文/李罡
泉城濟南三面荷花四面柳,一城山色半城湖,這是泉城濟南最美的寫照。泉水給濟南帶來了無數(shù)的榮耀,但是也為這個城市的發(fā)展帶來一個天然的屏障。眾所周知,在全國的擁堵排行榜上,濟南歷年來都是名列前茅。
濟南地鐵從1998年開始進行規(guī)劃,1999年完成第一版線網(wǎng)規(guī)劃。隨著泉水停噴,在2000年經(jīng)過專家院士論證時,得出濟南地鐵要慎重研究的結論。2002年以后,近幾年一直在研究軌道交通建設與城市的發(fā)展,一直到2009年青島地鐵的線網(wǎng)規(guī)劃得到批復,濟南坐不住了,因為濟南是山東省省會,青島已經(jīng)走在了前面,面對首堵的稱號,濟南人要用技術的手段去解決軌道交通和泉水共榮共生的問題。
2013年,濟南軌道交通集團正式成立,同年,濟南軌道交通的第一版線網(wǎng)規(guī)劃也由北京城建院落地完成,這一年也是我博士畢業(yè)之年,所以在某種程度上有些巧合。2015年,我正式入職濟南軌道交通集團,這一年也是濟南軌道交通正式開工建設的第一年,我主要在項管中心負責現(xiàn)場的施工管理。2017年,濟南軌道交通集團進行改革,我由項管中心調(diào)到總工辦,負責濟南市的規(guī)劃建設任務。到了2019年,濟南市軌道交通第一條線正式開通運營。
回首過往的路,從最初的線網(wǎng)規(guī)劃到第一條線建成整整二十年,這是其他城市沒有經(jīng)歷過的長時間。
2013年,濟南地鐵完成了第一版線網(wǎng)規(guī)劃,全長331.5公里。2015年隨著城市擴張,濟南進行了線網(wǎng)修編,全長386公里。2019年,萊蕪市并入濟南劃為一個行政區(qū)。另外,濟南成立了新舊港灣先行區(qū)。這些城市的變革為軌道交通建設提供了更大的機遇,目前濟南地鐵正在結合做市網(wǎng)融合的全域線網(wǎng)規(guī)劃,全長一千多公里。
熟悉線網(wǎng)規(guī)劃的人可能會發(fā)現(xiàn),這幾版線網(wǎng)里有一個核心區(qū)域是濟南地鐵所無法覆蓋的,就是濟南泉水敏感區(qū)。對于濟南來說,如何保持好泉水噴涌和軌道交通建設,成為濟南地鐵人永遠躲不開的話題。
與其他城市不同,泉城地鐵面臨獨特的挑戰(zhàn)與特點。首先,泉水是濟南的文化標志。第二,濟南地下水系統(tǒng)異常復雜,水多雨少是不愿意看到的情況,而水少意味著泉水可能停噴。濟南地鐵既面臨著社會的輿論壓力,也面臨著報批的風險、施工困境、安全隱患等因素。
濟南作為一個后起城市,節(jié)能、節(jié)材、節(jié)地的要求會更高,在種種背景之下,保護濟南的泉水叮咚是濟南地鐵的初心,建設地鐵的飛馳成為濟南地鐵的使命,這也就要求濟南地鐵選擇智慧建造來實現(xiàn)泉水和地鐵共榮共生。
為了實現(xiàn)濟南軌道交通與泉水的共榮共生,我們選擇了智慧建造之路,智慧建造基于現(xiàn)在的技術手段,我們在BIM+技術的基礎上,在云平臺架構的框架上,圍繞著智慧規(guī)劃、智慧設計、智慧施工、智慧運維進行建設,目的是實現(xiàn)泉水叮咚和地鐵馳騁。
自認為濟南地鐵在標準引領和制度保障方面做得相對比較靠前。在智慧建造規(guī)劃的過程中,充分認識到參建單位非常多,需要有統(tǒng)一的標準進行標準化設計,在有標準引領的情況下如何保證各參建單位能夠遵照實行,制度保障是濟南地鐵不可缺少的手段,于是進行標準體系管理和制度體管理,用以保障智慧建造的實施落地。
為了維持智慧建造的平臺,濟南地鐵結合濟南市、山東省以及國家相關的政策支持條件,先后成立了院士工作站、博士后工作站、山東省軌道交通研究院,以及工程實驗室等一系列的平臺機構用于支撐智慧建造的實施。
濟南所處的是北向傾斜的構造,南高北低是濟南泉水形成的地質(zhì)地貌。另外,溶洞、溶孔、溶隙及裂隙發(fā)育是泉水重要通道,北部巖體的阻隔是泉水形成的重要關鍵。主要可以涵蓋為以下幾個方面:有水源、有高差、有通道、有阻隔、有天窗。
從規(guī)劃角度,濟南地鐵首先面臨是如何避開軌道交通和泉水相互影響的問題,這也是濟南不同于其他城市最重要的:修地鐵能不能保障泉水的噴涌?為此,濟南地鐵采用大數(shù)據(jù),進行了四維地質(zhì)環(huán)境可視化平臺的建設,旨在融合水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、基礎地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、工程災害等等相關數(shù)據(jù),用于軌道交通建設的規(guī)劃報批。
為了滿足大數(shù)據(jù)的分析和要求,首先進行了數(shù)據(jù)收集。大數(shù)據(jù)最重要的就是數(shù)據(jù)挖掘,濟南地鐵從1958年建市保泉開始,將所有的地質(zhì)資料進行了收集匯總。其中,很多參與的同志已經(jīng)八十多歲了,得知濟南在修地鐵后,主動拿出當年的勘測資料。我們把這些原始文本結合現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)庫方式,進行匯總整理,形成標準化的數(shù)據(jù)庫,進而豐富了濟南軌道交通建設可能遇到的一些地質(zhì)環(huán)境的問題分析,經(jīng)過了幾年的建設,現(xiàn)在已經(jīng)進行了三萬多個數(shù)據(jù)的整理,其中標準化一萬多個,確保了數(shù)據(jù)的準確性。濟南地鐵將沿著軌道交通線網(wǎng)布設全局收集的數(shù)據(jù)資料,在此基礎上我們采用了信息化和BIM+技術,進行了地質(zhì)分層。
