等级标准应为（）级。
A．甲，二，一 B．甲，一，二 C．乙，二，一 D．乙，一，二
用户答案：[D] 得分：6.00
3.综合管廊工程的结构设计使用年限应按照建筑物的合理使用年限确定，不宜低于（）年。
A．100 B．150 C．50 D．75 用户答案：[A] 得分：6.00
4.迄今为止，世界上综合管廊建设速度最快，规划最完整，法规最完善，技术最先进的国家是（）。
A．英国 B．美国 C．日本 D．法国 用户答案：[C] 得分：6.00
5.上海世博园区综合管廊是世博园区的重要基础设施之一，纳入综合管廊的管线有（）。
A．供水、供电、供冷、电讯、有线电视管线 B．煤气、通信、上水、电力管线 C．电力管线、通信管线、给水管线 D．上下水道、电力、电缆管线 用户答案：[C] 得分：6.00
二、多选题 【本题型共5道题】
1.主线综合管廊的特点为（）。
A．断面大 B．维修管理简单 C．输送量大 D．施工方便
用户答案：[AC] 得分：8.00
2.根据近年来各地管廊的建设情况分析，正确的有（）。
A．合理的入沟管线收费，有利于弥补城市基础设施投资的巨额资金缺口 B．入沟管线收费分为两部分，一为弥补管廊建设成本，二为管廊运营管理费 C．根据各地的具体情况，按照“开源节流”的原则，降低管廊建设、运营成本 D．立法先行，行政介入
E．各城市可根据当地的实际情况制定相关管理和收费模式 用户答案：[ABCD] 得分：8.00
3.工程管线宜采用综合管沟集中敷设的情况有（）。
A．不宜开挖路面的路段 B．次要道路的交叉处
C．道路与铁路或河流的交叉处 D．道路
用户答案：[AC] 得分：0.00
4.在国内综合管廊已建成的城市有（）。
A．广州大学城 B．北京中关村西区 C．上海张杨路 D．昆明市昆洛路 E．苏州大学城
用户答案：[ABCD] 得分：8.00
5.国内综合管廊的建设与国外的差距体现在（）方面。
A．国家政策 B．建设技术 C．建设资金 D．管理模式
用户答案：[BCD] 得分：8.00
三、判断题 【本题型共3道题】
1.国内已经可以将传统的电力、电信、自来水管线和燃气管道、污水管道、垃圾输送等各种设施共同敷设在一起。
Y．对 N．错
用户答案：[N] 得分：10.00
2.目前我国的城市综合管廊主要存在的缺点有：对各类管线的分支等技术细节处理考虑不充分，运行维护、事故抢修和责任认定难度大，建设及维护费用的分摊将给长期维护带来各种不确定因素。
Y．对 N．错
用户答案：[Y] 得分：10.00
3.我国对综合管廊设施的定位是社会公共产品，与城市道路、下水道、公园等公共设施处于同等地位，并以法律的形式予以规定。
Y．对 N．错
用户答案：[N]
摘要：珠海市横琴新区综合管廊是目前国内规模最大、一次性投资最高、建设里程最长、覆盖面积最广、体系最完善的综合管廊。横琴综合管廊覆盖全岛“三片、十区”，总长度33.4km，本文从建设模式、规划设计、施工技术和管理运营模式、投融资模式等方面入手，分析了横琴综合管廊的建设特点，为类似工程提供参考。关键词：综合管廊规划设计管理 前言
城市综合管廊亦称综合管廊、共同沟或地下共同沟，是通过将电力、通讯、给水、热水、制冷、中水、燃气、垃圾真空管等两种以上的管线集中设置到道路以下的同一地下空间而形成的一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施，它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。综合管廊已成为21世纪城市现代化建设的热点和衡量城市建设现代化水平的标志之一。
