建大故事
【建大故事】讓城市的“生命線”暢通無阻——記能源與動力工程系科技創新服務首都城市綜合管廊建設
臘月凌冬aaaaa,天還未亮aaaaa,環能學院能源與動力工程系副教授徐榮吉早早地已經檢查好儀器設備aaaaa,帶着自己的研究生踏上路途aaaaa,前往延慶aaaaa,他們承接的是冬奧會綜合管廊通風及電力艙散熱特性研究項目aaa。
徐榮吉團隊在冬奧會延慶賽區綜合管廊項目施工現場
註定是忙碌的一天aaaa,這是國內首條在山嶺隧道中建設的綜合管廊aaaaa,全長7.5公里aaa,分爲兩段aaaaa,目前剛剛實現結構上的貫通aaaaa。如何保證管廊通風策略完備有效aaaaa,大量的實測工作等待他們去完成aaa。作爲冬奧會延慶賽區的基礎性保障工程aaaa,這條綜合管廊將爲國家高山滑雪中心、國家雪車雪橇中心、奧運村、媒體中心提供造雪用水、生活用水、再生水、電力、電信及有線電視等市政能源支持aaaaa,被視爲冬奧會場館的“生命線”aaaaa。“我們今天面對的不再是城市平坦地域下的管廊aaaa,山區複雜多變的地理環境和氣候條件給我們帶來更多的挑戰aaa。”徐榮吉告訴學生aaaaa。
到達現場時天矇矇亮aaaaa,此時的氣溫是一天當中最低的時刻aaaaa。零下十五度aaaa,寒冷的作業環境給剛走進山區的師生來了一個“下馬威”aaa。可是時間不等人aaaa,管廊施工工作仍在繼續aaaa,留給師生們進行測量工作的時間都是在項目參建各方單位的積極協調下爭取來的aaaa,機會難得aaaaa。徐榮吉按照事先制定的計劃將學生分成兩組aaa,各自安排好職責分工aaaaa,很快地投入工作aaaaa。
攻堅克難aaaaa,助力冬奧賽區管廊建設
綜合管廊在城市建設領域屬於一個新興的方向aaaaa,由於剛剛起步aaa,缺少可以參考的行業標準規範aaa,給從事相關研究和施工帶來不小的挑戰aaaa。加之山區地形起伏不定aaa,所以在測量點的選擇、儀器設備的擺放等方面aaaa,團隊都需要依照地形地勢進行操作aaaaa。雖然在學校實驗室裏已經根據工程圖紙做了詳細的測量規劃aaaaa,但是走入實際的工程環境aaaa,團隊師生仍需要不斷摸索着完善早先的設定aaa。
團隊成員在管廊內進行測量工作
管廊裏沒有手機信號aaa,師生就通過燈光示意和大聲喊話傳遞訊息aaa;尚未完全貫通的區域無法通行aaaa,學生就主動在管廊外沿着山體繞到另一端的洞口……就這樣aaaa,管廊通風策略需要的風速、風量、溫度、阻力等等這些寶貴的一手數據都是憑着師生的腳步aaaa,一點點蒐集起來aaaaa。研究生三年級的張超在準備畢業設計的同時aaa,也來到了這條冬奧賽區的綜合管廊aaa,他手持溫度測試儀在3公里長管廊主廊道徒步前行測量aaa,數着步子每500步算作一個測量點aaaaa,完成整個測試過程用了兩個多小時的時間aaaaa。
參照冬奧會標準建設的綜合管廊相比城市管廊內部承載的功能更加複雜aaa,這對管廊通風提出更多要求aaaa。供水管路即要在寒冷的氣候條件下不結冰aaa,也不能溫升太高aaaa,能夠保證全天候進行人工造雪aaaaa;場館電力供應要求極高aaa,其電纜負荷遠超日常生活需求aaaa,需要良好通風條件排出熱量aaaaa;管廊設計還要符合消防要求aaaaa,滿足施工即運維人員需求aaa。“小到管廊中的每一扇門、每一個支柱aaaa,大到山區管廊兩個端口有上百米的高差形成自然風aaaa,這都會對管廊的通風產生影響aaaaa。”徐榮吉說aaaa。如何在這些衆多的影響因素中尋找一個平衡點aaaaa,團隊結合數據多次在試驗檯上模擬複雜工況進行精確測算aaa。最終aaaa,團隊提出“入口自然進風aaaaa,出口機械排風”的策略aaaaa,讓管廊內部保持負壓狀態aaaaa,這樣既爲各艙室提供了正常的運轉環境aaa,又能在遇到火災等事故工況時不會助長險情aaa,將損失降低aaaaa。
