韋海民， 賀廣學

(西安建筑科技大學 管理學院， 陜西 西安 710055)

地下綜合管廊作為集中敷設市政管線的公共隧道，可以有效解決傳統(tǒng)管線敷設帶來的“拉鏈馬路”、交通堵塞、環(huán)境污染等諸多“城市病”頑疾，是保障城市可持續(xù)發(fā)展的市政基礎設施重點工程和“生命線”[1]。根據《全國城市市政基礎設施建設“十三五”規(guī)劃》的總體指導思想，我國應把市政基礎設施建設作為深化供給側結構性改革的重要舉措之一。從綜合管廊建設規(guī)模和發(fā)展經驗來看，綜合管廊已成為城市現代化的重要標志。此外，在智慧城市、海綿城市及城市土地集約化利用的背景下，建設綜合管廊成為其重要的載體。英、法等歐洲國家及日本最早在綜合管廊研究方面取得突出成果，相關研究更多集中在綜合管廊后期的運維管理方面[2]。國內(大陸)綜合管廊的發(fā)展起步較晚，目前雖取得一定的研究成果，但相關研究有待進一步深入，需要進行系統(tǒng)的工程和理論研究。

近年來，隨著我國綜合管廊爆發(fā)式的發(fā)展[3]，綜合管廊研究成果不斷涌現，縱觀眾多研究內容，關于綜合管廊綜述方面的研究主要是以某個特定的視角進行文獻評述。以綜合管廊為主題的綜述研究主要包括綜合管廊建設發(fā)展[3～7]，綜合管廊防水設計[8]，綜合管廊施工技術[9]，綜合管廊運維管理[10,11]等方面，以上研究偏建設實踐方面，主要以部分文獻定性研究其特定方面的現狀，缺乏基于文獻視角的量化研究，為了全面認識綜合管廊領域的研究現狀、研究熱點及前沿，有必要對綜合管廊研究領域的文獻進行可視化研究，從而全面直觀地反映地下綜合管廊的研究特征及研究熱點前沿。

鑒于此，本研究以CNKI(2003—2018年)數據庫中與綜合管廊研究相關的核心論文為研究樣本，基于文獻計量學和科學知識圖譜，運用可視化軟件CiteSpace Ⅴ分析我國綜合管廊領域的研究特征、研究熱點及前沿，勾勒出國內地下綜合管廊研究的全貌，以期為今后綜合管廊領域的學術研究與實踐應用提供參考及導引。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

本研究以文獻計量學理論為基礎，對收錄于CNKI數據庫的關于綜合管廊研究的文獻特征、研究熱點及前沿進行分析。文獻特征分析中除了應用CiteSpace Ⅴ可視化工具之外，還涉及采用數理統(tǒng)計的方法。CiteSpace Ⅴ軟件是Chen[12]教授采用Java語言開發(fā)，通過繪制知識圖譜以可視化的方式來呈現某一學科領域的研究熱點及前沿。

1.2 數據來源

本研究以CNKI數據庫中的核心期刊論文為數據來源，文獻檢索時間為2018年7月26日。由于綜合管廊作為新興的城市基礎設施發(fā)展時間較短，為全面囊括綜合管廊研究的內容，檢索方式采用主題檢索，時間范圍選取2003—2018年。在中國知網期刊板塊的高級檢索模式下，在檢索條件處輸入“綜合管廊”或“共同溝”或“綜合管溝”作為主題詞進行檢索，檢索得到原始文獻415篇，經過人工識別及篩選，剔除通知、征稿及無關文獻等無效記錄，經軟件去重后，最終獲得349篇相關文獻作為分析數據。

