陳剛 張培興 劉紫嬋 王澤本 張瑞萍

(1.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050061； 2.中鐵十一局集團(tuán)橋梁有限公司，江西 鷹潭 335003； 3.河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展地理信息大數(shù)據(jù)平臺(tái)，河北 石家莊 050061)

0 引言

地下綜合管廊能夠有效緩解城市發(fā)展中道路反復(fù)開挖、交通擁堵等問題，對(duì)于現(xiàn)代文明城市發(fā)展具有明顯的推動(dòng)作用[1-3]。為此，國(guó)家選定25個(gè)試點(diǎn)城市開展綜合管廊項(xiàng)目，掀起了綜合管廊建設(shè)的熱潮。

伴隨綜合管廊建設(shè)的開展，針對(duì)性研究逐漸增多，研究成果井噴式涌現(xiàn)，但隨之而來(lái)的問題也逐漸凸顯，如研究整體性不強(qiáng)、文獻(xiàn)利用率低等。因此，綜合管廊研究的成果梳理及信息挖掘工作亟待開展。

綜上，以中國(guó)知網(wǎng)刊載的綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)為樣本數(shù)據(jù)，利用文獻(xiàn)計(jì)量相關(guān)方法，對(duì)綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行信息挖掘工作，以期為綜合管廊的系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供助力。

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以中國(guó)知網(wǎng)作為數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，檢索模式為高級(jí)檢索，以“綜合管廊”為主題詞，文獻(xiàn)類別選擇期刊文獻(xiàn)，時(shí)間范圍選取2001—2020年，共得到4332條檢索結(jié)果，剔除報(bào)道、會(huì)議、無(wú)作者等無(wú)效文獻(xiàn)后，得到有效文獻(xiàn)3715篇。

1.2 方法與工具

1.2.1 研究方法

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是綜合數(shù)學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)文獻(xiàn)特征及數(shù)量進(jìn)行描述，繼而對(duì)文獻(xiàn)所在領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)。此方法為本文的理論基礎(chǔ)。

戰(zhàn)略坐標(biāo)圖由Law等提出，通過聚類的密度與向心度作為坐標(biāo)計(jì)算基礎(chǔ)，將不同聚類在坐標(biāo)系中顯示，根據(jù)其所在象限的不同及其密度、向心度進(jìn)行該類的發(fā)展程度分析[4]。此方法用于關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析之后的研究主題成熟度評(píng)價(jià)。

1.2.2 軟件工具

本研究具體通過文獻(xiàn)計(jì)量相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)，其中VOSviewer及CiteSpace為主要工具，Bicomb軟件、Pajek軟件為輔助工具，從研究熱點(diǎn)分析、關(guān)鍵詞聚類及戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分析、演變趨勢(shì)分析三個(gè)方面開展研究工作。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞是一篇文章核心內(nèi)容的縮影，能夠高度概括文章的研究方法、研究方向等。對(duì)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的統(tǒng)計(jì)和分析，能夠洞察某一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及方向[5-6]。通過BICOMB軟件對(duì)3715篇綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)，合并同義詞/近義詞，去掉“問題”“應(yīng)用”等信息含量較低的關(guān)鍵詞，高頻(出現(xiàn)頻次超過50)關(guān)鍵詞見表1。

表1 高頻關(guān)鍵詞

從表1可以看出，出現(xiàn)頻次在200以上的關(guān)鍵詞共有5個(gè)，分別為“施工技術(shù)”“PPP”“BIM”“設(shè)計(jì)”“防水”，是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)；出現(xiàn)頻次為100～200的關(guān)鍵詞共有5個(gè)，分別為“城市”“數(shù)值模擬”“預(yù)制”“地下空間”“市政工程”，也是該領(lǐng)域相對(duì)熱度較高的研究話題；其余出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞為“有限元分析”“海綿城市”“智慧管廊”“運(yùn)維管理”“變形縫”“深基坑”，諸多研究人員在這些方面進(jìn)行了大量的研究工作，也是該領(lǐng)域內(nèi)不能忽視的研究重點(diǎn)。

