城市更新背景下老旧地下管网改造技术路径分析

近年来，随着城市空间逐渐饱和和土地资源趋紧，城市发展重心由增量扩张转向存量优化，城市更新成为推动高质量发展的重要路径。在此过程中，地下基础设施，尤其是各类老旧地下管网的改造问题愈加突出。大量早期建设的管网由于年久失修，存在功能退化、风险隐患大、维护困难等问题，严重影响了地面城市形态更新和公共空间品质提升的进程。同时，地下空间的高度集聚和功能交叉，也使得改造工作面临技术复杂度高、施工干扰大、协调难度强等诸多挑战。如何在不干扰城市正常运行的前提下，实现对老旧地下管网的高效、安全、低碳的改造，成为当前城市治理与基础设施领域亟需解决的核心问题。

一、老旧地下管网现状与改造必要性分析

（一）老旧地下管网的普遍性与类型分布

我国大多数城市地下管网始建于 20 世纪 70 年代至 90 年代，普遍存在“年代老、底数不清、结构差、功能弱”等问题，涵盖自来水管道、雨污水排放系统、燃气管线、电力通信管道等多个系统 [1]。以北方典型老城区为例，部分供水管道仍为铸铁管，使用年限超过 50 年，运行压力波动剧烈；而排水系统多为砖砌圆形管渠，抗渗性差，沉降变形严重。在部分市政道路下，通信、电力与给排水管道重叠穿插，空间布设混乱，留检井、阀门井密度过高，极易因局部故障引发连锁问题。根据住房和城乡建设部统计，全国老旧城市管网总长度已超过60 万公里，且分布广泛，涉及区域主要集中在建成区密集区域与历史街区。

（二）老旧管网存在的主要问题

当前老旧地下管网的关键问题可归纳为结构老化、功能退化、资料缺失与维护困难四方面。首先，管材方面，自来水管多采用灰口铸铁或钢管，长期腐蚀导致管壁减薄、局部穿孔；排水系统中的钢筋混凝土管易受化学腐蚀，产生裂缝与渗漏。其次，节点连接处多为刚性接口，无法适应基础沉降或地面负载变化，容易导致接口开裂、漏水或塌陷。再次，大量管网缺乏原始竣工图纸，甚至没有统一编号，难以进行精确定位和信息化管理。最后，管线管理权属多头，部门之间缺乏协调，造成重复开挖、养护效率低，事故应急响应滞后。部分城市每年因地下管网漏损、塌陷、爆管等问题造成的直接经济损失超亿元。

（三）改造的紧迫性与政策驱动

地下管网改造已成为当前城市更新进程中的关键环节之一。《“十四五”全国城市基础设施建设规划》明确提出，要加快推进老旧地下管网的更新改造，全面提升城市系统的韧性与安全水平。各地纷纷制定针对性的地下管网整治专项方案，明确改造目标与实施路径，普遍采用非开挖技术、信息化管理和分区分段施工等方式，以最大限度减少对地面交通与居民生活的干扰。与此同时，地下管网老化问题已成为影响城市公共安全的重要隐患，其运行效率、服务能力与“智慧城市”“城市体检”“海绵城市”等新型城市建设理念存在明显差距，倒逼各地亟需通过系统性改造加快设施现代化进程。

二、老旧地下管网改造的技术路径与策略

（一）改造前的调查与评估技术

地下管网改造的第一步是全面而精准的现状调查与评估，确保后续改造方案的科学性与针对性。传统依赖人工经验与纸质资料的方式已无法满足复杂城市地下环境的需求，现代化调查需依靠先进探测与分析技术。常用手段包括 CCTV 内窥检测、声纳成像系统、激光测径仪和三维扫描仪等。例如，CCTV 检测系统配备高分辨率摄像头与 360^∘ 全景旋转头，适用于 DN200 以上管道的高清连续成像，可以直观识别裂缝、错口、沉积、根须入侵等病害；而声纳成像技术适用于水满管或淤积严重管段，通过超声波反射生成二维断面图，常用于雨水主干渠的大断面检测；激光测径系统则可高精度获取管道椭圆度与变形程度，结合可视化软件分析管道结构完整性。此外，对于非金属材质或无金属标识的管线，如聚乙烯燃气管道，可采用地质雷达（GPR）与电磁感应仪进行非破坏性定位。在实践中，某市对一处 80 年代建设的住宅区排水系统进行改造前普查，采用 CCTV 与激光复合检测，成功发现 21 处隐蔽错接、8 处变形断裂，并通过评估系统分级为三级结构缺陷（中等修复优先级），为后续CIPP 修复提供了定量依据。