有了規(guī)劃的基礎,濟南地鐵和政府相關部門制訂了濟南名泉總體保護規(guī)劃,將泉域劃分了補給區(qū)和匯集出路區(qū),進而保證了軌道交通的建設有法可依。
目前,由于在技術發(fā)展的階段,尚有很多問題沒有攻克,因此選擇繞避泉水核心敏感區(qū)。我們也期待著隨著軌道交通的發(fā)展,隨著技術進步,能夠進入這個核心的敏感區(qū),攻克這個硬石頭,實現(xiàn)軌道交通和泉水真正的同時共榮共生。
在規(guī)劃設計方面,濟南地鐵采取了繞避抬升的方式,主要是避開地下水的埋深,這與其他一些城市進行深地化研究的不同,采取了淺埋方式,處理軌道交通與水的問題。
在智慧設計方面,由于濟南軌道交通地質(zhì)環(huán)境復雜,工期以及施工環(huán)境也復雜,因此,采用了信息化的手段進行方便快捷準確的施工,避免一些工程反復,例如BIM。
在施工方面,為了滿足泉水保護,以及節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等新形勢下對濟南地鐵提出的要求,我們采用各種施工智慧建造技術,并且得到住建部2016科學技術項目支撐。
為了保護泉水,我們在軌道交通建設過程中,采取了地下水回灌的方式,地下水回灌一方面保護了地下水水量的不變,另一方面保護了周邊地質(zhì)環(huán)境。其中,濟南地鐵研發(fā)的回灌系統(tǒng),主要分為:積水、過濾加壓、監(jiān)測,目的是通過系統(tǒng)保持軌道交通建設工作中周邊環(huán)境地下水位的穩(wěn)定,以及軌道交通建設的安全。為了保證地下水的水質(zhì),濟南地鐵和相應的研究機構進行了多方研究,通過設置不同的處理措施,比如設置過濾層、流質(zhì)層、氧化層等措施,將污染物留在地面以上,保證地下水的水質(zhì)安全。濟南作為最后一個開通軌道交通運營的副省級城市,地下水的問題始終得到國家和山東省的關注,中央電視臺在2018年對濟南地鐵地下水回灌系統(tǒng)還進行過一次訪談。
為了滿足軌道交通的建設,濟南地鐵在智慧施工方面研發(fā)了盾構同步注漿的實時監(jiān)測技術以及裝備,構建了盾構的自動化監(jiān)測平臺,并且得到成功運用。雖然推廣過程復雜,經(jīng)歷較坎坷。但在推廣新技術的過程中,對于一些具體化的問題尚無選擇,只能采取科研創(chuàng)新的道路予以推動。濟南地鐵在系統(tǒng)總結了推進參數(shù)的基礎上,提煉出了適應濟南軌道交通盾構推進的一些參數(shù),方便為二期建設規(guī)劃以及后續(xù)的工程建設提供依據(jù)。為了保持軌道交通對城市環(huán)境的盡量少的影響,濟南地鐵研制了疊合結構,主要是采取現(xiàn)場預置樁替代地連墻和主體維護結構進行結合,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水、節(jié)地和節(jié)材的作用??紤]到疊合的作用,我們的樁體進行了截短,節(jié)省混凝土量達到40%,采用的預置疊合板,工期節(jié)省了50%。
智慧建造為我們帶來了巨大福利,清水混凝土材質(zhì)的實施,讓濟南地鐵成擁有最美的地鐵站。在運維方面采取了能饋系統(tǒng),以及中央調(diào)度系統(tǒng),能夠把傳統(tǒng)的照明節(jié)能40%,年節(jié)約5000瓦度電的能耗。目前,濟南地鐵引進了北京燕房線的全自動運行技術,應用在濟南地鐵2號線,希望成為繼燕房線之后,一個長距離全自動運行線路的示范城市。
濟南地鐵發(fā)展歷程是相對復雜的。首先是問題導向,全過程的梳理,需要因勢利導,工程的本身是由問題產(chǎn)生的,只有通過技術的淬煉,才能由初心走向使命。第二是注重數(shù)據(jù)收集,這需要保持恒心,不斷學習。技術在短期內(nèi)總是被高估,但是在長期又被低估,這在推廣BIM技術、四維地質(zhì)全自動運行的過程中都得到了充分印證。一開始,這些技術引入到集團的時候,大家認為這些技術無所不能,但是經(jīng)過一段冷靜期又認為這些技術一無是處,或者是與傳統(tǒng)技術方案沒有太大改變。但是隨著時間的發(fā)展,大家又逐漸認識到這些技術針對具體問題,還是能夠解決很多問題的。那么我們就要在面對技術短期內(nèi)被高估,長期被低估的情況下保持一顆恒心,充分解決問題,由問題導向產(chǎn)生結果導向。最后是充分利用平臺的力量,IT行業(yè)有一句話叫做站在風口浪尖,豬也能飛起來,何況是人。在正確的趨勢下,有時候比的不是實力的高低,而是反應的快慢。
工程應該是讓城市更美好的,有軌道交通各位同仁的努力,地鐵將會更美好,城市也會更宜居。