2 地下綜合管廊研究的文獻特征分析

2.1 文獻時序分析

對我國綜合管廊研究的文獻進行數量統(tǒng)計，探尋管廊研究在時間序列上的分布特征。國內綜合管廊研究2003—2018年文獻數量隨時間變化情況如圖1所示。2003年以前，國內綜合管廊研究沒有形成重要文獻，研究基本處于空白狀態(tài)，張紅輝[13]于2003年首次對綜合管廊工程設計進行研究。2003年之后，文獻數量不斷得到豐富，其中，2003—2008年處于起步階段，2008年發(fā)文數量上升到9篇；2009—2014年處于發(fā)展階段，2010年發(fā)文量高達19篇，這與當期對廣州大學城共同溝、上海世博會園區(qū)綜合管廊等相關研究緊密相關，此外，由于2011年國內部分城市頻繁遭受內澇災害，引發(fā)了人們對城市地下管網排洪不足的思考，促進了綜合管廊在城市的進一步發(fā)展；2015—2018年處于爆發(fā)階段，發(fā)表文獻量呈指數型增長，2017年發(fā)文數量達到109篇，截止2018年7月發(fā)表論文數量已達到77篇，文獻數量顯著上升。國家相關政策的大力扶持，使2015年成為綜合管廊研究文獻數量突變及近幾年發(fā)文數量劇增的直接原因。

圖1 綜合管廊研究文獻時序分布

2.2 涉及期刊及領域分析

對我國綜合管廊研究的文獻進行期刊分布統(tǒng)計，挖掘管廊研究的高質量期刊，分析相關文獻的期刊分布特征。以收錄文獻數量閾值為3進行期刊篩選，最終得到23種期刊，共計收錄280篇論文，占總數據的80%。從圖2中可見，收錄綜合管廊文獻最多的四類期刊為《地下空間與工程學報》《中國給水排水》《給水排水》《施工技術》，分別為27，30，58，61篇，占總文獻量的50.4%，是綜合管廊研究發(fā)文的主要期刊?！兜叵驴臻g與工程學報》《中國給水排水》《給水排水》收錄綜合管廊相關研究內容時間較早從2004年左右開始，側重于地下空間、市政管線、規(guī)劃設計、安全、法律法規(guī)、建設管理、投融資模式、運營管理等方面的內容，是綜合管廊研究發(fā)文的權威期刊，具有很深的影響力；《施工技術》收錄綜合管廊相關研究內容時間較晚從2013開始，更傾向于施工技術方面，是綜合管廊工程技術研究發(fā)文的主要陣地。其余收錄文獻較多的期刊為《建筑技術》《建筑經濟》《隧道建設》《規(guī)劃師》《測繪通報》等19類，文獻數量均在3篇以上。這些期刊中大部分期刊收錄綜合管廊相關文獻較晚，收錄文獻內容有限，論文篇數也較少?；谏鲜銎诳植记闆r可知，有關地下綜合管廊研究主要集中在建筑科學、城鄉(xiāng)規(guī)劃領域，也涉及管理學、經濟學、交通運輸、工業(yè)經濟學、地震學、安全科學等多個領域。

圖2 綜合管廊研究期刊分布

2.3 研究團隊識別

文獻產出水平在一定程度上反映研究者的學術能力和貢獻，通過作者合作網絡分析可以識別出某研究領域主要的研究團隊，呈現不同研究者之間的合作關系。設置時間切片為1年，選取作者為節(jié)點類型，采用CiteSpace Ⅴ繪制綜合管廊研究作者合作網絡圖譜，如圖3所示。從整體合作團隊來看，綜合管廊研究作者合作較為顯著的團隊有：以中國建筑第二工程局陳博、李海龍為主的研究團隊；以同濟大學李杰、陳雋、薛偉辰、胡翔為主的研究團隊；以東北大學王述紅為主的研究團隊；以深圳大學方自虎為主的研究團隊；以北京市政工程設計研究院范翔為主的研究團隊；以深圳市城市規(guī)劃設計研究院劉應明為主的研究團隊等，合作基本僅局限于某研究團體內部，跨團體合作關系不顯著。從發(fā)文時間來看，早期研究成果較多的作者為李杰、陳雋、方自虎等，近期研究成果顯著的作者為陳博、薛偉辰、劉應明、王恒棟、范翔、王述紅等。從發(fā)文數量來看，發(fā)文最多的作者為薛偉辰，達到9篇，其次為李杰、胡翔、劉應明、陳雋、李海龍、石立國、王恒棟、油新華、范翔、王述紅、方自虎、武迪、韋海民等，均在4篇以上。