2009年8月14日，国务院正式批复《横琴总体发展规划》，横琴新区开发上升为国家战略：明确把横琴建设成为资源节约、环境友好的“生态岛”。横琴新区总面积106.46平方公里，划定了约73%的土地为禁建区和限建区，规划至2020年建设用地规模控制在28平方公里，将横琴建设成为土地节约、集约、高效利用的示范地区[1]。横琴新区成立之初，珠海市委、市政府要求高标准建设，区领导班子本着“本在当代、利在千秋”的原则，在2009年横琴新区一年财政收入只有约4000万元的经济基础条件下，决定开展投资约20亿元的综合管廊项目建设。地下综合管廊是突破传统管线的敷设方式，集约利用地下空间，确保道路交通功能充分发挥、确保生命线的稳定安全、增强城市的防灾抗灾能力，是横琴新区绿色市政的重要内容。
横琴综合管廊布置在道路一侧的管廊带内，覆土厚度为2.0m，埋深约5.5横琴综米，局部交汇段、穿越排洪渠及过渡段埋深约8~13米。综合管廊转折、截面变宽时应满足各类管线的转弯半径，电力仓转弯最小半径1.5m，管沟转弯不宜采用圆弧形，应尽量采用≧165°的钝角。综合管廊纵断面基本与所在道路的纵断面一致，同时考虑管沟排水需要，最小纵坡为0.3%，最大纵坡为20%，综合管廊横向坡度为2%。
图2 横琴综合管廊横断面布置图
3.2 综合管廊横断面设计
横琴新区综合管廊纳入了电力、通讯、给水、中水、供冷、垃圾真空管等6种管线，排水管线、燃气、供热未纳入。根据各条道路收纳管线的种类和数量，考虑敷设空间、维修空间、安全运行及扩容空间，横琴新区综合管廊按仓室数量可分为三种断面形式[3]：（1）三仓室综合管廊
三仓综合管廊分为电力仓、管道仓1和管道仓2，其中管道仓1和管道仓2采用柱子隔开。如环岛东路综合管廊横断面尺寸为B×H＝8.3m×3.2m，各仓净宽
图5 单仓室综合管廊横断面示意图
3.3综合管廊各类孔口设计[3] 为了便于综合管廊内设施的安装及检修，综合管廊主要通道宽度不应小于1m，次要通道宽度不应小于0.8m。DN≧800的管道，其一侧的主要通道宜按DN+400mm考虑宽度。DN≧800的管道上安装阀门时，为了便于阀门的安装、检修，建议尽量考虑附近综合管廊的投料口设于阀门正上方，否则宜单独设阀门检修孔。
(1)通风口。防火分区长度为200m，每个分区管仓两端各设一个机械排风口(兼排烟口)，采用预埋≌730mm风管，风管顶设高温双速风机;在每个分区中部设自然通风口，中部的投料口四周设百叶兼作自然通风口。
(2)人孔和投料口。每隔200m设一个投料口,便于设备、管道的进出，在DN≧800的阀门处上方设投料口，投料口兼作人孔和自然通风口，设钢直爬梯，电力仓投料孔平面尺寸4m×1m，管道仓投料孔平面尺寸4m×1.6m，在设投料口处的综合管廊局部放宽1m。
(3)出线口。每隔200m设一个出线口，在设出线口处的综合管廊局部放宽1m，管廊顶局部加高1m。
(4)人员检修口。本工程综合管廊较长，在每条路上的综合管廊两端各设一个方便检修和维护人员行走的检修口，设1.2m宽钢筋混凝土斜爬梯。每隔800m设一个人员区段检修口，区段检修口为综合管廊检修提供区域控制平台，方便巡检人员通过门禁系统进出综合管廊。区段检修口分上、下层，上层为控制平台，层高2.1m，下层为综合管廊，可通过平台直接进入综合管廊。控制平台上可设置区段照明配电箱、检修动力配电箱、排水泵控制箱、通风机控制箱及区段火灾报
本工程综合管廊较长，共设2座水喷雾消防泵房(1#和2#)和2座监控中心，每座消防泵房最大服务半径6km。1#、2#消防泵房分别和监控中心合建。电力仓水喷雾灭火系统设计喷雾强度13L/(min·m2)，持续喷雾时间0.4h，喷头最小压力0.35MPa，喷头采用离心式水雾喷头，喷头流量80L/min，每个水喷雾系统分组流量147L/s，分组长度50m，每个防火分区设5组。同一时间按一处着火考虑，同一时间每1个防火分区2组水喷雾系统同时动作，每组设2排配水支管，喷头间距2m，共交叉布置50个喷头。
