通过运用GIS、BIM、物联网、大数据等技术,地下综合管廊全生命周期得到系统化、精细化管理,对灾害的冲击抵抗能力和风险适应能力得到提升
2022年,全国地下空间发生灾害与事故共58起,包括火灾、水灾、施工事故、交通事故等
如今,地下空间已成为一些超大、特大城市提升土地利用水平、支撑城市高水平发展不可或缺的组成部分。根据《2023中国城市地下空间发展蓝皮书》,截至2022年底,我国城市地下空间累计建筑面积29.62亿平方米。
如此巨量的地下空间,保证其安全与高效运行至关重要。中国城市规划学会发布的《2023中国城市地下空间发展蓝皮书》显示,2022年,全国地下空间发生灾害与事故共58起,包括火灾、水灾、施工事故、交通事故等。
伴随着地下设施连通规模的扩大,城市地下空间灾害应对的复杂性和难度也在增加,提升地下空间韧性刻不容缓。
河北雄安新区是国内进行大规模地下空间开发利用的城市之一,高标准高质量建设与合理开发利用地下空间,成为这座“未来之城”全新的建设理念。
漫步在雄安新区,人们在欣赏起伏的天际线时,没有传统城市建设中纵横交错的电线遮挡视线,水、电、气、暖、网这些市政配套基础设施管线全部被收纳进了地下。高质量建设的能源舱、电力舱、综合舱成为支撑这座城市运行的命脉,为我国城市地下空间开发利用探索着经验。
合理开发利用地下空间,是《河北雄安新区规划纲要》明白准确地提出的任务,其中提到要优先布局基础设施,在城市干路、高强度开发和管线密集地区,根据城市发展需要,建设干线、支线和缆线管廊等多级网络衔接的市政综合管廊系统。建设地下综合防灾设施,形成平灾结合、高效利用的地下综合防灾系统。
“所谓综合管廊就是在城市地下建造一个隧道空间,空间设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理。”中国雄安集团基础建设有限公司相关负责这个的人说,综合管廊的建设投资大,施工难度高,标准要求高,但只有地下做扎实了,才能更加放心地建设地上部分。
地下综合管廊项目施工工序繁琐,从基坑支护及开挖,到结构施工、基坑回填,再到管线及排管施工、路基填筑、路面摊铺,任何一个环节都不能出现偏差。
在北京大兴国际机场临空经济区(廊坊),城市综合管廊正在加紧建设,《瞭望》新闻周刊记者在现场看到,开挖的基坑两侧,几名工人操作混凝土喷射机,正在对边坡做加固处理。“我们借助喷射机械,将速凝混凝土喷向边坡表面,使基坑得到加强和保护,起到防水、防冲刷、防坍塌的作用。”负责管廊建设的中国华冶科工集团有限公司工程师孙伟说。
近年来,从极端天气到安全事故,城市发展运行过程中,各类事件频发。城市地下空间面临的风险种类和灾害挑战增多,在工程规划和建设的起步阶段,全方面提高地下空间韧性设计水平和地下空间灾害应对能力,至关重要。
“地下综合管廊属地下工程,为深基坑作业,最大深度达14米,安全施工措施要求高。”孙伟说,“我们采用钢筋混凝土灌注桩、锚索、钢支撑等基坑支护措施,保护深基坑作业安全。”
火灾、洪涝、地震……各类灾害的发生可能对城市地下空间安全构成威胁,建立完善的城市地下空间防灾体系是重中之重。
在北京大兴国际机场临空经济区(廊坊),管廊顶部距离地面不低于3.5米,管廊内部每隔200米设置一个防火分区,安装专业防火门,确保符合消防要求;管廊自身结构防水,底部设有排水沟,每个出入口高于地面并安装专门的防倒灌设施,避免城市内涝对入廊管线造成损害;设计时最大限度地考虑地质构造,利用抗震钢筋、抗震支架等建设管廊,保障地下综合管廊抗震设防烈度达到八度……
“综合管廊工程与其他地下设施规划建设相协调,要多注意复杂多变的地下设施资料,掌握其标高、断面和走向,结合地势和地质等条件,确定合理的建设方案,做到综合统筹。”中国华冶科工集团有限公司项目经理王凯宁说。
多位受访业内人士指出,安全是城市发展的基石和底线。近年来,随着各地城市规模扩大、建设力度不断加大,地下综合管廊建设增长迅猛,守护城市“生命线安全”成为韧性城市建设的重要课题。
“氧气浓度正常,二氧化碳浓度正常……”日前,在雄安新区容西片区地下综合管廊,一次常规的人工巡检正在进行。运维人员手持气体检测仪,对综合管廊中的气体成分及浓度进行仔细的检测,经与环境监视测定设备的数据对比,确认管廊内环境良好,各项设备正常运行状态正常。
住房和城乡建设部出台的《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》明确,综合管廊是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。为保证值班人员能立即处理报警、管线事故等各类突发情况,综合管廊必须实行24小时运行及维护管理。
24小时运行及维护管理,意味着单靠传统的人工巡检远远不足。如何及时感知地下管线的异常,在风险发生时进行快速有效的处理,切实守护好城市“生命线安全”?智能化设备的作用不容小觑。