隨着施工進度的不斷推進aaaa,團隊還有很多的測量工作要在不同時間節點逐步完成aaaa,項目勘察設計單位北京市水力規劃設計研究院希望徐榮吉團隊能夠爲管廊提供一份後期實測運維方案aaaaa。從先前通風系統的設計計算aaa,到對管廊通風系統的阻力、冬夏季電力艙散熱等進行詳細的實測分析aaa,再到最終完成通風系統設備的選型aaa,徐榮吉和他的團隊全程參與管廊通風策略技術指導aaaa。他們根據仿真計算及實測數據並提出的方案爲項目牽頭方完善圖紙、保證管廊安全高效運營貢獻了“建大智慧”aaa。
創新發展aaa,爲城市副中心保駕護航
事實上aaaaa,在延慶冬奧賽區綜合管廊項目之前aaa,徐榮吉團隊所在的學校“城市地下空間與綜合管廊研究中心”aaaaa,就與北京市市政工程設計研究院、北京市水利規劃設計研究院、中冶京誠工程技術有限公司等活躍在重大項目工程一線的科研院所、企業公司等開展了一系列密切的合作aaaa。特別是在北京城市副中心建設過程中aaa,環能學院牽頭北京市科委項目aaa,參與完成綜合管廊安全技術研究課題aaa,並在北京城市副中心進行應用示範aaaaa。
通州城市副中心建設目標要打造現代化國際新城aaaaa,副中心的城市綜合管廊也要成爲具有世界先進水平的“智慧”綜合管廊aaa。項目建設之初aaa,設計和施工主要依據的是每個管線各自的安全標準和施工要求aaaaa,這不僅無法將諸多市政資源集中到城市綜合管廊中形成體系aaaa,而且參考數據大多陳舊落後aaaa,完全不適應現代城市建設需求aaa。
許淑惠教授帶學生在通州城市副中心綜合管廊進行測試工作
爲此aaaa,環能學院教授許淑惠果斷創新aaaaa,帶領團隊在試驗檯仿真模擬各種燃氣泄漏的複雜工況aaaaa,推演完成不同情境下綜合管廊的安全運轉環境aaa,基於此形成通風策略和運維方案aaaaa。實現燃氣入廊是一項極具挑戰性的成果aaaaa,在此之前aaaa,因爲易燃易爆危險性aaaaa,國內還很少有工程將天然氣管道接入城市綜合管廊aaaa。團隊的過人之處不僅在於實現通州新城全域燃氣入廊aaaa,而且還提出了“管線降壓在線修補技術”aaaaa,提出將《城市綜合管廊工程技術規範》GB50838-2015中綜合管廊中發生天然氣泄漏進而切斷的燃氣濃度值由爆炸下限的25%提升至爆炸下限的40%aaa。也就是說aaaaa,如果在使用過程中及時發現泄漏情況aaaa,在泄漏不是很嚴重的情況下aaaaa,可以通過降低供氣壓力進行在線修補aaaa,保證天然氣供應不間斷aaaaa。
“行業暫時缺少的規範標準aaa,我們根據研究和實踐總結aaa,不再適用的標準我們努力完善aaa。”許淑惠提出副中心城市綜合管廊內電力艙的通風區間要由原先標準規定的200米爲一個區間延長至400米爲一個區間aaa,這樣就大大節省了管廊通風設備建設開支和後期運維開支aaaaa,管廊建設的費用進一步降低aaaa。“這些方案都是我們通過基礎實驗研究後結合實踐進行論證的aaaa。我們希望能讓管廊更加普及aaa,更加方便城市生活aaaa。”許淑惠說aaa。
