这是“大国重器”的魅力。
神州巡游太空,蛟龙深潜海底,天眼凝望宇宙……不仅改变着世界前进的步伐,更拓展了人类认知的边界。
近日,在杭州市未来科技城,我国又一基础科研的“国之重器”初露峥嵘。随着水电十一局建设者的欢呼,浙大超重力离心模拟与实验装置实验大楼顺利结顶。远远望去,该建筑物造型新颖、线条流畅,宛若自天外而来的“时空飞舟”,科技感、神秘感和未来感惹人注目。
作为全球容量最大的超重力场大设施,它所带来的时空压缩效应,可以构建从瞬态到万年、从原子级到千米级时空尺度,一眼万年、一步千里,将不再是梦想。
奇迹,已经发生并将继续发生着。
实现最小形变的深基坑开挖
这是“飞舟”的核心部位。
在工程主施工区,三个巨大的天坑一字排开,最深达38.3米,超过12层楼。“深基坑,也就是天坑开挖项目施工遇到的第一道大难题。虽然对于软基开挖我们并不陌生,但这么深的基坑开挖难度还是很大。”项目指挥长杨士勇表示。
水电十一局高度重视该工程建设,开工伊始就成立项目实施领导小组,组建专家咨询小组,研究解决工程建设中的重大技术问题。项目部树立争创“鲁班奖”目标,建立完善技术质量管理体系,强化细节把控,确保高标准、高起点、高水平推进工程建设。
“项目占地89亩,大部分为沼泽、淤泥和池塘,在前期场地平整时,挖机都陷入淤泥无法行走,我们还在淤泥里挖出了2只乌龟呢!”项目总工程师杨亚爽朗地说。
由于超重力大设施技术指标世界领先,大部分工程建设内容无先例可依。施工过程中,项目部发扬工匠精神,坚持高起步、高标准、高质量、高效益的“四高”标准,对施工方案不断进行推敲、调整和改进。
为确保基坑开挖安全和质量,项目部设立了基坑开挖监测管控小组和基坑开挖技术咨询小组,开挖前全面梳理17项前置条件并逐一落实。尤其对开挖过程中可能出现的基坑变形过大、基坑漏水、支撑破坏、格构柱倾斜等主要风险点进行梳理,并制定相应的应急预案,明确了保证基坑安全、保证周边环境安全、控制围护结构变形、控制渗漏水、坚持快挖快撑的基坑开挖原则。
项目技术科负责人雷亮还不到三十岁,但已经在这一重大基础设施项目上担起大梁。他告诉我们,开挖过程中,通过对基坑支护结构进行全方位、多角度监控,以监控数据结果为基础实时评估基坑状态。如果超过预警值,则由开挖监测管控小组会同开挖技术咨询小组进行数据分析,根据分析结果采取相关应急措施。
一天晚上突降暴雨,由于项目整体地势低于周边,场内迅速积水并有上升趋势,最深处达到半米。杨亚带领项目青年职工顶风冒雨,架设应急水泵,梳理现有水泵及时排水,避免了雨水倒灌基坑,在暴雨中竖起了青年突击队的旗帜。为保证基坑开挖安全,他还带领技术人员每天对监测日报进行整理分析,预测基坑变形曲线。为了不超挖、不欠挖,每次基坑收底,他总会在现场指挥,确保了挖出来的基坑精确平顺。
在6个月的基坑开挖过程中,项目部累计召开专家分析会15次,集中解决了施工过程中出现的难点问题。2021年7月1日,项目部顺利完成主基坑土方开挖任务,并且地下连续墙深层水平位移累计最大值不超过28毫米,打破了浙江公共建筑最深基坑纪录和类似深度基坑最小变形纪录。
打造能抗六级地震的铜墙铁壁
这是“飞舟”的发动机舱。
因为要安装大型离心机,深基坑要足够牢固,要练就能抗击六级地震压力的“金钟罩”、“铁布衫”。
据杨亚介绍,超重力大设施基础抗振和防水要求高,设备基础由3.45米厚高强度大体积混凝土构成,施工期温度控制、地下结构防水难度大。尤其基坑开挖深度近40米,换撑技术复杂。对此,杨士勇表示,打蛇要打七寸,如何优质履约,是我们管控的重点,也是我们在国家重大科技项目实施方面创品牌的关键点。
混凝土配合比优化是工程质量的根本保证。
项目部通过多次召开确保混凝土质量专题会,研究部署了一系列混凝土优化措施。他们利用混凝土60天的强度作为配合比设计、强度评定及工程验收的依据,尽可能减少水泥用量。在降低混凝土内部水化热环节上下功夫,降低温度应力,实现裂缝控制,为拌合过程中的用水量、水泥量、粉煤灰掺量、矿粉掺量设立了标准数值。
