展现“中国智造”巅峰之作,
致敬追求卓越、实干兴邦的中国建设者!
世界上海拔最低的酒店、±800千伏滇西北特高压直流输电工程横贯东西、交通大动脉—沪通大桥、穿越海峡的海底隧道、未来之城之综合管廊、蓝鲸号半潜式钻井平台工程、雅砻江两河口水电站…
一个个超级工程拔地而起,背后是中国建设者们无怨无悔的默默付出。春节期间,转自:建筑结构-公众号微信公众号特推出“辉煌中国”“中国建设者”“超级工程”系列报道,回顾我国建设重特大工程的不凡旅程,为您揭开工程背后的故事!
即将矗立在香港对面的“未来城市”——深圳空港新城
世界海拔最低的超级酒店,长江大桥上精确到毫米的“握手”,即将矗立在香港对面的“未来城市”……
深圳国际机场以西7公里,这片与香港隔海相望的洼地,正在崛起一座未来之城。将在几年后,变成珠三角的活力之都。这片洼地就是建设中的深圳空港新城。
城市的规划者决心在这里打造未来城市的典范,并在城市建设之初便设定目标,杜绝反复开挖的城市道路,消灭密集在城市上空的电线,监控看不见的地下风险,让暴雨来临之时的城市不再看海,这是曾经的城市之痛,工程师们需要更广阔的视野来看待城市的未来。
勇于尝试
王振智中冶集团副总工程师,曾经引进日本技术建设宝钢厂区的地下综合管廊。拥有超过二十年的丰富经验。
他发现,在全世界城市发展中,都曾有过类似的城市之痛。
日本国土狭小,城市的人口众多,地少楼高,他们致力于开发地下空间。从目前来的技术、建筑、运营来说,日本应该是全世界地下综合管廊最发达的一个国家。它从东京的日比谷、麻布、青山开始建设地下综合管廊。
1926年,东京地下修建了第一条城市综合管廊,把水管、燃气、电线等全部收纳到这个地下空间里。这不仅让原本错综复杂的城市管线变得一目了然,方便维修,还释放出了大量的城市土地。此后日本开始大量修建这种城市综合管廊,一次地震更是让他们感受到地下管廊的益处。
1995年阪神大地震,日本神户地区所有的房屋倒塌,道路损毁,停水停电,唯独综合管廊毫发未损,个别地方有表皮脱落,给灾后重建工作节约了大量的时间。地下管廊对日本重灾区起到了非常重要的保护作用。日本的经验似乎能环节城市之痛,也给了中国工程师们启示,他们决定尝试建造一个地下空间,将高压电缆,通讯线路,燃气管道,供热管道,自来水和污水管道统统放入地下管廊。
方案似乎是现成的,但实施绝非易事。高压电缆,通讯线路,燃气管道,供热管道都暗藏风险,而这些都是城市命脉,一旦出现问题,整个城市都要停摆。
在大规模建设展开之前,王振智和他的团队必须有对应的方案,他们希望借鉴二十多年建造钢铁厂的经验来修造地下综合管廊。钢铁厂是一个对安全等级要求极高的工业体系,工业的综合管廊从复杂程度、技术难度、包括自动化运营的程度比民用的综合管廊要求都高。早在1978年,我国就引进了新日铁的综合管廊技术。
“修建地下综合管廊,把所有的管线集中到一起,一次性投入巨大,但它能让城市在未来长期甚至是100年内受益。”
经过反复推演,工程师团队描摹出综合管廊内部的轮廓,所有线路按照不同功能分类,整齐地排列在地下空间内部。
通讯线缆外侧覆盖保护套管彼此隔绝,每隔一段距离会保留一段裸露的线缆,这个设计除了方便后期维修外,还可以增加线缆分支,为未来的使用预留接入口。
高压电缆架在管廊最上层,底层是自来水管,所有管线一目了然,方便监控,人可进入方便维修。原来分散在地下的各种市政管线,现在清清楚楚地放置在综合管廊里,方案近乎完美。
水火不容
但是将燃气、自来水和高压电线都放入这个地下空间,意味着将城市命脉集中在一起,不出事则已,一出问题整座城市将陷入瘫痪。
管廊一旦出现火灾,对整个管线都会产生影响。密闭空间里,高压电缆、燃气都必须远离火灾,在管廊里装上消防常用的喷淋系统,一旦发现火警自动灭火似乎是可行的方案。但管廊里码放着电缆,绝对不能进水。用水灭火在这里不是个明智的选择。
许海岩 中国二十冶广东分公司总工程师
许海岩需要另辟蹊径。他们从日常炒菜锅盖(窒息)灭火得到启示,并应用到地下空间已解决火灾带来的消防隐患。
在200米的防火分区里面两侧设防火门,防火门上设置自动防火阀,防火阀在正常的工作状态下常开,一旦遇到火灾电动防火阀会自动关闭,产生窒息灭火的效应。火情控制后,通过控制中心把管廊中的烟排放出去后,人员可以检修维护。
但是封闭、缺氧切断的火燃烧的条件,火灾的风险大大降低,但这种密闭空间对于燃气又是致命的。燃气一旦泄露,在这密闭空间里浓度会迅速提高,还可能爆炸。
必须将燃气泄露控制在萌芽状态。可以依靠地下的排风系统降低燃气浓度,但是排风系统何时启动?固定在地下空间顶部的危险气体探测器可以实时监测风险,反馈给中心控制室。一旦燃气报警,排风系统立即启动,并且可以安排人员去排查风险。
但是危机发生时,贸然让工人人员进入可能有生命危险,还需要备案。徐海岩请来外援,将机器人引入地下空间!在管廊顶部架设一条轨道,机器人就可以在管廊里24小时巡视,360度无死角进行勘测。遇到紧急情况时,机器人可以替代人工进入危险现场,进行灭火等应急处理。