调查完成后，需基于检测结果建立统一的评估模型。现有评估方法普遍采用内在结构等级（Structural Grade）与服务功能等级（Service Grade）分类系统，将管道状态划分为 1^～5 级，对应不同修复或更换策略。同时，利用 GIS+BIM 一体化平台建立三维地下空间模型，融合地形、建筑、交通与地下管网等多维数据，实现对复杂节点与交叉区域的可视化分析，为施工方案选择和施工干预风险预判提供决策支持。

（二）改造设计阶段的技术路径

改造设计是地下管网更新的核心环节，需以工程可行性、经济性和未来可持续性为导向。设计中首先应根据前期评估结果，优化整体布局，特别是在管网密集的旧城区，应统筹考虑地下空间集约使用与系统功能提升 [2]。在主干道、重要枢纽或新建开发区，推荐采用综合管廊或共同沟模式，将给水、再生水、电力、通信等管线统一纳入一个结构舱体，便于后期检修与容量扩展。而对于支路或次级道路，通常采用“分区封闭 + 局部明挖”模式，结合交叉施工窗口减少对交通与居民出行的干扰。例如某地在老旧住宅片区改造中，将排水支管升级为HDPE 双壁波纹管，并采用“先干区、后湿区”的分阶段封闭施工，有效控制了雨季影响。设计中还需结合水力模拟与负荷分析工具，如 SWMM 模型（Storm WaterManagement Model），模拟降雨 - 径流过程与管道水力响应，从而优化管径选择与坡度设计。以某沿海城市改造项目为例，通过模拟 50 年一遇降雨强度，发现原有排水系统在东南侧片区存在回流风险，最终调整了该区域三条次干渠的管径与汇流点位置，显著提升排涝能力。各类节点构筑物（如检查井、阀门井、泄水井）也需标准化与模块化，推荐采用钢筋混凝土预制井节与柔性接口设计，提高现场拼装效率并减少渗漏隐患。

（三）施工与更新技术方案

随着施工技术的进步，非开挖技术已成为老旧地下管网改造的主流选择，尤其适用于城市道路下或交通繁忙区域，具有干扰小、施工周期短、环境影响低等优点。目前常用的非开挖修复工艺包括 CIPP（原位固化法）、破管法更换（PipeBursting）、喷涂法（Centrifugal Spray Lining）等。其中，CIPP 技术是目前应用最广的内衬修复方式，采用纤维增强或毡布内衬浸渍热固树脂，牵引至原有管道内后通过蒸汽、热水或紫外线固化。典型适用范围为 DN150\~DN1200，修复后管道具备 80% 以上原设计强度，并耐腐蚀、无接缝，适用于给排水系统。某地在更新一条长达 800 米的雨水管线时，采用 UV-CIPP 工艺，仅用 6 天完成修复，极大缩短施工周期。

对于结构破损严重或需增容的管线，可采用破管法更换技术，通过专用设备将原有管材粉碎并推挤至周围土层，同时拖入新管，适用于陶土管、铸铁管等老旧材料替换为HDPE或球墨铸铁管。若管径扩大不超过 30% ，可不引发周围结构扰动。新材料方面，应优先选择具备耐腐蚀性、柔韧性和热稳定性的管材。如 K9 等级球墨铸铁管抗压强度高，广泛用于供水与燃气系统；而HDPE 管材抗化学性优异，适用于排水与再生水系统；增强聚丙烯（PP-R）管具备良好的热塑性与耐热性，常用于住宅给水系统更新。施工阶段需加强信息化监控，利用沉降监测仪、振动传感器与移动视频系统，实时采集施工对周边结构、交通系统的影响数据，进行施工调整与动态优化，保障作业安全。

（四）信息化与智慧管网建设

当前地下管网改造不仅关注结构层面的修复，更强调与智慧城市系统的融合发展。智慧管网的建设主要包括传感器部署、数据采集通信、实时监控平台与智能运维系统四大环节。通过在关键节点布设多类型传感器（压力、流速、水质、电磁干扰、电导率等），可实现管网运行状态的实时感知与预警。传感器通信可基于 NB-IoT、LoRa 或 5G 协议，具有低功耗、广覆盖的特点，适合部署于密闭地下环境。数据汇总后接入 SCADA（Supervisory Control and DataAcquisition）系统，结合城市管网 GIS 平台，生成全网运行数字图谱，实现异常预警、溢流点追踪、管段寿命预测等功能[3]。例如在某新开发区建设中，通过数字孪生平台与 BIM 模型同步更新地下排水系统，在一次强降雨过程中系统自动识别积水点并模拟溢流路径，为城市排水调度提供了可视化支持，使排水效率提升近 50%。为保障长期运行，还需建设统一的市级智慧管网运维平台，实现各权属单位数据互通，打通水务、燃气、热力、通信等系统的壁垒。在日常维护中，结合手持终端与移动巡检系统，工作人员可实时定位故障管段、调用历史维修记录并录入检修数据，显著提升养护效率与应急响应能力。

