瞭望丨地下管廊向智前行

来源：2023-06-03 瞭望 2023年第23期文 |《瞭望》新闻周刊记者 李松
实习生 张博君

◇目前北京城市副中心已建成地下综合管廊60条，总长超过67公里

◇综合管廊监控运营维护中心，集综合管廊弱电控制系统、自动控制系统、消防管理系统等于一体，设置视频监控、电子巡查、火灾报警、可燃气体探测报警等14个子系统

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工作人员监测北京城市副中心文旅区综合管廊运行情况（2023 年 3 月 27 日摄）张骁摄

每天，紧挨着北京环球度假区的金庄二巷，地铁轻轨八通线快速驶过，路面上人流如潮、车来车往。不远处一个不起眼的路口下却“别有洞天”，3个舱面排列有序，这里是燃气、电力、给水等多条市政管线“居住”的“大别墅”——城市副中心地下综合管廊。

“随着北京城市副中心高质量发展，在各类看得见的重大工程火热建设的同时，地下综合管廊亦进入全面建设阶段。”北京市通州区城市管理委员会地下管廊管线事务中心工作人员马志鑫对《瞭望》新闻周刊记者说，根据《北京城市副中心控制性详细规划（街区层面）（2016年—2035年）》，到2035年，城市副中心建成综合管廊长度将达到100～150公里。目前已建成地下综合管廊60条，总长超过67公里。

“健康管家”24小时监测管廊运行状况，实时感知廊内湿度温度、氧气含量、有害气体的变化，遇异常情况智慧系统自动报警……5月18日，记者走进北京城市副中心地下综合管廊，近距离感受管廊建设的科技范儿，以及全业务、全流程、全天候、全景式的“安全+智慧”管廊管理模式。

管廊建设高效绿色
要把一节长2米、重26吨的预制管廊构件吊放、运送、对位、拼装到位，怎么做？在文旅区曹园南一街地下综合管廊项目建设中，1名控制员和3名搭接弧形螺栓的工人，用机器人拼装对接，算上构件的吊装和场地周转时间等所有工序，仅需要1.5～2小时就能优质高效完成。

“这是全国首例装配式多舱结构管廊全机械化拼装。”北京建工国通建设工程有限责任公司BIM工程师周礼介绍，“依托第二代‘综合管廊运输拼装系统’的研发应用，该项目的施工效率比传统方式大幅提升。”

曹园南一街预制拼装地下综合管廊项目总长度60米，设计为三舱结构，管廊舱室采用“二加一”，即一侧单舱结构、一侧两舱结构，同时进场拼装组成，单舱的单节构件重26吨，三舱的单节构件重33吨。

施工中，没有成堆的钢筋模板、大型机械塔吊，也没有工地常见的噪声轰鸣和尘土飞扬，一台汽车吊，一套北京建工自主研发的“综合管廊运输拼装设备”，便是工程优质高效推进的关键：预制管廊构件通过吊车吊放至基坑内之后，被置于一台类似电动轨道台车的设备上，通过“台车”的运输慢慢靠近管廊主体结构并完成对接。过程中，通过实时校准管廊构件的轴线高程位置，确保与既有主体结构严丝合缝。下一个管廊构件同样照此施作，像“接龙”一样拼装，完成管廊的结构施工。

全机械化拼装的施工速度到底有多快？周礼算了一笔账：随着第二代“综合管廊运输拼装系统”在该项目应用，这段60米长的管廊，每个班组只需配备4名工人，即可达到每8小时拼装12米管廊的施工效率，算上构件的吊装和场地周转时间，总工期不超过半个月，如果单算结构拼装的净工期，仅在5天左右。“但如采用混凝土现浇法进行结构施工，需30余名工人，工期预计一个月以上。”

据了解，第二代“综合管廊运输拼装系统”是北京建工项目团队在国内首例单舱装配式管廊全机械化拼装系统的基础上优化升级而成。其前代设备曾应用于通州文旅区将军府东路的管廊施工。经过提升优化后，用于结构更复杂、拼装精度要求更高的曹园南一街地下综合管廊项目。

更加环保，也是北京城市副中心地下综合管廊项目建设的一大亮点。在建设过程中，北京建工发挥资源循环利用产业技术优势，将建筑垃圾处理后形成的再生骨料作为主要成分，加工成为无机混合料，共计约35万吨再生骨料应用在了文旅区九棵树中路等30多个项目的路基和肥槽回填以及道路两侧的步道砖。

“与传统天然砂石相比，可降低成本约15%，同时解决了建筑垃圾处置问题，具有良好的经济效益和环境效益。”周礼说。

运维管理配备“最强大脑”

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机器狗在北京城市副中心地下综合管廊巡检（2022年 10 月 27 日摄）杨洋摄

近年来，除了积极推进管线入廊，北京城市副中心还为项目配备“最强大脑”——综合管廊监控运营维护中心，使综合管廊能够成为智慧感知、自动运行、智慧管理、数据分析、智慧决策的智慧型综合管廊。

在文旅区，就有一座负责20条综合管廊的监控运营维护中心。其集综合管廊弱电控制系统、自动控制系统、消防管理系统等于一体，设置视频监控、电子巡查、火灾报警、可燃气体探测报警等14个子系统，可对管廊运行情况进行全覆盖、无死角地实时监控，在日常检修、故障排除等方面为各管线入廊单位提供准确无误的信息，并呈现出三大特点。