2.2 關(guān)鍵詞聚類

為明晰并細(xì)化綜合管廊研究領(lǐng)域的知識(shí)框架，利用VOSviewer軟件及Pajek軟件構(gòu)建關(guān)鍵詞聚類視圖，對(duì)綜合管廊的研究主題進(jìn)行分析。“綜合管廊”為檢索詞，在視圖中省略。將3715篇綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)導(dǎo)入VOSviewer軟件，選擇關(guān)鍵詞共現(xiàn)，閾值設(shè)置為≥10，得到綜合管廊的聚類視圖。為使視圖顯示更加直觀、美觀，將聚類結(jié)果導(dǎo)出為.net文件，通過Pajek軟件進(jìn)行聚類優(yōu)化之后通過VOSviewer軟件進(jìn)行展示，如圖1所示。

圖1 綜合管廊研究領(lǐng)域聚類視圖

從圖1可以看出，綜合管廊研究領(lǐng)域分為11個(gè)聚類，其中9個(gè)聚類包含關(guān)鍵詞較多，是當(dāng)前綜合管廊研究的主要構(gòu)成。

聚類1：宏觀層面發(fā)展策略研究。綜合管廊發(fā)展初期，國(guó)內(nèi)大眾對(duì)于綜合管廊知之甚少，綜合管廊是什么、具有哪些優(yōu)勢(shì)、如何發(fā)展、發(fā)展中面臨哪些問題等是該研究主題的主要內(nèi)容。

聚類2：城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究。不同城市區(qū)域的選型設(shè)計(jì)、如何切合城市建設(shè)發(fā)展進(jìn)行綜合管廊設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域主題的主要內(nèi)容。

聚類3：災(zāi)害、事故等數(shù)值模擬研究。綜合管廊中“電力艙”“燃?xì)馀摗睂?duì)于火災(zāi)、地震極為敏感，稍有不慎就可能引起連鎖型的重大安全事故，因此如何避免事故的發(fā)展以及事故發(fā)生之后如何第一時(shí)間進(jìn)行處理是主要研究?jī)?nèi)容。數(shù)值模擬是預(yù)防事故、及時(shí)處理事故不可缺少的研究?jī)?nèi)容之一，通過建立數(shù)學(xué)模型或三維模型，對(duì)燃?xì)獗?、火?zāi)發(fā)生全過程、管道泄漏等進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，揭示不同災(zāi)害源、災(zāi)害發(fā)生時(shí)的擴(kuò)散規(guī)律、不同條件下對(duì)災(zāi)害的影響因素、綜合管廊在發(fā)生災(zāi)害時(shí)的響應(yīng)，從而為制定安全事故應(yīng)對(duì)策略提供有效參考。

聚類4：預(yù)制拼裝技術(shù)研究。在綜合管廊建造方法中，預(yù)制拼裝技術(shù)由于其綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)逐漸得到認(rèn)可，但預(yù)制拼裝技術(shù)在施工過程中需要著重控制的施工要點(diǎn)較多，主要包括變形縫、接頭設(shè)計(jì)及防水施工等。綜合管廊建在地下，受地下涌出的地下水、地上降雨雪形成的地表水、坑壁滲出的地表水與地下水的四面圍攻，防水問題是預(yù)制綜合管廊面臨的巨大考驗(yàn)。因此，預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用是綜合管廊研究領(lǐng)域的重要主題。

聚類5：結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)等設(shè)計(jì)研究。綜合管廊位于地下，對(duì)于地震災(zāi)害十分敏感。為保證綜合管廊的抗震性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重中之重。入廊管線類型的不同是管廊選型的影響因素之一，且不同類型的管廊對(duì)于結(jié)構(gòu)的要求同樣不同。該研究主題的主要內(nèi)容是結(jié)構(gòu)選型和計(jì)算、抗震性設(shè)計(jì)及不同類型管廊的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、接頭設(shè)計(jì)同樣會(huì)影響綜合管廊的整體性，因此也是該主題的研究?jī)?nèi)容。

聚類6：施工技術(shù)研究。在建設(shè)工程領(lǐng)域BIM技術(shù)是被研究次數(shù)最多的技術(shù)，在綜合管廊領(lǐng)域BIM技術(shù)同樣受到重視。通過BIM技術(shù)模擬真實(shí)的施工現(xiàn)場(chǎng)、明晰施工過程中的控制要點(diǎn)、模擬不同施工技術(shù)得到的施工效果，從而優(yōu)化施工技術(shù)，是該主題的主要研究?jī)?nèi)容。