三、老旧地下管网改造的实践路径与案例分析

（一）典型城市改造案例概述

在老旧地下管网改造实践中，多个城市陆续推进了具有代表性的更新项目，逐步探索并形成了可复制、可推广的技术路径。以某特大型城市中心城区为例，当地启动了老旧管网系统综合整治工程，涵盖供水、燃气、通信、电力及雨污分流系统，改造总长度超过 320 公里。项目采用 CIPP 原位内衬修复与顶管施工相结合的工艺，实现了在不中断供水、供电及通信服务的条件下完成主干线的高效修复与更新。施工过程中辅以 GIS 系统进行动态监管与数据跟踪分析，确保改造实施与城市运行协调推进，显著提升了工程调度的精准性和施工的可控性。

在另一处历史街区保护改造项目中，由于地下空间结构复杂、管线埋设年代久远且相关资料缺失严重，项目团队采用“探查先行、数字建模、精准掘进”的技术路径，前期通过三维激光扫描与地质雷达联合建立高精度地下数字模型，识别并标注出交错密集区域，通过局部重构设计有效规避管线冲突与施工风险。同时，基于 BIM 平台构建施工节点模拟系统，针对涉及古建筑基础的重点部位设立振动控制措施与实时位移监测设备，配合施工全过程记录，全面保障文物及建筑基础的结构安全，实现了城市更新与历史文化保护的协调统一目标。

（二）改造实施中的难点与对策

实际改造过程中面临诸多挑战。首先是交通干扰问题，尤其在主干道改造中，需与交通管理部门制定分时分段施工计划，并建立应急通行机制。其次，面对历史遗留图纸缺失问题，可通过激光扫描建模与历史遥感影像重建地下空间结构。此外，权属单位间信息割裂、责任不清，建议引入城市基础设施“一张图”系统与公共管网信息共享平台，加强数据统筹。资金问题方面，可采用政府与社会资本合作（PPP）模式，引入运营收益分成机制，减轻财政压力[4]。

（三）技术创新与本土化适配分析

部分城市在地下管网改造中融合“海绵城市”理念，采用可调节容积的蓄排一体式管渠和智能雨水控制装置，提升暴雨调蓄能力，缓解内涝问题。在南方高水位地区，因地下环境潮湿、高温、高盐，工程多采用正负压通风系统与防腐材料，以提高运行稳定性。本地化改造还需充分考虑当地的气候条件、地质构造与地下水文特征，合理选用管材类型与施工方式。如在软土沉降敏感区域，推广柔性接口管道系统与抗沉降井圈构造，能够有效缓冲地基位移带来的结构应力，减少后期病害频发率，延长设施维护周期 [5]。在公众参与方面，部分城市通过专属 APP平台向居民实时公开改造进度、施工动态及交通调整信息，同时设立居民代表协商机制，广泛听取意见与建议，增强项目透明度和群众配合度。

总结：老旧地下管网改造作为城市更新的重要组成部分，其复杂性和系统性要求在技术路径上具备科学性、实用性与协调性。通过全面的前期调查评估，精确掌握管网现状，结合合理的设计策略与适配的施工技术，能够有效解决管道老化、功能退化等问题，提升地下基础设施的运行效率和安全水平。在改造过程中，非开挖技术、新型材料及信息化手段的应用，不仅提升了施工效率和工程质量，也显著降低了对城市正常运行的干扰。实践表明，推动管网改造需坚持精细化管理、本地化适应与多部门协同，形成技术与管理的良性互动，确保改造工作的高效、有序实施。

参考文献

[1] 张勇军 . 顶管技术在城市地下管网施工中的应用与挑战 [J]. 水利技术监督 ,2024,(12):327- 331.

[2] 吴坚 . 浅析 GPS- R T K 在市政地下排水管网测量中的应用 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2024,(33):170- 172.

[3] 何国兵 , 曹源 . 三维 GIS 地下管网管理系统设计与实现 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2024,47(10):134- 136+141.

[4] 钱亲富 , 王李昌 . 非开挖技术在地下管网修复中的应用与未来发展趋势探讨 [J]. 地质装备 ,2024,25(S1):10- 16.

[5] 王欢 . 老旧城区地下管网系统改造升级施工技术研究 [J]. 全面腐蚀控制 ,2024,38(09):126- 130.