圖3 綜合管廊研究作者合作網絡圖譜

2.4 研究機構及研究力量分析

機構網絡關系可以呈現不同機構之間在學術研究領域的合作關系及文獻貢獻?；谧髡吆献鞣治鲈O置，將節(jié)點類型選為機構，繪制機構合作網絡圖譜，如圖4所示。從圖中分析可得，綜合管廊研究文獻貢獻量最多的單位為同濟大學，達到26篇，其次發(fā)文量較多的單位依次為中國建筑第二工程局、上海市政工程設計研究院、西安建筑科技大學、北京市政工程設計研究院等，研究機構主要集中在高校、市政設計研究院及建筑施工企業(yè)。從整個機構合作網絡來看，同濟大學作為該領域機構合作最活躍的科研單位，學術影響力大，其余大部分研究機構僅局限于本單位或與個別機構合作，研究機構跨區(qū)域合作關系較弱，研究深度與廣度受到局限。此外，可以發(fā)現上海市政工程設計研究院、同濟大學、深圳大學早期研究成果較多；中國建筑第二工程局、西安建筑科技大學近期研究成果顯著增加，成為研究的新生力量。

圖4 綜合管廊研究機構合作網絡圖譜

研究機構所處區(qū)域可以反映該領域研究力量分布狀況。根據圖4識別出綜合管廊研究發(fā)文量在4篇及以上的研究機構，如表1所示。從研究機構所處區(qū)域分布來看，綜合管廊研究力量區(qū)域分布不均衡，所占比例最高的為華東地區(qū)，高達50%，其次為華北、華南、西南、東北、西北地區(qū)，占比分別為25%，10%，5%，5%，5%，其中，華中地區(qū)并無顯著研究機構，表明尚未形成重要研究成果。分析得出，綜合管廊領域高產出研究機構大部分處于東部地區(qū)，這些地區(qū)經濟發(fā)達，較早開展了綜合管廊建設與運營探索，并積累了寶貴的發(fā)展經驗。而我國中西部地區(qū)綜合管廊建設起步較晚，研究力量薄弱，但這些地區(qū)綜合管廊建設需求和市場潛力巨大，需加大研究投入力度，以便更好地助力于中西部地區(qū)綜合管廊的發(fā)展。

表1 綜合管廊領域高發(fā)文研究機構分布

2.5 地下綜合管廊高被引文獻分析

高被引的經典文獻可以反映研究領域的知識基礎及發(fā)展脈絡。從圖3的知識圖譜中，根據中介中心性及被引頻次指標，識別出綜合管廊研究領域影響力較深的高被引經典文獻，如表2所示。通過深入剖析該研究領域的基礎知識，分析不同學者專家對綜合管廊領域的研究貢獻。研究得出：胡敏華等[14]基于系統(tǒng)工程理論提出層次化和模塊化的綜合管廊規(guī)劃設計概念及方法，并分析了綜合管廊規(guī)劃的主要原則，指出規(guī)劃作為有效運用綜合管廊的關鍵所在。王璇等[15]在綜合管廊規(guī)劃設計上的相關研究，對我國綜合管廊規(guī)劃與設計的規(guī)范及標準形成具有重要意義。錢七虎等[6]在梳理國內外綜合管廊發(fā)展現狀的基礎上，指出我國綜合管廊發(fā)展中存在的問題并提出相關對策，為我國綜合管廊建設及運營提供了重要的參考價值。史曉軍等[16]通過振動臺試驗對綜合管廊抗震性能進行研究，試驗結果為抗震設計規(guī)范提供參考依據，彌補了我國在綜合管廊抗震研究方面的不足。胡翔等[17]以上海世博會園區(qū)綜合管廊為研究對象，通過模型試驗對預制預應力綜合管廊的受力性能進行研究，研究成果促進了預制預應力綜合管廊的發(fā)展，為裝配式管廊的研究奠定了基礎。王江波等[18]對我國臺灣地區(qū)綜合管廊的法律制度體系進行深入研究，研究成果為大陸綜合管廊建設提供了有益的借鑒，并推動了相關立法事宜的思考與步伐。桂小琴等[19]基于博弈視角對綜合管廊建設費用的分攤進行研究，并設計了管廊建設資金分攤的激勵機制，對有效解決綜合管廊的融資難題具有很高的參考價值和現實意義。王曦等[20]運用博弈理論構建了綜合管廊管理者和管線單位收費的博弈模型，在綜合管廊收費定價機制以及收費影響因素的分析基礎上，提出了科學合理的入廊收費對策。田強等[21]基于典型案例采用有無對比法較為深入地測算了綜合管廊的經濟效益，研究成果有助于凸顯綜合管廊建設的綜合效益，使綜合管廊建設的可行性得到進一步深化，對管線單位入廊具有促進作用。姜天凌等[22]將BIM(Building Information Modeling)技術運用于綜合管廊設計和施工階段，通過三維設計建模模擬施工過程，提高了設計、施工的效率和質量，為BIM等信息技術在綜合管廊領域的應用奠定了基礎。范翔[23]結合工程實例對綜合管廊重要節(jié)點的設計進行深入總結分析，提出的設計原則對綜合管廊關鍵節(jié)點設計具有重要的參考意義。譚忠盛等[24]基于國內外綜合管廊建設管理模式的對比研究，提出將PPP(Public-Private Partnership)模式引入我國綜合管廊建設領域并建立基于物業(yè)化管理的運營管理模式的觀點。劉慧慧等[25]運用物有所值(Value For Money，VFM)方法評價PPP模式應用于綜合管廊的可行性，構建了VFM評價模型，并進一步驗證了該方法的適用性。

