1、书书书第 11 卷增刊 2地 下 空 间 与 工 程 学 报Vol112015 年 11 月Chinese Journal of Underground Space and EngineeringNov,2015城市地下综合管廊经济效益研究*田强,薛国州,田建波,郑立宁(中建地下空间有限公司,成都 610081)摘要:以典型地下三仓综合管廊及相同数量的地下直埋管线为研究对象,对其建设、运营维护的成本及效益进行对比分析。结果表明:考虑 100 年使用期,地下综合管廊较直埋管线总建设和维护成本降低 11%;如结合其他效益对比,则综合管廊较直埋管线总的成本降低 23%。关键词:综合管廊;传统直埋管线
2、;经济效益中图分类号:TU9903文献标识码:A文章编号:1673-0836(2015)增 2-0373-05Economic Benefits esearch of Urban Utility TunnelTian Qiang,Xue Guozhou,Tian Jianbo,Zheng Lining(China Construction Underground Space Co,Ltd Chengdu 610081,P China)Abstract:Based on the research of the typical urban utility tunnel with three com
3、partments and the traditionalburied piping with same capacity,this article compares and analyzes different construction costs,operation costs,maintenance costs,and economic benefits of the two technologies The authors get the following results:theconstruction costs and maintenance costs of the urban
4、 utility tunnel is 11%lower than those of the buried piping withsame capacity during 100 years of lifetime;and the formers cost is 23%lower than the latters if the rest benefits areconsideredKey words:urban utility tunnel;traditional buried piping;economic benefits1引言城市市政管线(电力、通信、给水、排水、燃气及热力管线等)传统敷设
5、以地下直埋为主,因管线更换和维护需要,需重复开挖道路,严重影响城市道路交通和居民生活环境,造成人力、物力的巨大浪费,且开挖过程中容易意外损坏管道,甚至造成安全事故。综合管廊是建于城市地下用于容纳两类以上城市工程管线的构筑物及附属设施1,作为一种集约化、可持续性的管线敷设方式,在发达国家已得到广泛的认识和应用。近年来,国家不断将城市基础设施建设焦点转移至地下,2015 年 7 月 28 日李克强总理主持召开国务院常务会议,部署推进城市地下综合管廊建设。综合管廊虽然社会效益显著,但一次性建设投资巨大,部分地区每公里甚至需要上亿资金。是否值得建设投入,需要充分考虑其直接与间接经济效益,与传统直埋方式
6、进行对比分析。国内关于综合管廊的研究大部分集中在规划、设计及投融资模式,对经济效益的分析研究较少,且不彻底24。本文以典型管线及综合管廊断面为例,深入对比分析综合管廊的经济效益,为综合管廊的大规模推广建设提供参考。2管线及管廊的分析对象21管线情况设定拟敷设的直埋管线和综合管廊长度均为*收稿日期:2015-03-02(修改稿)作者简介:田强(1963-),男,河南鲁山人,高级工程师,主要从事地下空间开发建设技术研发与管理研究。E-mail:472578493 qqcom基金项目:中建股份科技研发基金资助项目(CSCEC-2014-Z-1-1)10 km,参照国内外综合管廊建设现状,并考虑到未来