聚類7：綜合管廊對(duì)于構(gòu)建海綿城市的效能研究。隨著“海綿城市”理念的提出，其內(nèi)涵和外沿逐漸豐富和發(fā)展，該理念的建立對(duì)于城市發(fā)展的重要作用也逐漸得到社會(huì)公眾的認(rèn)可。綜合管廊作為構(gòu)建海綿城市的重要部分之一，如何與其他地下基礎(chǔ)設(shè)施有效結(jié)合、統(tǒng)籌發(fā)展，從而促進(jìn)海綿城市的發(fā)展，是該主題的主要研究?jī)?nèi)容。

聚類8：PPP模式研究。PPP模式為解決綜合管廊發(fā)展中“錢從哪來(lái)”這一問題而被提出，對(duì)于優(yōu)化綜合管廊的投資結(jié)構(gòu)具有重大作用。解決了項(xiàng)目前期“錢從哪來(lái)”之后，后續(xù)仍存在眾多問題，如社會(huì)資本方的風(fēng)險(xiǎn)管理、PPP項(xiàng)目的盈利能力和經(jīng)濟(jì)效益、PPP項(xiàng)目的后評(píng)價(jià)等。因此，對(duì)于PPP的研究從單一的投融資模式研究逐漸向外延伸，貫穿綜合管廊項(xiàng)目的全生命周期。

聚類9：運(yùn)維管理研究。目前眾多綜合管廊項(xiàng)目已經(jīng)完工并進(jìn)入運(yùn)維期，對(duì)于綜合管廊運(yùn)維管理的研究逐漸增多。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建綜合管廊的集成化運(yùn)維管理平臺(tái)開始成為運(yùn)維管理的主要研究對(duì)象，如何提高運(yùn)維效率、事故處理能力、有機(jī)整合各項(xiàng)信息技術(shù)等成為該主題的主要研究?jī)?nèi)容。

2.3 關(guān)鍵詞聚類的戰(zhàn)略坐標(biāo)圖

為了解綜合管廊各研究主題的發(fā)展程度，利用戰(zhàn)略坐標(biāo)圖為該領(lǐng)域研究人員更好地把握研究方向及研究重點(diǎn)提供參考。在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中，X軸為向心度，代表該聚類與其他聚類之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度；Y軸為密度，代表構(gòu)成聚類的關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度；坐標(biāo)原點(diǎn)為所有聚類密度與向心度的平均值。按向心度和密度的不同將戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分為4個(gè)象限，每個(gè)象限代表該聚類在演化發(fā)展中的不同趨勢(shì)(圖2)。不同聚類代表不同的研究主題，根據(jù)聚類所在象限的不同，分析其在綜合管廊研究領(lǐng)域所處的地位及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。不同聚類與研究主題對(duì)應(yīng)及所在象限見表2。

圖2 國(guó)內(nèi)綜合管廊研究領(lǐng)域戰(zhàn)略坐標(biāo)圖

表2 不同聚類與研究主題對(duì)應(yīng)及所在象限

2.3.1 綜合管廊研究的核心領(lǐng)域(第一象限)

在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中，第一象限的向心度及密度最高。即該象限內(nèi)的聚類內(nèi)部及與其他聚類的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度強(qiáng)，是綜合管廊研究領(lǐng)域的核心研究主題。聚類5及聚類9位于第一象限，為綜合管廊的核心研究主題。其中，聚類5向心度最較高，密度稍低，表明該聚類與其他聚類之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度高，內(nèi)部較為松散；聚類9向心度為13.4，密度為12.4，表明該聚類在內(nèi)部與外部的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度均較強(qiáng)，說明該研究主題產(chǎn)出了較多的研究成果，發(fā)展較為成熟。且由于大多數(shù)綜合管廊試點(diǎn)工程已經(jīng)陸續(xù)建成并進(jìn)入運(yùn)維階段，運(yùn)維逐漸成為發(fā)展重心，該主題仍將在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持研究熱度。

2.3.2 綜合管廊研究的成熟領(lǐng)域(第二象限)

