劉晨晨，楊志強，馬 驥，李 萌

(長安大學測繪與空間信息研究所，陜西 西安710054)

一、引 言

自從2015年各省市相繼進入汛期以來，多個地區(qū)因暴雨頻襲而遭遇了管線的泄漏和爆炸、路面的塌陷等嚴重問題。2015年7月28日，國務院常務會議上李克強總理針對此現(xiàn)象提出了建造地下綜合管廊這一解決方案［1］。

地下綜合管廊，指的是將廣電、通信、電力、熱力、燃氣、給排水等兩種及以上的城市市政管線，統(tǒng)一地集中布設在地面以下的人工開挖的空間內(nèi)，而且要同時開挖能夠為檢修人員提供行走的隧道結構的通道［2］。

二、國內(nèi)外建設狀況

1．國外建設

歐洲，是眾多發(fā)明創(chuàng)造的誕生地，地下綜合管廊也不例外［2］。最早可以追溯到1833年的法國，在那時就已經(jīng)著手修建地下綜合管廊了。管廊中不但包括電力、通信、自來水管道，還包括了壓縮空氣管道等多種市政公用管道;1861年，倫敦的綜合管廊內(nèi)容納了燃氣、電力、自來水、污水管道、通信等各種市政公用管道;1893年的德國漢堡，也開始進行修建地下綜合管溝［3］。緊隨其后，瑞典將地下綜合管廊創(chuàng)造性地興建在了巖石中，其直徑達到了8米，在戰(zhàn)爭時可以用來作為防御工程。另外，值得一提的是巴塞羅那和馬德里的地下綜合管廊網(wǎng)分別以環(huán)狀和篩形網(wǎng)絡布設，特色鮮明而且實用。

日本，最早將地下綜合管廊稱作為“共同溝”［3］。在1923年，發(fā)生關東大地震以后，“九段坂”共同溝的修建在東京的復興建設中相應地完成了(如圖1所示)。該綜合管廊容納了給水、排水、電力、電信等市政管線［4］。1963年，實驗性地頒布了《共同溝實施法》，一些管廊建設中的建設技術、資金分攤與回收等方面的關鍵問題得到了解決［5-6］。1991年，日本成立了相應的專業(yè)的管理部門，主要是承擔共同溝的建設推動等重要工作［6］。

圖1 日本某廊道斷面圖

除此之外，美國和加拿大的地下綜合管廊的建設也很發(fā)達［7］。俄羅斯的地下綜合管廊囊括了各種管線(除了煤氣管)，但缺點是它的截面比較小，內(nèi)部的通風條件也差一些。

2．國內(nèi)建設

在臺灣，管廊的建設和拓寬道路、高架橋、地下鐵路等多種大型的基礎設施的結合會受到特別的重視。80年代的臺灣，就已經(jīng)開始對綜合管廊建設方案進行研究和評估，并在1991年，完成了臺北的第一條綜合管廊建設。2000年5月，臺灣關于地下綜合管廊的立法程序順利通過，并且在第二個月正式公布于眾［5］。2001年12月，其將對綜合管廊的制訂、維護辦法授權給了當?shù)卣?］。到目前為止，臺灣地區(qū)已經(jīng)成為我國關于地下綜合管廊的法律基礎最為完備的地區(qū)［8］。

在北京，1958年在天安門廣場下面建成了我國的第一條地下綜合管廊，比世界上第一條地下綜合管廊約晚125年［3］;1977年，在“毛主席紀念堂”的施工過程中又建設了一條斷面相同的管廊，長度大約為500 m;2000年5月，北京中關村的一家公司在規(guī)劃整體地下空間方案時，在主干路下修建了一條較長的綜合管廊，長約1．1 km，此管廊初步建成是在2005年［8］。

值得一提的是，在我國的許多城市，更多的綜合管廊工程正在建設進行中。我國部分城市已經(jīng)建成的綜合管廊［9］如圖2所示。

圖2 我國的部分城市管廊信息統(tǒng)計圖

三、存在的問題及解決方案

我國綜合管廊已經(jīng)受到一定的重視并取得了一定的發(fā)展成果，在最新發(fā)布的《指導意見》中也分別從統(tǒng)籌規(guī)劃、有序建設、嚴格管理和支持政策這4方面提出了具體可行的10項實施措施［1］。但是，由于綜合管廊的發(fā)展并不成熟，因此必然會存在著若干問題。

1．規(guī)劃設計管理問題及解決方案

綜合管廊是集合了兩種及以上的管線的地下空間，各種管線的運行特點不相同、管線的利益主體不相同、布置圖設計的不相同，因此各組織機構之間的相互合作、流通檔案數(shù)據(jù)就存在一定的難度。面對各個機構部門的利益爭奪和權限劃分，必須要成立專門的管理部門、制定統(tǒng)一的布置設計。

為了更好地協(xié)調(diào)各個組織部門，我們可以參照德國和日本。他們成立了共同溝管理部門，主要是承擔共同溝建設的推動工作，并且在幾十年中數(shù)次修訂了相關的法律法規(guī)［10］。統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)管理的工作必須由相應的政府部門來完成，其他的相關部門要積極地配合其工作。不僅僅是辦事效率提高了，利益爭奪也解決了，極大增加了地下資源的利用率。