看似所有风险都已经排除但挑战才刚刚开始。
地下综合管廊不是一个独立的存在,它像人体的大动脉一样,连接城市里的每一个社区、每一座楼宇,将水、电、燃气送到千家万户,和你的生活紧密相连。但是地下综合管廊究竟要修在哪里,能更好地与地上的建筑兼容,这要充分考虑未来城市的规划,但有一点是确定的,把综合管廊修建在道路下方可以方便地接入千家万户。
作为项目施工的工程师,让许海岩着急的不仅是现场施工遇到的问题,更多的是和各家市政管线单位协调,头发都越来越少…
对此无比心疼的老婆,给他包里塞了坚果。
为什么会这么艰难?因为每家管线使用单位都有自己的考虑..但是管廊的体积不能修的太大,地下空间和地上一样也是寸土寸金。同时管廊体积越大,工程造价越高。每一公里管廊造价超过1亿元。开会时许海岩是最沉默的,他在思考哪些要求可以妥协,哪些要求应该坚持。
工程师们在寻求能平衡各单位不同需求的最佳方案。并且还根据各单位对水、电、燃气放在一起可能发生的风险特别做了分舱设计。将容易产生风险的高压电线和燃气管道放进由混凝土阻隔的独立空间里,相当于给他们各住了一个单间,为了节省空间,相对安全的通信电缆和自来水管道则放入同一个舱体。
许海岩一直在为各位问题寻找解决答案中奔忙…
空间设计
童心 中冶赛迪空港启动区管廊总工程师
设计师童心和他的团队负责地下空间的设计工作,但是这个工作并不是简单的管线叠加。他要把不同的需求整合成一张施工图纸,图纸的一点细小改变落实到工程中就是巨大成本。如果失败了,这会是非常昂贵的错误。
规划是成本,时间也是成本,城市建设地下先行,如果不能尽快完成图纸的设计工作,不仅会影响地下综合管廊的工程进度,更会使这座未来城市的其他建筑无法按期全面开工。
距离开工童心还有96小时完成设计方案的调整,但他们却被一座桥给难住了。把综合管廊和桥梁合到一起从桥下穿过,最大的难度是管廊结构体和桥梁的桥墩。
如果地下管廊直线前行,正好经过桥墩正下方,通过计算,桥墩可能会将管廊压变形,那管廊只能绕道而行,但这个绕道相当昂贵。但如果把地下管廊建到商业地块里,在寸土寸金的深圳,工程造价太高。
那就只有一种解决方案,将地下综合管廊在过河和过桥的地方的四个舱室的综合管廊分成四个单舱,分道扬镳,跨过桥墩后再汇合。
未来,综合管廊还会遇到更多障碍,每个困难都需要设计师量身定制解决方案。
解决城市内涝—海绵城市
雨,同样给建设者们提出了难题。位于北回归线以南的深圳,属于亚热带季风气候,气候特征将会给这个人口超过1000万的特大城市带来每年将近2000毫米的充足雨量,与此同时,地处南海之滨的深圳,还要迎接台风带来的突发暴雨导致的城市内涝。
暴雨后城市积水,其中一个重要原因是地面的材料。此前,城市路面用的多是不透水的沥青,水泥和砂石,现在升级从材料开始。他们用透水混凝土材料铺装地面。除了材料还需要一些工程手段,解决内涝。
艾庆华 中冶海绵城市技术研究院科技部部长
艾庆华和他的团队正在进行海绵城市试验,目标是让城市像海绵一样在暴雨来临之时通过吸水解决内涝。
矛盾凸显
城市在暴雨时积蓄的雨水,经过过滤渗入地下,不仅可以补充城市地下水,还可以将积蓄的雨水进行回用。对于像深圳这样背靠水网却依然缺水的南方城市以及严重缺水的北方城市已经成为城市升级的一个重要组成部分。
但是这个地下存储雨水的设计却无形中增加了许海岩的压力,因为埋藏在地下的管廊却偏偏怕存储的雨水,这增加了渗水的危险,一旦地下水渗入电力舱,极有可能发生事故。这不仅仅是关系到一个工程的成败,更会影响到城市的正常运转。这是两个相互矛盾的设计。
工程师们最终决定给地下管廊穿上特制定的衣服。刷结构内防水涂膜,局部有一些渗点时可以通过这种涂膜进行儿戏修补,外面还有外层防水,主要是防水卷材,顶板位置因为要覆土,种植绿化植物,在此额外增加耐根刺的防水卷材。看似简单背后却是层不不穷的问题。为了地下管廊能用足100年,必须预估所有可能出现的风险。
垃圾围城
城市垃圾如果不及时处理,城市将越来越不堪重负,垃圾入廊是工程师门正在解决的问题。
管廊里还会考虑设置垃圾真空系统,也许在不久的将来,真空垃圾管道就可以接入各家各户,垃圾倒进去就被吸入地下垃圾处理站,这样就会减少马路上的垃圾遗撒以及垃圾味道散播出来。
另外,这个地下空间不仅布满管线,还有看不见的智能系统。通过管廊里面对管线数据的统计,可以形成一些大数据的分析,这样就会给城市资源的配置提供决策依据,使得以后城市的生活更加智能化。
利在千秋
建这样的“未来城市”是为了谁呢?
未来生活还有无限可能,工程师们特地给地下管廊设计了一个空仓,留给城市未来的需求!
中国建设者,他们做所的一切都是为了让城市生活更美好!功在当代,利在千秋!
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