7、城市发展需求,入廊管线选择为给水管线、再生水管线、电力电缆、通信电缆、天然气管线以及热力管线。我国建设场地地势条件差异较大,考虑到重力流排水管渠对综合管廊竖向布置的影响,重力流排水管渠是否入廊需根据项目具体情况确定,故本文中综合管廊未纳入重力流的排水管渠。管线的规格及材质见表 1 所示。表 1管线的规格及材质Table 1Standards and materials of piping序号名称规格管材1给水管线DN600球墨铸铁2再生水管线DN500焊接钢管3电力电缆14 回路阻燃电缆4通信电缆35 孔阻燃电缆5天然气管线DN500无缝钢管6热力管线DN600焊接钢管22综合管廊情况依据文献
8、1,根据入廊管线的种类和规格,经过合理布置和调整,综合管廊采用三舱断面型式。热力管道和通信电缆位于一个舱室,尺寸 LB=2.626 m;给水、再生水管道以及电力电缆位于一个舱室,尺寸 LB=3126 m;天然气管道单独位于一个舱室,尺寸 LB=1926 m;综合管廊断面的内部净空面积为 1976 m2,详细的断面见图 1。图 1综合管廊标准断面图Fig1Cross section of utility tunned23计算年限周期据文献 1,综合管廊主体使用年限应为 100年,故本次比较分析计算期取为 100 年。3传统直埋管线成本31直埋管线的建设成本依据相关规范57,参照国内已建直埋市政管
9、线建设成本,直埋管线的建设成本见表 2。表 2传统直埋管线的建设成本Table 2Initial construction costs of traditionalburied piping序号名称数量/m单价/元合计/万元1给水管线1 0001 88118812再生水管线1 0001 43914393电力电缆1 0004 12041204通信电缆1 0004 02040205天然气管线1 0001 62416246热力管线1 0004 81448147合计1 7898传统直埋管线单次建设成本为 1 7898 万元。各种市政管线都有自己的生命周期,根据国内直埋地下管线平均使用年限分析,在 10
10、0 年计算期内,以上管线的总敷设次数为:电力和通信电缆总敷设次数按 5 次计,给水、再生水、燃气和热力管线总敷设次数按 7 次计。假定直埋管线每次敷设成本折现后均与首次建设成本一致,在 100 年计算期内,直埋管线总的建设成本见表 3。在 100 年计算期内,直埋管线总建设成本EB1=10 9006 万元。32直埋管线的维护成本传统直埋管线维护费用主要包括管线管理、管线检测、破损修复,管件更换、管道疏通、道路开挖与修复等费用。依据市政工程设施养护维修估算指标(HGZ-120-2011)、上海市城市道路掘路修复工程结算标准(2008)等,结合国内市政管线维护费用情况,以上管线每年维护总费用折现后
11、平均取 30万元,在 100 年计算期中,维护期按 94 年计算,则管线的维护费用:EB2=30 94=2 820 万元33直埋管线的其它成本分析直埋管线的其它成本分析主要包含道路质量折旧、交通阻滞、管线渗漏以及管线事故等成本。473地 下 空 间 与 工 程 学 报第 11 卷表 3传统直埋管线总的建设成本Table 3Total construction costs of traditional buried piping during its lifetime序号名称单位数量使用寿命/年100 年内敷设次数建设费用/元合计/万元1给水管线m1 00015718811 31672再生水管线
12、m1 00015714391 00733电力电缆m1 00020541202 0604通信电缆m1 00020540202 0105燃气管线m1 00015716241 13686热力管线m1 00015748143 36987合计10 9006331道路开挖对道路质量的影响根据相关调查、研究发现,道路开挖后虽然进行了修复,但道路修复区由于受力模式发生变化、沟槽回填土路基产生过大的塑性变形和沿接触面的滑动剪切破坏等原因,过早出现沉降、平行开裂、龟裂、坑洞及突起等损坏,道路开挖对道路质量造成的影响,可以看作是加速折旧了局部道路。道路开挖对道路质量的影响公式:EB3=A式中:为开挖对道路质量的影响