1#和2#消防泵房各设消防主泵4台，3用1备，单台水泵Q=49L/s，H=140m，N=160kW,各配设稳压气压水罐1套，稳压泵2台，1用1备,单台水泵Q=16m3/h，H=80m，N=8kW，气压水罐总容积2.84m3，调节容积0.54m3。消房泵房设消防水池1座，容积211m3。
3.7综合管廊防水和排水设计
（1）综合管廊防水设计
参观已运行的综合管廊发现很多综合管廊存在漏水和渗水现象，分析原因主要是防水未做好，因此本工程在施工图设计阶段特别重视防水处理，将防水等级提高为一级，对综合管廊内外墙壁进行防水处理，并对外墙转角等关键部位进行加强处理。由于本工程场地属于填海地，外壁防水卷材采用了抗氯离子渗透和耐盐碱腐蚀的改性材料，可选择聚乙烯高分子防水卷材。为了防止在沟槽回填过程中对外防水材料的破坏，防水卷材外宜增设起保护作用的砖墙或其他材料。另外综合管廊沉降缝也是特别容易漏水和渗水的部位，根据其他工程经验填海地土壤中贝壳类对构筑物沉降缝嵌缝材料具有破坏作用，嵌缝材料建议选择能防止微生物吸附或贝壳类物质破坏的材料，可选择聚硫氨酯密封胶。综合管廊的防水等级确定为一级。除提高结构自防水性能，同时采取内外防水措施。综合管廊采用C30混凝土，抗渗等级取S6，内壁采用1.5mm厚水泥基渗透结晶型防水涂料，外壁采用1.5mm厚聚合物水泥浆粘结层+3mm厚RSA-821耐盐碱性聚合物改性沥青防水卷材，外墙转角处1m范围内增设一层防水卷材，外砌240mm厚砖墙对所有防水卷材进行保护[3]。（2）综合管廊排水设计
综合管廊内设排水沟和集水坑，主要考虑收集和排除结构渗漏水(按每天2L/m2计算)和管道检修时的排水等。在沟的一侧设0.2m×0.1m的排水沟,排水沟
（3）BT模式能够发挥大型建筑企业在融资和施工管理方面的优势。采用BT模式建设大型项目，工程量集中、投资大，能够充分发挥大型建筑企业资信好、信誉高、易融资及善于组织大型工程施工的优势。大型建筑企业通过BT模式融资建设项目，可以增加在BT融资和施工方面的业绩，为其提高企业资质和今后打入国际融资建筑市场积累经验。
（4）BT模式可以促进当地经济发展。基本建设项目特点之一是资金占用大，建设期和资金回收过程长，银行贷款回收慢，投资商的投资积极性和商业银行的贷款积极性不高。而采用BT模式进行融资建设未来具有固定收益的项目，可以发挥投资商的投资积极性和项目融资的主动性，缩短项目的建设期，保证项目尽快建成、移交，能够尽快见到效益，解决项目所在地就业问题，促进当地经济的发展。
在我国采用BT模式融资建设公共项目刚刚兴起，这种新兴起的融资、建设、移交模式还处于摸石过河、总结经验、不断完善之中，也许在运作中会逐渐发现风险和不足之处，但是从目前运作情况看，已经采用BT模式建设的项目普遍运作良好，解决了项目建设资金紧缺问题，推动了项目所在地经济的可持续发展。
4.2 横琴新区市政基础设施BT项目概况
2009年12月，在横琴新区挂牌之际，中国中冶携旗下子公司作为横琴大开发首批进驻企业，以“拓荒牛”的姿态全身投入到横琴市政基础设施BT项目的建设。珠海横琴新区市政基础设施BT项目是城市中心区域综合基础设施建设工程，是广东省重点工程之一。经横琴新区政府授权，项目由代表横琴新区政府进行投融资的珠海横琴投资有限公司发起，中国中冶基础设施建设公司投资建设，工程总承包方为中冶集团下属某一建设集团公司[7]。
横琴新区市政基础设施 BT项目，主要包括市政道路及管网工程项目、堤岸和景观工程项目两部分，根据珠海某投资有限公司与中国中冶某公司签订的合同约定，横琴新区市政基础设施项目的建设期为三年，回购期限五年，各子项目的回购期限分别计算回购款每期支付金额为每个单项工程，投资总额的五分之一，同时按照合同约定支付相应的期间的利息，合同价款为投资总额加回购期间利息之和，项目含建设期本金化利息和建设工程管理费等约为 126亿元。项目公司为该项目配套 25%的自有资金，75%的资金通过珠海当地银团贷款取得，自项目建设完工至今，政府已回购90亿元，预计今明两年实现所有资金的回购。