在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中，第二象限的密度較高，向心度較低。即該象限的聚類內(nèi)部關(guān)聯(lián)強(qiáng)度強(qiáng)，但與其他聚類的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度弱，因此該象限的聚類成熟度高但相對(duì)孤立、聚類1、聚類2及聚類8位于第二象限。其中，聚類1以綜合管廊的宏觀發(fā)展研究為主；聚類2以綜合管廊的規(guī)模布局研究為主；聚類8以綜合管廊的投融資模式及運(yùn)營(yíng)收費(fèi)機(jī)制研究為主。這三個(gè)研究主題主要處在綜合管廊的發(fā)展早期，產(chǎn)出了大量的研究成果，成熟度較高，屬于專項(xiàng)研究，與其他聚類的關(guān)聯(lián)程度較低，處于研究階段的“飽和期”，只有出現(xiàn)新的理念或技術(shù)才會(huì)再次“繁榮”。

2.3.3 綜合管廊研究的邊緣區(qū)域(第三象限)

在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中，第三象限的密度、向心度均低。即該象限的聚類內(nèi)部、與其他聚類的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度弱，因此該象限內(nèi)的聚類是新的研究主題或即將消失的研究主題，位于綜合管廊研究領(lǐng)域的邊緣區(qū)。聚類3、聚類4、聚類7位于第三象限。其中，聚類3以“數(shù)值模擬”為主要研究主題；聚類4以“預(yù)制拼裝”為主要研究主題；聚類7以“海綿城市”為主要研究主題。這三個(gè)研究主題的相關(guān)文獻(xiàn)相對(duì)較少，成果數(shù)量不多?！皵?shù)值模擬”對(duì)于綜合管廊的施工技術(shù)及運(yùn)維期的災(zāi)害預(yù)防和處理均具有較高的參考意義，其文獻(xiàn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；“預(yù)制拼裝”是目前國(guó)家著重發(fā)展的建造方式，因此“數(shù)值模擬”及“預(yù)制拼裝”屬于生命力較強(qiáng)的研究主題，應(yīng)獲得持續(xù)關(guān)注和研究。綜合管廊是構(gòu)建“海綿城市”的組成部分之一，僅作為實(shí)現(xiàn)“海綿城市”的實(shí)現(xiàn)載體之一，并非主要研究對(duì)象，且從2015年以來(lái)，相關(guān)文獻(xiàn)量呈下降趨勢(shì)，將逐漸淡出舞臺(tái)。

2.3.4 綜合管廊的未來(lái)領(lǐng)域(第四象限)

在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中，第四象限的向心度較高，但密度較低。即該象限的聚類內(nèi)部關(guān)聯(lián)強(qiáng)度弱，但與其他聚類聚類之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度較強(qiáng)，該象限的聚類成熟度低但存在成為未來(lái)研究熱點(diǎn)的趨勢(shì)，位于綜合管廊的未來(lái)領(lǐng)域。聚類6位于第四象限，以“施工技術(shù)”為主要研究主題。國(guó)內(nèi)綜合管廊試點(diǎn)工程的建設(shè)和發(fā)展，帶動(dòng)了綜合管廊的“施工熱潮”，施工過程中遇到的施工問題及需要著重注意的控制要點(diǎn)開始暴露和增多，關(guān)于“施工技術(shù)”的研究開始增多。由于施工技術(shù)“分支”較多，如深基坑工程、防水工程及安裝工程等均為施工技術(shù)的研究客體，各分部工程下的工序同樣如此，各“分支”之間尚未形成系統(tǒng)的整體，內(nèi)部關(guān)聯(lián)不強(qiáng)。但在外部聯(lián)系上，施工技術(shù)與“BIM”技術(shù)“預(yù)制拼裝”“設(shè)計(jì)”等均有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，因此該研究主題雖然日益強(qiáng)大但仍需發(fā)展，是未來(lái)的研究重點(diǎn)。

2.4 綜合管廊研究演變趨勢(shì)

