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多用途公用隧道的历史与近期发展

期刊:tunnelling and underground space technologyDOI:10.1016/j.tust.2020.103511

类型b:

作者及机构
本文由Y. Luo、A. Alaghbandrad、T.K. Genger和A. Hammad(通讯作者)共同完成,所属机构为加拿大Concordia University。论文发表于2020年的《Tunnelling and Underground Space Technology》期刊(第103卷,文章编号103511)。

主题
本文是一篇系统性综述,聚焦于多用途综合管廊(Multi-Purpose Utility Tunnels, MUTs)的历史发展、全球实践、优势与挑战、融资模式及法规标准,特别关注中国近年来的大规模应用。


主要观点与论据

1. MUTs的定义与核心优势

MUTs是一种集成了多种市政管线(如电力、通信、给排水、燃气等)的地下隧道系统,其核心优势包括:
- 减少重复开挖:传统直埋管线需频繁开挖维修,MUTs提供全年可访问的维护通道,降低社会成本(如交通拥堵、商业损失)。
- 提升管线寿命:管线免受土壤腐蚀和机械损伤,并通过定期检测延长使用寿命(Canto-Perello & Curiel-Esparza, 2013)。
- 空间高效利用:解决城市浅层地下空间不足问题,避免管线交叉干扰(Cano-Hurtado & Canto-Perello, 1999)。
- 环境与社会效益:降低施工噪音、粉尘污染,并减少对本地经济和公共设施的影响(Gilchrist & Allouche, 2005)。

支持数据
- 蒙特利尔案例显示,水管破裂率在2050年可能升至30次/100公里/年,MUTs可显著降低维修成本(Oum, 2017)。
- 英国Hunt等(2014)的成本对比研究表明,MUTs的全生命周期成本低于传统直埋管线。


2. 全球MUTs的发展历史与现状

  • 早期实践
    • 首条MUT于1850年建于法国,整合了污水与供水系统;1860年代英国伦敦建成可人工巡检的隧道(Rogers & Hunt, 2006)。
    • 20世纪中期,日本通过《共同沟特别法》(1963)推动MUTs建设,截至2013年东京已完成118公里(Shinichi, 2013)。
  • 区域差异
    • 欧洲:捷克布拉格拥有90公里MUT网络,主要用于保护历史城区(Kolektory Praha);西班牙巴塞罗那为1992年奥运会建设36公里环形管廊。
    • 北美:MUTs主要限于大学校园(如康涅狄格大学)和军事基地,因初始成本高及协调难度大而推广受限(Kuhn et al., 2002)。
    • 亚洲:中国自2015年起通过中央政策推动25个试点城市建设,截至2016年已建成2005公里(MHURD, 2016)。

图表支持
- 图1展示全球MUTs时空分布,中国占当前全球建设量的80%(图1e)。
- 图2统计显示电力、供水和通信电缆是MUTs中最常见的管线类型。


3. MUTs的技术分类与施工方法

  • 按深度分类
    • 浅层(0.5–2米覆盖)、中层(2–80米)、无覆盖(flush-fitting)。
  • 按可访问性分类
    • 可选择性进入(searchable)、全人工巡检(visitable)、分舱隔离式(compartmentalized)。
  • 施工技术
    • 现浇混凝土:灵活性高但工期长。
    • 预制混凝土/玻璃钢分段:质量稳定但运输成本高(Clé de Sol, 2005)。
    • 非开挖技术(如微型隧道掘进机):适用于密集城区,但成本昂贵(Habimana et al., 2014)。

案例
- 加拿大麦吉尔大学项目采用微型隧道掘进机避开既有管线(Habimana et al., 2014)。
- 中国珠海横琴岛MUT(33.4公里)通过模块化设计解决软土地基难题(He, 2015)。


4. 经济与政策挑战

  • 高初始成本:北美电缆公司因租赁现有管道成本低,对MUTs兴趣不足(Luo, 2019)。
  • 融资模式
    • 法国通过银行贷款和管线企业入廊费分摊成本(Clé de Sol, 2005)。
    • 中国采用政府主导的PPP模式,如苏州城北路项目(Arts Group, 2017)。
  • 法规标准
    • 日本(1963)、新加坡(2018)通过立法强制管线入廊。
    • 中国2015年发布《城市综合管廊工程技术规范》(MHURD, 2015c),明确规划与设计标准。

5. 中国MUTs的快速发展与经验

  • 政策驱动:2015年中央财政支持试点城市,要求新区道路综合管廊配建率达30%(MHURD, 2017)。
  • 技术创新
    • 北京中关村MUT采用三层地下结构(交通层、商业层、管线层)(Su, 2007)。
    • 南京江北新区在建53.41公里管廊,集成智能监控系统(Song, 2016)。
  • 成本差异:沈阳老城区项目因下穿地铁隧道导致成本飙升(Tao, 2017)。

论文的价值与意义

  1. 学术价值:首次系统梳理MUTs的全球发展脉络,对比不同国家的技术路径与政策工具。
  2. 实践指导:为中国及其他发展中国家提供MUTs规划、融资和建设的参考框架。
  3. 未来展望:提出传感器和智能化运维是MUTs成为“未来智慧基础设施”的关键方向。

亮点
- 突出中国案例的规模与技术独特性(如横琴岛多舱室设计)。
- 揭示MUTs推广的核心矛盾:长期效益与短期成本的博弈。

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