本工程建设的同时，就对横琴新区地下综合管廊的运营管理模式进行了研究，提出了公司化运作，物业式管理的运营管理模式，由珠海大横琴城市公共资源经营管理有限公司负责横琴综合管廊的日常运营管理。
该公司在各方协调、职能完善的原则下组成，确保各专业配套完备，既包括专业技术人员的完备，也包括技术设备的完备。共同沟日常维护和管理包括以下内容：防止共同沟遭受人为破坏；保障共同沟内的通风、照明、排水、防火、通讯等设备正常运转；建立完善的报警系统；建立具有快速抢修能力的施工队伍等。
图7 综合管廊建设、运行、维修和管理流程图一
图8 综合管廊建设、运行、维修和管理流程图二
综合管廊建设施工技术
6.1BIM技术在综合管廊建设中的应用
BIM（Building Information Modeling）最早是起源于美国，国内通常称之为建筑信息模型。以三维数字成像技术作为基础，通过一个共同的标准（常用IFC，Industry Foundation Class），BIM 集成了多种建模工具，用数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，从而获得建设工程项目各种工程信息的相关数据，成为包含大量建筑实体信息的三维建模系统，同时又是一个贯穿于项目全生命周期的信息集合。
城市地下管线的种类繁多，常用的有给排水、燃气、通信、电力、热力等多种管线，如今又衍生出中水、网络、垃圾等新型地下管线。据统计，目前我国共有30多种城市地下管线，除市政排水管线外，其余均由各产权单位负责建设和管理。种类复杂的管线给综合管廊的线路规划设计带来了极大的困难，必须保证分工明确的各类管线能方便快捷地发挥效益，在最大程度上避免路面重复开挖、占用地下空间，才能在建设阶段达到节约资源和人力的效果。地下综合管廊在空间位置上具有特殊性，管线掩埋地下使得其后期的运营管理变得相对困难。工作人员只能定期从检查井或维修井进入地下，进行管线检查和维护，并且维修期间隔时间较长，往往不能及时发现问题，给市民的正常生活带来不便。
在综合管廊建造中引入 BIM 技术，通过小额投资就能获得大量收益，在经济上具备其可行性。这不仅要归功于BIM技术在成本控制中的应用，还得益于BIM在施工组织时发挥的重要作用。在施工准备阶段，运用 BIM 技术对设计图纸进行复核。将设计图纸信息输入到建筑信息模型中，进行信息整合，将所有数据综合到拟建地下综合管廊的三维模型中。一方面，可以方便理解设计方的设计意图，一目了然，将不便于施工的地方提出来与设计方进行协调整改，从而降低管线的施工难度和成本。另一方面，将给排水、电气、暖通等各专业的数据汇聚到一起，检查组合的合理性，同时进行碰撞检查，将可能出现的冲突暴露出来，及时改进“错、缺、漏、碰”，提高了图纸复核的效率，并且保证了协调修改的质量。综合管廊的建造多为地下作业，施工难度大，选择合理、便捷的施工方案显得尤为重要。对于特殊部位或特殊构件的施工，可以采用 BIM 技术进行多种施工方案的模拟，通过动态的施工过程模拟，比较多种方案的可实现性，为施工方案的择优选择提供依据。运用 BIM 技术进行 4D 模拟施工现场。通过 4D 模
图11管廊交叉节点三维透视图图12 综合管廊深基坑支护
图13大口径管道安装模拟图14 第三人综合管廊内虚拟漫游
6.2 大型隧道与综合管廊一体化建设