將3715篇綜合管廊相關(guān)文獻(xiàn)導(dǎo)入CiteSpace軟件，時(shí)間切片設(shè)置為1年。通過時(shí)區(qū)視圖功能，CiteSpace可以將所有的節(jié)點(diǎn)定位在二維坐標(biāo)中，該坐標(biāo)的橫軸為時(shí)間。為使圖譜根據(jù)代表性且顯示效果更加美觀，對(duì)頻次較低的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行刪減，出現(xiàn)頻次<10的節(jié)點(diǎn)不予顯示。經(jīng)過調(diào)整得到2001—2020年綜合管廊研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)視圖(圖3)，節(jié)點(diǎn)所在位置為其第一次出現(xiàn)年份，節(jié)點(diǎn)大小為后續(xù)累加得出，不代表在該年的出現(xiàn)頻次。

從圖3可以看出，綜合管廊研究領(lǐng)域的演變發(fā)展可以分為三個(gè)階段：

圖3 綜合管廊研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)視圖

(1)發(fā)展戰(zhàn)略研究階段(2001—2010年)。除“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”“數(shù)值模擬”兩個(gè)關(guān)鍵詞，該階段的關(guān)鍵詞還包括“綜合管廊”“共同溝”“管廊”“地下管線”“城市”“問題”“對(duì)策”。該階段的研究主要集中在綜合管廊的宏觀發(fā)展策略，研究成果使得相關(guān)公眾認(rèn)識(shí)和了解綜合管廊，并認(rèn)可綜合管廊在解決城市弊病中的巨大作用。

(2)精細(xì)化、智慧化研究階段(2011—2017年)。相較上一階段，該階段關(guān)鍵詞的數(shù)量明顯增長(zhǎng)，綜合管廊項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的實(shí)際問題逐漸被關(guān)注，如“PPP”“設(shè)計(jì)”“預(yù)制拼裝”“基坑”“防水”等。這一階段的研究百花齊放，研究主題急速增多，大到設(shè)計(jì)、小到工序均有涉及，對(duì)于綜合管廊的研究轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊?、精?xì)化研究。

(3)穩(wěn)步發(fā)展階段(2018年至今)。該階段新興的關(guān)鍵詞明顯變少，代表性關(guān)鍵詞為“運(yùn)維管理”“施工工藝”“質(zhì)量控制”。在保有精細(xì)化研究特征的同時(shí)，對(duì)于運(yùn)維階段的研究開始急速增多，隨著綜合管廊試點(diǎn)工程陸續(xù)完工并進(jìn)入運(yùn)維階段，“運(yùn)維管理”成為該階段的主要特征。在綜合管廊運(yùn)維管理研究中，建立即時(shí)高效的運(yùn)維管理平臺(tái)、技術(shù)之間的相互結(jié)合、運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和處理等成為主要研究?jī)?nèi)容。這一階段的研究繼續(xù)保持上一階段的精細(xì)化特征，研究重心開始向運(yùn)營(yíng)期傾斜。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以中國(guó)知網(wǎng)刊載的3715篇綜合管廊期刊文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)來(lái)源，通過文獻(xiàn)計(jì)量相關(guān)方法及軟件工具對(duì)綜合管廊的研究熱點(diǎn)及演變趨勢(shì)進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：施工技術(shù)、BIM、PPP等16個(gè)關(guān)鍵詞為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該領(lǐng)域研究主要包括“宏觀發(fā)展”“規(guī)劃設(shè)計(jì)”等9個(gè)主題，其中以“設(shè)計(jì)”“運(yùn)維管理”為主要內(nèi)容的研究主題為當(dāng)前的核心主題，“施工技術(shù)”是未來(lái)的研究重點(diǎn)。綜合管廊研究領(lǐng)域的發(fā)展過程為：宏觀發(fā)展戰(zhàn)略階段，明確了綜合管廊的建設(shè)意義及大體發(fā)展方向；精細(xì)化、智慧化研究階段，研究分支開始擴(kuò)散，信息技術(shù)應(yīng)用研究增多；穩(wěn)步發(fā)展階段，研究重心轉(zhuǎn)向運(yùn)營(yíng)期。從綜合管廊整體的發(fā)展特征及趨勢(shì)來(lái)看，后續(xù)應(yīng)加大各項(xiàng)施工技術(shù)的成套化及信息化研究力度，運(yùn)營(yíng)期的相應(yīng)流程化建設(shè)需繼續(xù)深化，相關(guān)運(yùn)維工作的標(biāo)準(zhǔn)化、模式化研究需投入更多精力。