在一般的地下綜合管線工程中，往往是將各種專業(yè)的管線平面圖疊加成一個整體，然后依照一定的規(guī)則確定出他們之間的相對位置和高程(原則性)，最后僅僅繪制關鍵的位置的剖面圖［11］。這種方式所呈現(xiàn)的設計圖紙是二維的，即使有注釋也只能算作2．5維，這樣就會存在各個管線設置沖突的可能性。既然有了專門的共同溝管理部門，完全可以通過該部門來組織其他部門進行三維管線設計，主要是落實管線、廊道、進出口等所有地下設備的綜合設計，這樣就會更加有效地解決管線設備的沖突問題［11］。

2．坐標方位傳遞問題及解決方案

與傳統(tǒng)地下管線直埋的方式相比，地下綜合管廊廊道的修建，會涉及地面坐標基準傳遞至地下的問題，與山嶺隧道、礦山、地鐵等地下工程更為類似。坐標方位的傳遞問題也就成了綜合管廊廊道貫通的主要問題，因此，選擇一種合適的聯(lián)系測量方法就顯得尤為重要。常見的聯(lián)系測量方式主要有:聯(lián)系三角法、導線定向法、鉛垂儀投點法和陀螺儀定向法［12］。

聯(lián)系三角法作為一種傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法，雖然原理簡單，但是其存在設備笨重、作業(yè)較為復雜、作業(yè)時間長、勞動強度大、易受外界環(huán)境的影響、精度不易提高等缺點［12］。導線定向法不易受現(xiàn)場施工干擾，計算方便快捷，可以進行嚴密平差并能對精度作出判斷，但導線網(wǎng)型較差，對觀測條件要求高［13］。鉛垂儀投點法原理簡單，觀測方便，計算快捷，能夠進行嚴密平差和評定精度，但實際操作過程中將導線點垂直投影到觀測臺時難度較大［13］。

隨著陀螺全站儀的定向精度越來越高，陀螺定向方法已逐漸取代上述傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法［14］。陀螺全站儀是一種通過高速旋轉的陀螺馬達來敏感地球角動量，進而測定地球任意點的真北方向，據(jù)此可以測定地下導線邊的坐標方位角。由于地球的旋轉角動量是一定的，因此利用陀螺全站儀測得的任意導線邊的方位角也是等精度的，不存在誤差累積。與其他豎井聯(lián)系測量方法相比，陀螺定向方法具有定向時間短、觀測作業(yè)簡單、對施工單位的施工作業(yè)影響小、精度高等優(yōu)點。因此，陀螺定向方法能為地下平面控制網(wǎng)提供精確的坐標方位基準，從而保證地下廊道的正確貫通［14］。

3．運營維護過程中的測量問題及解決方案

地下管廊測量的工作環(huán)境主要是地下或封閉的空間，其測量方式和作業(yè)流程也與常規(guī)地面測量存在一些差異［15］。主要特點有:①測量只能從其內(nèi)部進行，空間狹隘，測量環(huán)境差，并伴有煙塵、滴水等因素的影響;②光線陰暗，且光照不均勻;③地下導線布設受到限制等［15］。

由于地下管廊測量的特殊性，再加上測量精度要求高的特點，使得地下管廊的測量方式主要為精密全站儀、水準儀和三維激光掃描儀［15］。

通常采用精密全站儀和水準儀來進行控制測量，首先分別在地下、地上做控制網(wǎng)的布設，然后采用聯(lián)系測量將地上和地下控制網(wǎng)進行連接，達到統(tǒng)一坐標系的目的［16］。對于聯(lián)系測量無法達到控制網(wǎng)精度要求時，可在地下控制網(wǎng)加測陀螺邊來控制聯(lián)系測量的誤差累計，提高地下控制網(wǎng)的精度。

地下管廊內(nèi)部結構較為復雜，信息采集量大，故而采用三維激光掃描技術采集管廊的內(nèi)部特征點三維坐標。三維激光掃描技術克服了傳統(tǒng)測量的局限性，具有快速采集數(shù)據(jù)、無接觸被測物體、測量精度高、主動性強及全數(shù)字特征等優(yōu)點。通過高速激光掃描測量方法，高效、大量地采集空間點位三維數(shù)據(jù)，以點云形式獲取物體的空間三維信息，準確地獲取近距離靜態(tài)物體的空間三維模型［16］，以便對模型進行進一步的分析和數(shù)據(jù)處理;同時也為地下管廊數(shù)據(jù)更新和復測，以及后續(xù)數(shù)據(jù)庫建立和三維空間數(shù)據(jù)可視化奠定了堅實的基礎。

四、結束語

在我國，雖然綜合管廊的建設還處于探索的不發(fā)達階段，但是，通過本文總結分析的政策文件來看，管理機制已經(jīng)越來越趨于完善。綜合管廊呈現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢及工程問題的解決，也必將推動我國地下空間的建設。

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［2］ 薛偉辰，胡翔，王恒棟．綜合管溝的應用與研究進展［J］．特種結構，2007(1):96-99．

［3］ 錢七虎，陳曉強．國內(nèi)外地下綜合管線廊道發(fā)展的現(xiàn)狀、問題及對策［J］．地下空間與工程學報，2007(2):191-194．

［4］ 邱玉婷．我國城市共同溝項目的投融資分析［D］．上海:同濟大學，2008．

［5］ 彭芳樂，孫德新，袁大軍，廖少明，朱合華．城市道路地下空間與共同溝［J］．地下空間，2003(4):421-426，457．

［6］ 呂昆全，賈堅．臺北市共同溝建設現(xiàn)狀及若干問題分析［J］．地下工程與隧道，1998(11):8-14．

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