大型隧道与综合管廊一体化建设具有以下优点：充分利用结构空间，省去综合管廊独立围护、结构费用，减少投资；一体化实施，无需采取相互保护措施，安全性好；两者同基坑，开挖作业面小，实施期间对周边干扰减少；两者采光、通风、人员进出结合考虑，布局集中有序，建成后对地面环境影响小，方便施工，缩短工期，集约化利用地下空间[9]。
珠海市横琴新区马骝洲交通隧道（横琴第三通道）是横琴三期工程中的一部分，大型隧道与综合管廊一体化建设仍处于可行性研究阶段，结合横琴新区马骝洲交通隧道新建工程设计实例进行验证分析，为大型隧道与综合管廊一体化建设积累经验。
珠海市横琴新区马骝洲交通隧道（横琴第三通道）新建工程在断面空间布置
缆以减少影响等方式，实现空间综合利用。
结合珠海市横琴第三通道工程的设计进行分析，实践表明大型隧道与综合管廊一体化建设具有良好的经济、社会和环境效益。在我国已建设的诸多大型隧道工程设计中，通常预留管廊满足自身需求，却很少考虑为市政管线预留空间。大型隧道与综合管廊一体化建设研究将有效解决多方面问题，更加合理利用地下空间资源，因此亟待研究。总结
横琴新区综合管廊于2010年5月开工建设，至2013年11月19日综合管廊主体结构全部完成，建设者们凝聚智慧、精心组织，先后攻克了深厚淤泥地质软基处理、深基坑支护、大口径管道安装、远距离监控调试等诸多技术难题。
目前横琴新区在综合管廊的维护和运营管理上的体制机制等方面基本是适合新区城市开发建设初期特点和需要的。综合管廊收费权限和标准等事宜尚未核定，因此收费的政策条件还不具备，所以目前的管廊租费和物业费都由政府财政补贴，在管廊运营上还没有形成良性循环的局面[10]。从科学管理的角度，以发展的眼光看，还存在诸多问题有待解决。（1）地下综合管廊设计建设存在不周全
设计和建设中欠考虑地下综合管廊管线维修时的设备和材料在管廊内部的运输，建议下步设计和建设过程必要充分征求各管线业主单位和运营管理单位意见，进行修改完善。当综合管廊规划纳入热力管等大型管线时，应增大检修通道配备电动车，以便于检修设备进入、搬运。（2）统一协调入廊难度较大
由于各类管线的主管部门不同，且历史直埋时无政府或企业收取日常管理费，对入廊后要交一次性入廊费和每年交日常管理费协调难度较大。综合管廊收费权限和标准等事宜尚未核定，因此收费的政策条件还不具备，所以目前的管廊租费和物业费都由政府财政补贴，在管廊运营上还没有形成良性循环的局面。建议考虑各管线单位入股，共同建设开发，或者由国家统一制定及完善相关入廊政策和管理费用收取标准。（3）加强运营管理。
关键词：地下综合管廊,管线建设,电力管道
地下综合管廊(下称综合管廊),又名共同沟,是在地下设置专供布置各种公用事业缆线或管道的隧道或沟道。综合管廊是合理利用地下空间资源,解决地下各类管网布置困难的有效途径。在日本及欧洲国家的综合管廊的建设已有近五十年,国内仅部分城市近年来开展了小范围的试点建设。目前国内实施的综合管廊,是把市政、电力、通信、燃气、供水排水、热力等各种管线集中布置,在城市道路地下空间建造的一个集约化的隧道中,并设有专门的检修口、吊装口和监测、控制系统,是一种城镇综合管线工程。
1 国外城市综合管廊概况
法、英、德等国于19世纪就开始兴建地下综合管廊,美国、西班牙、俄罗斯、日本、匈牙利等国于20世纪开始建设地下综合管廊。国外城市地下综合管廊的应用技术比较完善,经过运行考验证明综合利用效果良好。
例如日本的共同沟,除着重防止出现施工占路导致阻塞交通等扰民现象外,更着重防灾功能,以期在发生地震时,确保生活基础设施的正常运转。共同沟采用盾构法施工,直径约为7.5 m,东京的共同沟造价平均为每公里60～70亿日元(1美元约合102日元),而部分管廊段的造价高达每公里100亿日元。共同沟外壁在出现分叉和拐弯的地方,都采用铁制预制构件,以增加强度。共同沟使用寿命约75 a。日本在共同沟建设中,除自来水管道是边施工边安装外,其他管线采用分区安装。共同沟每月检修一次,电话线全部用防火帆布包裹,以防出现火灾导致通信中断,天然气管道旁的照明用灯也外罩玻璃,防止出现电火花导致天然气爆炸,在排水、通风等方面技术措施均比较完备。日本共同沟断面示意图见图1。