在雄安新区,本刊记者在工作人员的指引下,从容西片区地下综合管廊一处入口进入,只见管廊通道纵横交错又相互联通,仿佛置身于一座“地下迷宫”。管道、线路及智能设备分布其间,电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线就像住进“集体宿舍”。
漫步于综合管廊内,时不时看到各种智能化设备,温湿度感应器、含氧量监测设备、自动感温装置……这些设备24小时运行,负责收集并传输管廊内的各种数据。
“地下管廊布设20多种、近万套前端感知设备,覆盖燃气舱、能源舱、综合舱、电力舱所有风险点,可实时监测综合管廊运转情况。”中国雄安集团基础建设有限公司相关负责这个的人说,通过耦合器—协调器—网关—控制中心,海量数据得到汇总,安全运作情况被实时监控。
在这里,每10米布置一个可燃气体探测器,每100米布置一部光纤电线米布置一组高清摄像头、一组氧气和温湿度传感器,所有设备各司其职而又相互配合,如同一个个“宿管”,24小时“在岗”,不断地进行自动监测。
水火无情,地下空间尤其如此。全方位提高应对暴雨、洪水等极端天气灾害的抵御能力,更离不开科技的力量。通过运用GIS、BIM、物联网、大数据等技术,地下综合管廊全生命周期得到系统化、精细化管理,对灾害的冲击抵抗能力和风险适应能力得到提升。
例如,当智能系统检测到一氧化碳、甲烷等危险气体的浓度超标时,地下综合管廊相关设备会自动报警,通风机自动开启,通过通风系统调节管廊内空气质量,降低有害化学气体浓度;当水管破裂,水位达到一定高度时,自动液位仪检测到临界水位,排水泵将自动开启,破裂段水管闸阀会及时关闭;当遭遇火灾时,系统自动启动应急照明、疏散指示、声光报警和消防联动控制系统,同时关闭着火区所有井盖设备和常备式防火门,通过隔绝空气控制火灾蔓延……
数字化管理地下综合管廊,是韧性城市建设中的一个缩影。如今,日新月异的科技工具、智能手段和数字模型的应用,正为城市治理赋予更多可能性。
根据规划,到2025年底前,我国将基本实现综合管理信息平台全覆盖,城市地下市政基础设施建设协调机制更健全,城市地下市政基础设施建设效率显著提升,安全风险隐患及事故明显减少,城市安全韧性显著提升。
中建十堰管廊公司运维人员在紫霄大道管廊内巡检(2023年5月12日摄) 伍志尊摄/本刊
“利用地下空间建设城市综合防灾体系,是新形势下安全韧性发展的新方向。”中国城市规划学会常务理事梅耀林表示,地下空间由于其密闭性好、环境稳定性强等特点,是打造韧性城市的前沿阵地。通过合理开发与利用城市地下空间,能够统筹布局地上地下防灾空间,建立地上地下一体化主动防灾体系,提升城市整体防灾减灾能力。
专家指出,韧性城市具有可恢复性、智慧性和适应性等特性,如何将韧性城市理念运用到城市中不一样的地下空间仍需不断探索。
促进地下空间规划科学化。近年来,北京、上海、广州、深圳、青岛、雄安新区都明白准确地提出建设韧性城市。目前,浙江义乌、四川德阳、浙江海盐和湖北黄石4座城市入选“全球100韧性城市”。
梅耀林等专家这样认为,各地要坚持以人为本、公共优先、平急两用、平战结合等规划理念,交流不同建设地域、不同发展阶段的地下空间规划编制经验,探索提升地下空间规划水平,使其成为地下空间科学、高效、安全、有序开发利用的重要依据,努力构建地下空间高水平开发、高质量利用、高效率治理新格局。
推动地下空间利用集约化。专家这样认为,直面地下空间开发利用中存在的问题和挑战,合理规划利用地下空间资源,做到开发与保护相结合、效率与安全相结合,系统谋划、统筹利用。以集约化开发利用地下空间为重要手段,有效提升城市安全韧性,缓解城市交通压力,促进城市有机更新,创建城市宜居环境,推动城市高质量可持续发展。
引导地下空间体系数智化。在地下空间规划建设管理中,要积极运用现代数字技术、信息技术、物联网技术等,推动地下空间一体设计、功能统筹、空间治理、生态保护、安全韧性、技术创新等多维信息融合共享,搭建地下空间三维信息平台,以智能技术助力地下空间高效开发,全流程赋能地下空间规划、设计、建造、运营维护与安全管理。
多位受访业内人士建议,继续加大对城市运行数据的挖掘和分析,打造一个城市地上、地下、云上全覆盖的一体化安全智能系统平台,充分的利用全域感知、物联网、云计算、人工智能等技术方法,对重大灾害风险做到事前预控决策、事中精准应对、事后高效救援。
助力地下空间治理法治化。《2023中国城市地下空间发展蓝皮书》显示,截至2022年底,我国颁布有关城市地下空间政策法规文件共693部,涵盖地下空间设施、开发利用、使用管理、资源权属等方面。近年来,北京、上海、河北、江苏等省市坚持综合施策,完善地下空间管理领域的政策法规,着力解决地下空间使用、运营难题。
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