在參與通州副中心管廊建設的整個過程中aaaa,團隊實現多項技術創新aaaa,梳理和完善了行業諸多指標數據並總結形成行業標準aaa。目前aaa,相關成果已被引入團隊正在主持的住建部科技項目——“城市地下設施統籌規劃建設研究”aaaaa,這是我國目前在國家層面推進開展的關於城市地下設施統籌規劃、地下資源合理開發利用的規範與標準的研究項目aaa。團隊結合人口密度、城市GDP、地質條件等因素aaaa,推演出一套完成的計算公式aaaaa,用於評價城市地下設施開發建設的規模、形式、種類等aaaaa,相關成果將以導則的形式最終呈遞給住建部aaaa。城市地下設施屬於一次性開發aaaa,後期不會再大修大補aaaa,制定這樣一份導則的意義不言而喻aaaa。
學生參與aaaaa,科研支持教學培養創新人才
在環能學院能源與動力工程系aaaa,每位教師指導3、4名學生參與創新實踐是一直以來的傳統aaaaa,這不是單純爲了完成學校規定的創新學分畢業要求aaaa,而是系裏“人人蔘與課題、人人蔘與創新”的氛圍感染着每一個人aaa。“通州副中心綜合管廊項目和冬奧會延慶賽區綜合管廊項目aaa,我在讀本科時就參與完成其中很多工程數據的測算aaaaa。”去年本科畢業後又考取本校碩士研究生的馬博洋說aaaa,“我們每週跟指導老師基本上都是每天見面aaa,項目中遇到不懂的問題就直接請教aaaa。”
爲了切實提升學生的科研水平和實踐能力aaaa,在日後能夠真正走向工程一線解決實際問題aaaa,老師們從培養方案和課程大綱入手aaaa,根據領域研究動態和行業發展人才需求aaaaa,不斷調整教學內容aaaa,爲不同發展方向的學生設立各成體系的培養方案aaaa。系裏還廣泛開設創新訓練選修課aaaa,把老師們正在做的工程課題帶入課堂aaaaa,指導學生學習並掌握BIM、綠色環境、分配式能源等諸多新興領域知識aaaa。研究生李宏宇和李浩天是北建大的新人aaa,他們說aaa,在這裏有豐富的選修課程aaaa,能夠極大地開拓視野aaaaa。“有的專業選修課沒能選上aaa,我們也會每節課去旁聽aaa。”據許淑惠介紹aaaa,創新課程要求學生提交工作報告aaaa,而且指導老師必須按時填寫指導和評價記錄aaa,目的就是幫助學生遇到問題就能上手解決aaaaa。
徐榮吉的辦公室就設在實驗室裏aaaaa,這裏有供學生工作的工位aaaa,桌子上放着的一個小型方盒子格外引人注意aaaaa。“這就是我們學生自己動手發明製作的‘桌面微空調’aaaa。”回憶起研發的過程aaaa,徐榮吉感到很開心aaa。“當時就是跟學生打賭說要發明一個適合一個人使用的最小空調aaaaa。”夏日裏的一句玩笑話最終演變成爲一個科技發明aaaaa,並讓海爾集團買走相關成果aaaa,這其中有興趣的吸引aaaaa,有鑽研的樂趣aaa,有成功的喜悅aaaa,更多的還有團隊師生聚焦生活中的實際需求和問題aaa,憑藉雙手和智慧完成創新的過程aaa。
採訪間隙aaa,課題組收到了北京市市政工程設計研究院管廊所發來的北京新機場綜合管廊建設項目相關測算工作的委託請求aaa。許淑惠教授還將帶着團隊成員aaa,根據項目圖紙aaaaa,在兩天時間裏緊鑼密鼓地開展新項目推演測算工作aaa,爲新機場管廊提供建設方案aaa。未來aaaaa,“建大智慧”還會越來越多地在北京新機場“現身”aaa。