2 国内城市综合管廊的概况
目前国内综合管廊多数在经济发达地区的城市中心地段进行建设,主要有北京、上海、广州、佳木斯等地。
1) 上海市张扬路综合管廊。
1994年上海浦东新区张扬路综合管廊建成投入使用,截至2005年共建成综合管廊约11 km,断面为2.4 m×2.4 m,平均造价约为2 500万元/km。供水、电力、通信、广播电视、消防等管道和电缆都以层架形式进入综合管廊,燃气管道置于上方专用空间。综合管廊内有足够空间供维修检测人员走动和工作。
2) 佳木斯市综合管廊。
该综合管廊高2.3 m、宽3.2 m,将市政基础管线整合于一个混凝土框架空间内。管廊中间是一条通道,两边墙壁上被水泥板分为上、中、下三层,管廊上层为强、弱电区,中层为给排水区,下层为供热、供气区。管廊总长为2 km,平均造价约为1 200万元/km。
3) 佛山市综合管廊。
佛山市首期综合管廊形成一个环状综合管廊网,横截面宽为3.2 m(部分地段宽为4 m)、高为2.8 m,平均每公里造价约为2 300多万元,全长共9.37 km。综合管廊内仅有动力电缆(高压线)、通信电缆、供水管道3种管线。动力电缆和通信电缆在管沟内的两侧,供水管道在管沟底部。综合管廊内设施完善:每100 m将设有防火隔离墙,排水、照明、检测等设备;每200 m有一个长2 m、宽0.7 m的“投料口”,高出地面0.5 m,主要方便技术人员进入管廊内检修。
3 综合管廊的特点分析
3.1 综合管廊的优点
1) 使地下空间得到合理、充分、经济的利用。
2) 保证了城市的供水、供电、煤气等这些最基本的市政管线的协调建设。
3) 避免了一般城市基础设施建设中,各种市政管线按各自系统直接埋设在土层中,造成检修不便、容易损坏的问题,降低了管线维修费用。
4) 杜绝因铺设和维修各种管线对城市道路、绿地重复开挖,保持路容完整和美观,降低了路面翻修的费用,消除了由此造成的资源浪费和对市容、交通以及居民生活的不良影响。
5) 由于地下空间具有低耗能性、易封闭性、内部环境易控性等特点,综合管廊能使城市中的能量流、物质流、信息流保持畅通。
6) 可以利用地下空间的高防护性,使城市抗震、抗台风等抗灾能力大大提高。
7) 经济合理可行。据测算,一条能够综合所有管线的地下综合管廊造价基本上与地面道路的造价相当,如果按强弱电等分设多条管廊,不仅技术上容易,造价也将更经济。如果沿用传统方式敷设各种基础设施管线,其铺设、管线拆迁、路面破损补偿等费用也是相当可观的。
3.2 综合管廊的缺点
1) 国内尚缺乏综合管廊的相关技术规范。目前建设的综合管廊仅简单地将各种管线置于共同沟内,对各类管线的分支等技术细节的处理考虑不够充分;从技术上不能根本解决各种管线特别是电力电缆、天然气共沟运行中存在的安全隐患,对各种管线共沟运行相互间造成的影响未能进行全面评估。
2) 综合管廊综合造价较高,因涉及到不同企业的利益,建设及维护费用的分摊将给长期维护带来各种不确定因素。
3) 多种管线共沟必然带来事故发生的概率增大,综合管廊的投资方、建设方、运营方以及各管线所属单位难以清晰划分运行维护的责任,一旦事故抢修不及时,造成重大损失时,责任认定和经济赔偿难度较大。
4 综合管廊的规划原则
综合管廊的规划应具有综合协调性、统一性、前瞻性。
1) 综合与协调规划。
综合管廊中各种基础设施均因服务特性不同,彼此衔接的要求不同,可以独立成网。其相互关系主要在对有限的地下空间的占用份额分配。
2) 统一规划。