13、系数;A 为开挖道路路面的建设费用。根据相关数据分析与论证,本文拟定建设和维护管道引起的道路开挖对道路质量的影响系数取为 035。根据 城镇道路路面设计规范(CJJ 169-2012),在 100 年计算期内,道路路面铺设次数为 7次,拟定在单次铺设道路路面使用期间,道路开挖面积为 5 000 m2,道路修复成本为 350 元m2。则 EB3=03575 000300=3675 万元。332道路开挖对道路交通通行的影响传统直埋管线建设和维护等引起的道路开挖,直接影响了该段道路的交通通行,根据相关的研究和分析,该部分造成的经济损失费用计算公式为:EB4=(DN1t+DN2t)(1+i)t式中:D
14、N1为第 t 年道路开挖造成的客运量影响费用;DN2为第 t 年道路开挖造成的货运量影响费用;i 为折现系数。研究表明,我国劳动力对 GDP 贡献的实际份额大约在 058061 之间,也即现阶段我国旅客的平均时间价值大体为每小时人均 GDP 值的 06 左右8。对于货运车辆时间延误的效益仅仅考虑耽误的货运时间所能够创造的价值。(1)客运量影响费用D1i=TiQi式中:为旅客节约时间中用于生产目的的比例,取 05;a 为旅客的单位时间价值;Ti为第 i 年挖开路面时延缓的通行时间;Qi为单位时间正常客运量人员数。我国2014 年人均 GDP 为46 531 元,城市人口人均 GDP 约为 70
15、000 元,我国“三步走”发展战略,到 21 世纪中叶,人均国民生产总值达到中等发达国家水平,相当于人均 GDP 为 1 万美元,并在这个基础上继续前进,财政部预计 2020 年中国人均GDP 将达 1 万美元,提前完成目标。现预估 20152115 年,我国城市人均 GDP 折现后平均约为200 000 元。假定管线敷设道路,日均人流量为 5 万人,人均每日因开挖道路延缓的通行时间为 1 min,直埋管线单次建设时间为 1 年,维护期间该道路每 2 年开挖一次,每年开挖路面时间为 20 d。(2)货运量影响费用D2i=bTiQi式中:b 为货运的单位时间价值;Ti为第 i 年挖开路面时延缓的
16、通行时间;Qi为单位时间正常货运车数。本文假设该段综合管廊建设地点没有货车通行,D2=0。则 EB4=2 604 万元。5732015 年增刊 2田强,等:城市地下综合管廊经济效益研究333管线漏损成本由于管材质量、管道接口、管道防腐及施工质量等原因,直埋管线出现一定比例的漏损,同时由于管线直埋于地下,渗漏也无法及时被发现维护,造成巨大资源的浪费,在管线抢修和维护期间,严重影响人民生活质量。据 中国城市建设统计年鉴(2012 年)统计,2012 年全国供水管道共为 591 872 km,水年漏损水量为693 056 万 m3a1,全国供水管道342 752 km,天然气损失量为206 346
17、万 m3a1,造成了巨大的经济损失和资源浪费。经过分析和计算,本文中计算范围内自来水和天然气漏损量分别为 12 000 m3a1、7 000 m3a1,参考国内自来水和天然气单位体积费用。管线漏损费用:EB4=810 万元。4综合管廊的建设成本分析综合管廊的建设成本主要分为管廊主体和专业管线两个部分,其中管廊主体建设成本包括管廊的建筑工程、供电照明、通风、排水、自动化及仪表、通信、监控及报警、消防等辅助设施,以及入廊电缆支架的相关费用;专业管线成本包括入廊管线、电(光)缆桥架以及给水、热力、燃气管道支架和支墩等。直埋地下管线由于氧化、挤压、外力破坏等各种原因,使用寿命较理论使用年限大幅减低。而
18、综合管廊中管线受到管廊的保护不会受到挤压和外力破坏,且受到较好的维护和保养,管线的使用年限基本为管道的理论使用年限,本文中各类入廊管线的使用寿命按 50 年计,即 100 年内入廊管线更新次数为 1 次。根据城市综合管廊工程投资估算指标 和 市政工程投资估算指标,综合管廊的直接工程费用 EU1见表 4。表 4综合管廊的建设费用Table 4Construction costs of urban utility tunnel序号项目名称单位数量单价/万合计/万1管廊主体m1 000616 1002管线敷设m1 000282 8003管线更换m1 000282 800合计11 70041综合管廊管