“混凝土配合比设计需在确保混凝土强度、抗渗性和可泵性的前提下,合理选择外加剂和原材料,”杨亚说,“这也就是为何原材料进场检验制度如此严格的原因之一。搅拌站必须将混凝土开盘鉴定及有关原材料的质量证明文件随第一辆罐车带至施工现场,检查验收无误后方可进行浇筑。”
合理控制大体积混凝土内部温度与表面温度的差值是高质量完成混凝土施工的又一重难点。
“整个设备基础内预埋了4万多米的冷却水管,实施下来极为不易。过程中对冷却机、供水水管、冷却水管及冷却水源、钢筋支架、混凝土浇捣等每一项工艺要求都十分严格。”每每谈及混凝土冷却系统的实施过程,杨士勇都感慨万千。在混凝土浇筑时,他每天奔走于项目各个作业面,但花时间和心思“照料”最多的还数这整套冷却系统。
为了解混凝土内部温度变化规律,项目部采用精确的热敏电阻作为温度传感器。同时利用冷却系统对大体积混凝土进行散热,实现对混凝土温度的精确控制。
提及混凝土外观效果,项目质检员徐大鹏十分自豪:“从大体积混凝土专项施工方案的拟定、实施、浇筑,项目部所有同事都积极参与,技术质量、施工管理等部门更是日夜奋战、反复研究和跟进,使得每一阶段的混凝土浇筑得以在目标时间节点内顺利通过质量验收。”
“混凝土浇筑质量远远超过了预期水平。”工程业主在现场验收中给予充分肯定。
挑战超百米长的双曲面钢网壳
这是“飞舟”的科幻外衣。
项目超重力实验大楼高25米,有8个网球场大小。大楼屋面为钢网壳+楼承板薄壁混凝土结构,其中钢网壳呈双曲构造形式,长约144米,宽约75米,最大跨度约44米,总用钢量约1300吨。
安装难度大,精度要求高,单跨跨度超40米,为超危大工程。“这个结构之前没有碰到过,很具有挑战性!”项目常务副经理刘玉涛说。为此,他跟随技术人员从方案编制开始,在现场布置、工艺方法、测量定位、施工计划、质量保证措施、安全保证措施、应急预案等方面提出建议,优化施工方案。
屋面钢网壳原计划从北往南施工,但在第9跨后,第10跨跨度达到12米,超出操作平台宽度。刘玉涛及时与业主、设计沟通,调整施工顺序,采用从南往北施工的方法,保证了第10跨钢结构顺利合龙。
“因大厅层中间有三个离心机的天坑,深度达到了约25米,屋面钢结构最高达到了25米,由此产生的高差达到了50米,大厅两侧由于空间问题不能满足使用汽车吊的条件。”回忆起当时的情形,杨亚记忆犹新。他们积极与业主沟通,在200吨行车上搭设盘扣式脚手架作为操作平台,进行原位拼装,既节约了成本,又保证了所有钢构件塔吊均可起吊。
钢网壳上部为楼承板,混凝土厚度13厘米,跨度44米,最陡位置达到了60°,且存在多专业交叉施工和工序交接的困难。项目部精心策划,采用“立体+平面”交叉作业方式,科学合理利用有限的施工时间和空间,做到各项施工有序衔接,提高了施工效率。经过团结奋战,今年6月5日,项目钢网壳屋面提前25天顺利合龙。
党建引领充分焕发出项目的战斗力。项目部成立“党员技术攻坚队”,负责在施工组织高效衔接上狠下功夫。以“党建加速度”为思想引领,推动开展了 “奋力冲刺,完美收官”劳动竞赛活动。项目成立了“党员先锋队”“青年突击队”,激励党员干部铆足干劲,勇于担当,冲锋在前。
依托工程技术创新,项目形成了深基坑开挖、高性能清水混凝土、曲面大跨度钢结构混凝土屋面、施工智能化监控等关键理论和实践应用技术,获得国家发明专利1项、实用新型专利3项、公司级科技进步奖5项等荣誉,为类似工程的设计施工提供了借鉴。
时序更替中,始终不变的是奋进的身姿;历史坐标上,始终清晰的是铿锵的足迹。
三年来,水电十一局人发扬工匠精神,践行“诚信履约、安全履约、规范履约、优质履约”的理念,攻坚克难,勇毅前行,让技术开花,用质量证明,让实力说话,在国家重大科技基础设施建设中写就新篇,为企业高质量发展增添了新的光彩与力量。
“时空飞舟”,正如期而至。
他们的目标,是星辰和大海!
主基坑开挖
屋面钢壳网施工
工程航拍
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