表2 綜合管廊領域高被引經典文獻

3 地下綜合管廊研究熱點與研究前沿

3.1 研究熱點分析

關鍵詞共現分析作為CiteSpace計量分析的重要功能，通過繪制關鍵詞的知識圖譜，以可視化的方式識別出綜合管廊研究的熱點和前沿[26]。參數設置如下：時間切片設置為1年，節(jié)點類型為“Keyword”，閾值采用g-index(K=10)，網絡裁剪選擇Pathfinder，網絡中節(jié)點采用年輪樹顯示，繪制綜合管廊研究關鍵詞共現圖譜，如圖5所示。圖譜中共形成227個節(jié)點，337條連線，網絡密度為0.0133，不同的節(jié)點代表不同的關鍵詞，關鍵詞出現的頻次用節(jié)點年輪樹的厚度和相應名稱的大小進行表示，關鍵詞之間的共現用節(jié)點之間的連線表示，不同的顏色則代表關鍵詞在相應年份里出現。根據頻次和中心性的大小，得到排名前30的關鍵詞，如表3所示。

圖5 綜合管廊研究關鍵詞共現圖譜

序號關鍵詞頻次中心性1綜合管廊1930.742地下綜合管廊520.373共同溝320.454城市綜合管廊200.035地下空間190.246地下工程190.157施工技術170.038綜合管溝160.149BIM160.110PPP160.0811PPP模式150.0912運營管理120.0513數值模擬100.2114預制拼裝80.0215GIS70.0916設計60.1317規(guī)劃60.0718市政管線50.0619規(guī)劃布局50.0320有限元分析50.0821節(jié)點設計50.0322振動臺試驗40.0423城市地下管線40.1124節(jié)點40.0725基坑40.0626收費定價40.0327鋁合金模板40.0228預制混凝土30.0229定價機制30.0130污水管道30.02

從圖5和表3中可以看出，“綜合管廊”作為文獻檢索主題詞出現頻次最高，達到193次；“地下綜合管廊”“城市綜合管廊”作為綜合管廊的同類詞，頻次分別為52，20；“共同溝”“綜合管溝”作為文獻檢索主題詞，出現頻次分別為32，16；其次，“地下工程”“地下空間”“施工技術”“BIM”“PPP”“PPP模式”“運營管理”“數值模擬”分別以19，19，17，16，16，15，12，10的頻次位居其后。表3中所列出的關鍵詞涉及的內容基本涵蓋了綜合管廊研究的主要方面。

基于綜合管廊研究的關鍵詞知識圖譜及高頻關鍵詞分析得出，除綜合管廊、地下綜合管廊、共同溝、城市綜合管廊、地下工程、地下空間、施工技術、BIM、PPP模式等關鍵詞相對突出之外，其余方面顯示出較低的關注度。在關鍵詞共現分析的基礎上，采用LLR算法進行聚類分析，從關鍵詞中提取聚類名稱，得到關鍵詞聚類圖譜，如圖6所示。圖譜中結果顯示，網絡模塊度Q為0.7414，具有顯著性；網絡同質性S為0.6371，聚類匹配程度較好。聚類共形成30個模塊，較為顯著的有數值模擬(#0)、綜合管廊(#1)、共同溝(#2)、施工技術(#3)、綜合管溝(#4)、地下空間(#5)、BIM(#6)、PPP模式(#7)、PPP(#8)、預制混凝土(#9)，各聚類內部的S取值在0.826～0.973范圍內，值接近1，聚類同質性很好。根據關鍵詞共現和聚類分析，得出綜合管廊研究的熱點主要包括六個方面。