一是全息可视，构建数字孪生管廊底座。在全廊（折合单舱78公里）开展运营期管廊基于BIM+激光点云+倾斜摄影的毫米级逆向建模与数字化恢复，以LOD500的几何精度和信息深度，建成了国内首个涵盖管廊土建工程、附属设施、监控中心及变电所整套的CIM7级管廊数字孪生体。

“采用GIS+BIM全息化，真实呈现管廊与周边环境地下地上的空间全貌与运行状态，为文旅区管廊运行优化、人员安全、增容改造、管线入廊、设备维护等提供空间参考和数字底座。”综合管廊运营方北京建工建元城投公司平台架构师朱静说。

二是融合监控，跨系统物联感知和联动。“将管廊环境与设备监控、视频监控、入侵报警、通信、电力监控、人员定位、可燃气体探测、火灾报警等多个监控报警子系统进行集成管控，实现环境感知、运行感知、行为感知数据和能力的深度融合。”朱静说，“通过提炼分析关键监控指标及动态关联计算，实现管廊运行体征快速研判和一屏展现。”

三是平战结合，提升管廊应急管理效能。朱静介绍，项目开创性地实践了综合管廊可视化预案演练和应急协同指挥应用。日常作为模拟演练平台，实现管廊应急预案的单人演示培训与多人分角色演习，支持动态导调与效果评价。战时成为应急会商平台，实现事件感知、智能研判、及时预警、预案启动、指令下发、人员疏散、物资调配、抢险救援、情况反馈和复盘总结，全流程可视、可追溯，大幅提升处置效率。

“结合三维场景与燃气泄漏、电缆火灾、水管爆管等数学模型进行快速推演，分析预测事故发展趋势与影响范围，根据事故点及周边敏感目标分布，结合廊内拓扑连通、环境参数和通道状态等多因素，自动匹配生成最优逃生路线，并可动态推送给廊内人员手持终端，引导人员快速安全疏散。”朱静说。

“人机交互”巡检再上安全锁

“水信舱向东50米处有部分水渍，请前往查看……”对讲机那头的声音响起后，文旅区综合管廊工程巡线员付悦带上记录本，沿阶梯步行而下。到达地下十余米深处，一条宽、高均接近4米的地下管廊呈现在眼前。

付悦的日常工作是负责九棵树中路、萧太后河北街等多条路段的综合管廊巡检，城市综合管廊短则几公里，长则数十公里，巡检人员不可能完全实时掌握地下管廊运行情况。这时，可靠、稳定的监控管理系统，就成了守护管廊安全运行的最佳选择。

记者了解到，随着新一代信息技术的逐步应用，“人机交互”巡检应用场景越来越多，在各类传感器、机器人以及视频监控设备的辅助下，巡线员的日常巡线能够更加精准、高效。


在室外温度达到30摄氏度的情况下，文旅区深度6.7至16.7米不等的综合管廊，常年温度在11摄氏度左右。记者随工作人员一走进去，就感觉到阵阵凉意袭来。“这里常年保持着冬暖夏凉的状态。”马志鑫说。

在综合管廊电力舱，记者看见巡检人员手持移动终端在廊道内巡检，管线工况数据、维修保养情况在智能AR眼镜内直观显现。

“智能AR眼镜通过增强现实，将虚拟信息与真实世界相融合运用了三维建模、智能交互、传感等多种技术手段辅助巡检人员完成巡检作业过程中的拍照、录像、语音识别、设备扫码查询等工作，并提供远程协助、紧急呼叫等功能，以及支持知识库查询等，告别纸质化传统巡检方式，彻底解决漏检疏忽。”朱静说，“智能AR眼镜支持每项巡检内容设置视频或图片指导并全息呈现，巡检人员可以随时调取图纸、资料，减少了新人培训周期，让员工更快成长。”

“哒哒哒哒哒……”一只蓝色四足机器狗，可前行、停顿、后退，还可跳跃翻滚。在地下管廊电力舱现场，工作人员为记者现场演示智能巡检机器狗的工作状态。

“这款机器狗有高分辨率摄像头和检测传感器，具备健康状况综合判断、人机远程交互、数据挖掘分析等全智能化巡检管控功能，帮助运维人员精准把控现场状况，初步实现全覆盖、全识别、异常实时监测、无人化自主巡检。能有效解决管廊密闭空间内人员作业风险高，人工巡检难以满足缆线、管道快速增长等问题，有效减少地下管廊巡检成本，提高巡检质量。”北京建工建元未来城市投资发展有限公司解决方案经理马程璐说。

“光场交互技术也将是我们探索的方向。”马程璐介绍，“光场交互技术以可见光为交互媒介，通过摄像头接收光标签发出的可见光信号，为巡检人员提供远距离信息交互、精准三维定位定姿、主动混合现实三种核心能力，是一种低成本、普适化的环境交互入口和场景增强技术架构。”

他进一步解释，光场交互技术是利用手机的惯性传感器、磁力传感器、摄像头等，测量光标签的安装姿态，运维APP自动上传高度、下倾角、滚转角、方向角等参数。同时，后台使用这些参数修复安装过程中引入的误差，提高定位精度，在错综复杂的地下综合管廊为巡检人员提供引导、逃生等路径导航所需的基础定位支撑，既能提高运维效率，也将有效保障管廊内作业人员的安全。