城市地下综合管廊机电系统集成设计与施工运维优化研究

近年来，随着城市化进程的加快和人口的快速集聚，传统的地下管线布局暴露出诸如管线错综复杂、道路反复开挖、管线事故频发等问题。为解决这些问题，国务院印发的《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》明确提出大力推进城市地下管廊建设。城市地下综合管廊通过在地下建造专门的群管廊道，统一布局各种管线，可有效整合城市地下空间资源，促进管线高效运行。综合管廊的机电系统涉及给排水、电力、照明、通风、消防、自控等多个子系统，各系统交互影响，组成复杂的集成系统。如何实现机电系统的科学集成设计和高效运维管理，成为综合管廊建设的关键课题。

一、工程概况

翠亨新区起步区科学城片区综合管廊工程全长 5.23km ，集成了给排水、电力、照明、通风、消防、自控六大机电系统。

给排水系统：给水管径为 DN300，每 3m 设置支吊架；排水由集水井内潜水泵近距离排出。

电力系统：电力分为 10kV 和 110kV 两个等级，由 8 座箱变供给配电柜。

照明系统：LED 照明分为普通照明和 5W 应急照明，可就地或远程智能控制。

通风系统：每 200m 划分一个机械排风、自然进风的通风分区，选用 8500～14500m³/h 混流式高温排烟风机，新风、排风口设 70% 防火阀，与消防联动。

消防系统：每 50m 设置一组超细干粉灭火装置（ 6kg ）和磷酸铵干粉灭火器（ 4kg ），由感温光纤或感烟探测器触发。

自控系统：智能监控单元（ACU, Automation Control Unit）对各系统进行采集控制，数据上传至监控与数据采集系统（SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition）综合管廊各机电系统互为支撑、高度集成，共同构建安全可靠的地下运行网络。

二、机电系统集成设计

地下综合管廊机电系统集成设计是一项复杂的系统工程，设计人员需要从空间布局、接口标准和智能控制等多维度进行统筹考虑。科学合理的设计不仅影响项目投资规模，更决定了管廊的长效运维效果。在布局规划上，应遵循“上轻下重”的基本原则，给水管道宜布置在综合舱上部区域，一般与中墙间距保持 500mm ，与底板距离控制在 1900mm ，为下部电力、通信等管线预留充足空间。电力与通信桥架宜采用上下层叠式布置，间距控制在 250-300mm ，既可避免电磁干扰，又能实现空间的高效利用。设备选型必须严格执行标准化规范，如规定 10kV 配电柜采用630A 隔离开关，照明设备应采用 IP65 及以上防护等级等，这为后期维护和系统扩展奠定了良好基础。同时，要建立分区控制体系，一般每 200m 划分一个独立的通风和消防分区，配置温度、烟感等多重监测装置。系统需具备联动控制功能，在发生火灾等突发事件时，能自动切断非消防电源、启动排烟装置等。这种多层次、一体化的设计思路，可以使管廊各子系统既能独立运转又可协同配合，有效提升了地下综合管廊的整体运行质量。

三、机电系统施工运维优化

3.1 施工质量控制

城市地下综合管廊机电系统施工涉及多个专业的深度融合，要实现高质量建设就必须建立全过程、立体化的质量管控体系。在机电系统施工阶段，设备安装和系统联调是两个关键环节。对于设备安装来说，各子系统都有其严格的技术标准：托臂与槽道的安装必须从锚栓定位开始严格把控，保证其深度、垂直度和位置偏差分别控制在 +5/-0mm 、 ±2% 和 ±5mm 的范围内，若槽道安装偏差超限导致后续桥架无法对齐，需返工处理；变压器不仅要关注 ±25mm 的就位精度，还要确保其安装坡度维持在 1%～1.5% 的最佳区间；风管系统的施工则要着重考虑支架的牢固性和抗震性能，同时确保减振装置规范到位。照明系统虽然单体设备较小，但其分区敷设的合理性、防水的密封性以及接地的可靠性都直接影响整个管廊的运行安全。在系统联调环节，各子系统之间的协同性能成为检验重点。消防系统必须与通风、照明和监控等设备实现无缝对接：火灾报警信号要能精准触发通风系统的工况切换，应急照明必须与逃生指示协调一致，监控平台要对各类传感信号做出毫秒级响应。针对这些技术要求，施工团队应制定科学的检验标准和验收规程，实施全过程跟踪监管。

3.2 运维管理优化

在管廊运营阶段，优化运维管理的核心在于建立科学的设备巡检制度和完善的监测预警系统。在日常运维过程中，精准的巡检是确保设备健康运转的第一道防线。配电系统需要专业维护人员每周携带红外热像仪对所有配电柜进行巡检测温，从接线端子到线缆连接处，从开关触头到母线汇流排，通过热成像技术及时发现温升异常点。给水管道系统虽然结构简单，但每月一次的定压试验绝不能马虎，维护人员要对重点管段进行压力测试和渗漏检查，防患于未然。通风系统的年度检修更是重中之重，维护团队需要对风机的转速、振动、噪声等性能指标进行全面测试，同时对滤网、轴承、减振器等易损件实施预防性更换。针对设备运行中难以察觉的隐性故障，运维人员要充分运用超声波探测、绝缘电阻测量等无损检测技术进行早期诊断。在智能化运维方面，管廊机电系统已广泛采用物联网技术实现设备状态的实时监测：配电柜内的温湿度传感器可以 24 小时监控运行环境，排水泵区域的液位开关能够精准控制启停，通风机组的风速风量传感装置则实时反馈系统性能。这些实时监测数据通过通信网络汇集到监控中心后，专业分析人员利用大数据技术深入挖掘设备性能变化规律，及时发现潜在故障，为设备的预防性维护和更新改造提供科学依据。

3.3 应急管理体系

城市地下综合管廊机电系统的应急管理是确保城市生命线安全的最后一道防线。管廊运营团队必须建立起以防为主、防抢结合的应急管理体系。在组织架构上，要成立由专业人员组成的应急管理机构，下设抢险救援、技术保障、综合协调三个核心工作组，并明确各组的职责边界和协作机制。在预案建设方面，针对管廊内的各类风险事故，如机械设备故障、电气系统短路、火灾爆炸、有限空间作业事故等，要编制详尽的专项处置预案。这些预案必须细化到具体的操作步骤，如发生火灾时从报警到断电，从现场隔离到人员疏散，每个环节都要明确责任人和处置标准。应急保障上，管廊内必须储备充足的应急物资，包括各类灭火设备、防毒面具、应急电源、抢修工具等。与此同时，管理团队要定期组织实战化演练，通过模拟真实突发情况检验预案的可行性和队伍的应变能力。最后，还要建立 24 小时专人值守和快速响应机制，确保突发事件发生时能迅速启动应急预案，高效组织救援力量开展处置。

结语

城市地下综合管廊机电系统种类繁多，其集成设计与施工运维管理是一项复杂的系统工程。实践表明，只有坚持标准化设计、智能化管理、精细化维护的理念，建立起全过程的质量管控体系和多层次的运维保障机制，才能确保管廊机电系统安全稳定运行。随着新技术的不断涌现，综合管廊的机电系统集成和运维还有很大的优化空间，需要相关工作人员持续探索和创新。

参考文献：

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