道路与地下综合管廊的建设应实行统一规划、同步设计、同步施工。在规划道路时,按道路的干、支线等级标准,把地下综合管廊作为组成部分规划进去,每条道路一般建一条地下综合管廊,也可按强电和弱电分离的原则建多条。管廊内应留有足够的空间,便于人员和设备进入其中铺设或维修。新建道路时先建地下综合管廊,再建道路。
3) 规划要有前瞻性。
地下综合管廊的建设不便分期修建,一次性投入较大;如果预测远景发展失误,会造成容量不足或过大,将导致浪费或在综合管沟附近再敷设地下管线;各种工程管线组合在一起,容易发生干扰事故。
5 综合管廊的建设条件
1) 依托高水平的科学技术。
主要包括:①新的高性能材料及其施工工艺(如高强混凝土、高性能混凝土、高效预应力混凝土技术等);②先进的地下掘进技术及其施工方法(如时空效应基坑工法、土压平衡盾构技术、泥水平衡盾构技术、新奥法和多种基础托换技术等);③高效的防渗堵漏技术(各种可灌性好、结石率高、凝固时间可调的浆材,如水泥—水玻璃浆材、环氧树脂类浆材等);④基于地下空间地理信息系统(GIS)的信息管理技术(包括三维显示资料、先期数值仿真、三维动态管理等)。
2) 政策支持。
主要包括:①政府需将目前在修建道路时支付的管线拆建费用用于地下综合管线的规划、设计和土方挖填;②由于建设项目的特殊性,应在企业融资和税收上给予优惠,可给投资企业享受一定的税收减免;③综合管廊的建设是一个长期的过程,除在建设上需要投入巨资外,在管理运行、偿还贷款、债券本利等方面也将付出相当的成本。要帮助投资企业获得一定的经济效益,避免企业因无利可图而中止建设。
3) 法律保障,主要是指地下空间权的确定。
地下空间立法是一个系统工程,涉及地下空间规划、建设、管理、使用权有偿出让、工程产权的取得、转让、租赁、抵押立法等。地下空间立法应当坚持急用先立的原则,首先是地下空间权的取得和登记问题。日本早在1963年就制定了《有关修建共同沟的特别措施法》,日本大规模的共同沟建设即从那时开始,这是值得借鉴的。
6 综合管廊主要技术问题及其中电力工程管线建设要求
综合管廊内管线布置应符合以下规定。
1) 热力管与电力、通信电缆和压力管同进综合管廊时,应单独分区敷设。
2) 排水管道应布置在沟底,而沟底有腐蚀性介质管道时,排水管道则应位于其上面。
3) 腐蚀性介质管道的标高应低于沟内其他管线。
4) 火灾危险性为甲、乙、丙类的液体,液化石油气,可燃气体,毒性气体和液体及腐蚀性介质管道,不应共沟敷设,并严禁与消防水管共沟敷设。
5) 凡有可能相互产生不利影响的管线,不应共沟敷设。
6) 地下综合管廊建设成为解决城市电网的电力工程管线通道资源的有效手段,但其中的电力工程管线应满足电力行业的相关技术标准。
7 结语
1) 按照合理利用地下空间资源、预留未来发展空间、避免重复开挖的原则,采用城市地下综合管廊的形式进行管线的布置,是目前世界上比较先进的基础设施管网布置形式,也是城市建设和城市发展的趋势。
2) 应制定《城市地下管道综合管廊法》等相关法规,尽快开展我国在地下综合管廊建设的设计规范和设计手册以及建设流程、工程验收的标准研究工作。
3) 综合管廊规划应是城市规划的一部分,既要符合市政管线的技术要求,充分发挥市政管线服务城市的功能,又要符合城市总体发展要求。
4) 综合管廊牵涉的管线管理单位众多,需要有一套完整的行之有效的管理办法作为依据,设置专门的管理部门进行管理。
5) 综合管廊建设中,电力工程管线的布置应符合电力行业相关技术标准。
6) 以政府投资为主。由于综合管廊投资规模大、短期效益不明显、回报率较低,因此吸引社会资本的难度较大。由政府出资则可以避免出现融资困难的问题。
参考文献
[1]李德强.综合管沟设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