圖6 綜合管廊研究關鍵詞聚類圖譜

(1)地下空間。綜合管廊作為城市地下空間的重要組成部分，兩者相輔相成。研究主要有外部成本、法律法規(guī)、市政管道、安全問題、內部環(huán)境、防火分區(qū)、開發(fā)效益、防災減災等，應加強立法先行，地下空間及綜合管廊的產權歸屬問題亟需加快研究[27]。此外，城市地下空間更加注重可持續(xù)的開發(fā)模式，綜合集成化的開發(fā)模式成為一種趨勢[28]。

(2)規(guī)劃設計。規(guī)劃和設計一直都是綜合管廊研究的重點內容。規(guī)劃方面有規(guī)劃的規(guī)范及標準、方法、原則、布局選線、建設區(qū)位、收容管線等；設計方面有設計規(guī)范及標準、消防、通風、監(jiān)控、地震反應、節(jié)點設計、結構設計、數值模擬等。近年來規(guī)劃更加注重長遠規(guī)劃、系統(tǒng)規(guī)劃(與海綿城市、地下工程、新區(qū)開發(fā)、老城改造等相結合)[10,24]，優(yōu)化設計、一體化設計與施工[3,22,24]等成為關注焦點。

(3)建造施工。建造施工一直也是綜合管廊研究的熱點。研究集中在防水、基坑、支護、模板、安裝、安全、新技術及方法等方面，隨著綠色建造理念的不斷深入[7]，施工技術逐漸向綠色、環(huán)保的方向轉變。隨著裝配式結構體系的不斷深入研究與應用，裝配式管廊、盾構技術等成為未來的發(fā)展趨勢[7,10,28,29]。

(4)投融資模式。政府全權出資、政府與管線單位股權出資、PPP模式作為綜合管廊建設投融資的三種模式[10]，2015年之后，PPP模式逐漸成為綜合管廊融資的主流模式。研究側重PPP可行性研究、PPP模式選擇、激勵機制、風險管理、影響因素、特許經營期定價及調價等。

(5)運營管理。如何高效率地運維管理綜合管廊成為當前亟需解決的難題，需加快運營管理標準的研究。現階段積極探討研究的主要有經濟效益、入廊費收取標準、管理政策、管理模式、績效評價、監(jiān)控預警、安全治理、信息化管理等，更加注重將BIM、GIS(Geographic Information System)、物聯網、大數據、云平臺、移動通訊、可視化等信息技術運用于綜合管廊運維管理中，數字化[30]、智能化[11,31]、智慧化[30]的運維管理模式作為未來的發(fā)展趨勢。

(6)信息技術?；诰C合管廊全壽命周期的信息集成管理顯示出重要性，數據化工具的應用越來越廣泛。BIM與GIS的集成與深度融合[32,33]，以及信息技術在綜合管廊全壽命周期的研究與應用，不僅提高了綜合管廊建設各階段的質量和效率，而且為管廊運維管理的智能化、智慧化提供了技術保障[11]。