19、线维护成本综合管廊入廊管线维护管理不需要开挖道路,同时管廊中检测系统实时监控,发现管线运行问题可以及时处理,避免了问题扩大化,故相同管线规模的综合管廊管线维护费用小于传统直埋管线的维护费用。因此综合管廊的管线维护费用可以在传统直埋方式管线的维护费用上取一个折减系数,其计算公式为:假设总建设期为 2 年,从第 3 年开始维护保养,计算期按 100 年计算,每年管线的维护费用为30 万。EU2=043098=1 176 万元。42综合管廊运营成本综合管廊运行费用主要包括排水、电气工程、管廊检测以及通风系统等运行和维护费用。根据国内现状综合管廊运营费用分析,本文中综合管廊年运营费用取 30 万,计算
20、期按 100 年计算。EU3=9830=2 940 万元。5经济效益对比分析51直接成本比较传统直埋管线费用和综合管廊成本比较见表 5。表 5传统直埋管线费用和综合管廊成本比较(单位:万元)Table 5Cost comparison between traditional buriedpiping and urban utility tunnel(Unit:10 thousand yuan)传统直埋综合管廊建设成本其它成本成本合计建设成本其它成本成本合计10 90066 601517 502111 7004 11615 81652间接效益分析综合管廊集约化地下管线,将管线敷设方式由传统的平面
21、错开式布置,调整为立体式布置,节省了地下空间,空余出了大量“干净土地”。在目前城市发展用地紧缺的情况下,“干净土地”为未来城市的发展提供了新的发展空间,也为城市发展提供了新的发展点,突破了城市地上发展的困境,也带动了周边区域的发展,为城市发展提供了无法估量的间接经济效益。673地 下 空 间 与 工 程 学 报第 11 卷经过分析与计算,本文中综合管廊建设节省出的可开发地下土地面积为 5 000 m2,根据大连、杭州、沈阳、无锡及上海等地出台的城市地下空间出让金相关法规条例,地下空间的土地出让金按土地基准价的 40%计算,土地基准价采用 08 万方,则综合管廊建设产生的土地效益:EU4=5 0
22、0040%08=1 600 万元。53其他效益分析有资料统计,南京市平均每天发生爆管事故30 多起,北京市大型水管崩裂事故每 4 天一起,新闻报道中燃气管道、自来水管道以及电缆线路事故层出不穷。同时统计数字显示,2009 年到 2013年,全国直接因地下管线事故而产生死伤的事故共27 起,死亡人数达 117 人,据估算,国内城市每年因施工外力破坏造成的地下管线事故,造成的直接经济损失约 50 亿元,间接经济损失约 400 亿元。管道安全事故严重影响人民生活质量,甚至威胁到生命安全,造成巨大资源、人力浪费和经济损失。由于该项经济损失涉及到的因素比较多,故本文不予计算。54综合比较表 6传统直埋管
23、线费用和综合管廊成本与效益比较(单位:万元)Table 6Cost benefit comparison between traditionalburied piping and urban utility tunnel传统直埋综合管廊总成本 经济效益合计总成本 经济效益合计17 5021017 502115 8161 60014 2165结论通过直埋管线和综合管廊建设和运行成本的经济比较分析,综合管廊直接建设费用约是传统直埋管线的 5 倍,但综合管廊一次建设长久收益,管廊主体使用年限能达到 100 年,在 100 年管廊使用年限内,综合管廊较直埋管线总建设和维护成本降低 11%,经过效益分析
24、和比较,综合管廊较直埋管线总的成本降低 23%。综合管廊建成后,有效地保障城市管道安全,降低城市道路的翻修破坏,减少了交通拥堵,节省了地下空间,空余出了大量“干净土地”,促进周边土地升值,提高了人民生活质量和效率,带来了巨大的社会、经济和环境效益。参考文献(eferences)1 城市综合管廊工程技术规范(GB 50838-2015)2 关欣 综合管廊与传统管线辅设的经济比较以中关村西区综合管廊为例J 建筑经济,2009(增):42-45 3 郭莹,祝文君,杨军 市政综合廊道费用-效益分析方法和实例研究J 地下空间与工程学报,2006,2(增):1236-1239 4 徐纬 从规划设计角度提高地下管线综合管廊综合经济效益浅析J 城市道桥与防洪,2011(4):202-204 5 市政工程投资估算指标 S(HGZ 47-109-2007)6 电力建设工程预算定额 S(2013 年版)7 通信建设工程预算定额 S(2008 版)8 柳茂森 论旅客运输时间价值的决定J 公路交通科技,2001,18(3):97-1007732015 年增刊 2田强,等:城市地下综合管廊经济效益研究