3.2 研究前沿識別

在學科研究過程中，研究內容中詞匯頻次的變化往往可以反映該研究的前沿動態(tài)[34]，在CiteSpace V的可視化圖譜中，通過突發(fā)性檢測產生頻次變化率較高的突現詞來識別學科研究的前沿，該方法具有動態(tài)性、全面性的特點。參數選擇如下：節(jié)點類型設置為“Keyword”，術語提取采用“Noun Phrases”，閾值K取30，采用軟件內置的算法進行突發(fā)性檢測，得到突現詞如表4所示。從表中可見，2003—2007年，出現了一些突現詞，共同溝、綜合管溝、地下空間、燃氣、模型試驗、廣州大學城、湍流等較為突出，總體來說，當期研究內容較為單一，以日本共同溝研究為起點，在上海、廣州、深圳等某些經濟發(fā)達的城市探索性的建設了若干管廊，在管廊燃氣泄漏方面研究較多，地下空間的相關研究活躍；此外，2006年未出現突現詞，表明當年前沿主題不顯著。2008—2014年出現突現詞較少，振動臺試驗、非一致激勵、政策法規(guī)等較為突出，綜合管廊結構抗震作為該階段的主要研究內容；此外，共同溝、廣州大學城、地下空間等仍顯示出研究熱度。2015—2018年則出現了大量的突現詞，這與從2015年開始綜合管廊研究的熱度緊密相關。根據突現詞的強度和突現出現的時間段，識別出綜合管廊研究的最新趨勢集中在地下工程、施工技術、規(guī)劃布局、運營管理、PPP模式、BIM技術、收費定價、風險評價、節(jié)點設計等方面。2015年在國家相關政策的激勵下，綜合管廊建設融資問題得到緩解，使管廊進入大規(guī)模建設時期，這一時期有關PPP模式的相關研究較多。其次，隨著綜合管廊工程技術方面研究的逐漸深入，規(guī)劃方面更加注重長遠規(guī)劃，設計方面強調優(yōu)化設計及一體化設計，施工技術方面越來越注重裝配式管廊和盾構等新方法的應用。運營管理作為綜合管廊最長久的關鍵環(huán)節(jié)，伴隨著大批管廊的陸續(xù)建成，運維管理將成為政府、企業(yè)及科研者的關注焦點。

表4 綜合管廊研究排名前26的突現詞

4 結論及建議

本研究運用CiteSpace V等軟件對CNKI數據庫中與綜合管廊研究相關的文獻進行可視化分析，繪制的知識圖譜較為全面地反映了國內綜合管廊研究的現狀。然而本研究在樣本數量選取方面仍存在局限性，后續(xù)研究應考慮增加國際綜合管廊研究的文獻數據。本研究對綜合管廊研究的文獻特征、研究熱點及前沿進行知識圖譜量化研究，研究主要結論如下：

(1)從文獻時間、期刊分布看，2014年以后，我國綜合管廊研究取得突破性的進展，研究呈快速的發(fā)展趨勢?？l(fā)綜合管廊研究的主要核心期刊有地下空間與工程學報、給水排水等9類，通過期刊及文獻分析，建筑科學、城鄉(xiāng)規(guī)劃、管理學、經濟學、交通運輸、地震學、安全科學為綜合管廊的主要研究領域。

(2)從研究團隊及科研機構看，薛偉辰、李杰等學者研究成果較多，該領域已形成多個不同研究團隊，但跨團體合作并不顯著。同濟大學研究成果最為豐碩，在該領域具有重要影響力。此外，根據主要研究機構的區(qū)域分布可知，現有研究機構主要分布在東部地區(qū)，研究力量分布不均衡。

(3)通過文獻共被引分析、關鍵詞共現與聚類分析得出，綜合管廊研究的知識基礎更多的是工程技術方面，治理方面較為薄弱。地下空間、規(guī)劃設計、建造施工、投融資模式、運營管理、信息技術是綜合管廊研究的核心主題，施工技術、規(guī)劃布局、BIM技術、PPP模式、收費定價、風險分擔及運維管理等作為綜合管廊研究的最新趨勢。

通過對我國綜合管廊研究領域的文獻進行計量分析，針對研究現狀提出如下建議：

(1)加強跨區(qū)域研究團隊合作，促進學術研究的交融與深化，關注研究力量的區(qū)域協調發(fā)展，注重該領域的人才培育。

(2)結合城市更新或舊城改造項目，加快老城區(qū)綜合管廊建設步伐，積極探索綠色建造技術，深入研究綠色、環(huán)保的裝配式管廊與盾構等新技術。

(3)加快完善綜合管廊可持續(xù)發(fā)展的頂層法律法規(guī)制度，統(tǒng)籌好綜合管廊與地下空間的協調發(fā)展。深入PPP模式的研究與應用，解決好綜合管廊PPP項目的收費定價標準與調價機制問題，并探索適宜的風險分擔機制。

(4)大批綜合管廊投入運營在即，運維管理規(guī)范及標準是綜合管廊成功運行的關鍵。此外，應著重多信息技術的系統(tǒng)集成研究，為智慧化的管廊運維管理模式提供技術保障。