北京之南,南中轴线上两座北京城建匠心建造的巨大橙色建筑遥相呼应:北京大兴国际机场凤凰展翅,成为国家发展一个新的动力源,将城建智慧、城建方案裂变成同时建设9大机场的澎湃动能;安定循环经济园区化腐朽为神奇,这座集团首个全流程、全领域完整参与建设的北京最大垃圾焚烧发电项目正由蓝图变为现实,将制约发展的“垃圾山”转化为改善民生和环境的“能源站”。
“国际橙”“能源橙”与“城建绿”奇妙的化学反应在新国门不断上演,诠释着北京城建深度融入国家发展大局、建设美丽中国的行动与智慧。
新建厂房 解决垃圾围城时代难题
随着城市化进程的不断推进,北京尚有40%的原生垃圾采用卫生填埋方式,全市有11座生活垃圾处理设施超负荷运行,有8座填埋厂将陆续达到使用年限,垃圾处理成为困扰城市发展的一大难题。
随着北京大兴国际机场的投运,北京市南部垃圾处理缺口进一步加大。垃圾被认为是最具开发潜力、永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”,如何实现垃圾变废为宝和环境效益最大化,建设安定循环经济园区成为北京回答这一时代难题的破局之道。
作为全国规模前三、北京市最大的生活垃圾焚烧处理项目,安定循环经济园区项目占地面积30.84万平方米,建筑面积约14.67万平方米,包含5100吨/日的生活垃圾发电厂、2000吨/日的渗沥液处理站、1200吨/日的炉渣综合利用厂、80吨/日的医疗废物处理厂及其他附属工程。项目建成后将具有控制甲烷排放+代替发电的双重碳减排效果,主要服务大兴区、大兴国际机场临空区、亦庄经济开发区等北京市南部地区的生活垃圾处理,全面提高北京市环境卫生基础设施水平,对全方位实现原生垃圾“零填埋”目标,构建减量化、无害化、资源化处置体系具有重要意义,也将成为北京市生态环境产业的新地标、新亮点、新中心。
技术攻关 应对防腐防渗施工挑战
对于项目团队来说,建设安定循环经济园区是一个全新的领域,面临着众多前所未有的挑战。首当其冲的便是垃圾焚烧发电工艺步骤多、流程复杂。
为了满足工艺流程和生态环保等要求,生活垃圾焚烧发电厂工程由垃圾池、卸料平台、渗滤液处理站、烟气净化间、除渣间等多个不同结构形式的功能性用房组成。同时,由于垃圾池和渣池结构及用途的特殊性,需充分考虑渗滤液渗漏可能带来的土壤、水资源污染,稍有不慎就会造成重大环境事故和民生问题,渗滤液泄漏还会侵蚀混凝土进而影响结构安全和使用寿命。
“对此,我们通过材料性能试验、足尺模型试验及工程实践,形成了垃圾池、渣池防腐防渗漏建造关键技术,从多维度充分解决这项难题。”项目负责人赵强介绍,针对不同的结构部位和功能要求,项目部通过采用大掺量矿物掺合料和优化配合比,研发了适用于垃圾池、渣池等工程的系列先进混凝土,有效提高了混凝土的抗裂性能和防腐性能;采用新型MgO膨胀剂精准补偿收缩,研发了补偿收缩混凝土,首次应用于垃圾池、渣池等防腐防渗要求高的超长结构,实现了结构不开裂、不渗漏;构建了有膨胀加强带、施工缝免凿模板、有机防腐涂层相结合的施工技术体系,并在大体积混凝土施工中采取逐层推移施工法,及时测温和覆盖养护,多措并举确保了防腐防渗工程的施工质量。
这项首次应用于大型垃圾焚烧发电厂建设的垃圾池、渣池防腐防渗漏建造关键技术,承担了集团“十四五”十大创新课题之一的《大型生活垃圾循环经济产业园综合建造技术研究与应用》,技术成果还被北京市住房和城乡建设委员会鉴定为“国际领先水平”,带来显著的经济效益、环境效益和社会效益,有效保障项目顺利建成并投用,也从根本上保证了周边居民的生活环境不受影响。
智慧建造 助力钢结构高精度施工
项目主厂房用钢量超过21000吨,覆盖面积超过51000平方米,由于不同功能用房/车间采用了钢框架、钢排架、钢桁架、四肢桁架、焊接球钢网架、螺栓球钢网架等不同的结构形式,相应施工方法与方案也更加多样复杂。同时,主厂房平面尺度大、结构高度高、构件种类多、连接节点复杂、抗侧力体系布置受限,各单体钢结构工程内部遍布各种专业设备、管道,钢结构与土建相结合且与设备安装同步进行,结构极其复杂,交叉作业繁多,协调管理难度极大。项目总工程师刘震国说,这些为钢结构设计和施工带来巨大考验。
面对考验,项目部充分运用BIM等智慧建造技术,对施工全流程进行模拟。通过三维场地建模,对场地布置、起重设备进出场顺序及安放位置等进行全面规划,模拟多工序施工方案,实现了复杂施工工序的高效推进。针对不同结构吊装开展全过程有限元分析,逐一验算钢构件翻身起吊和吊装过程中结构强度、稳定性、位移变化、姿态控制、吊点设定对结构吊装带来的应力变化等,确保高精度施工。利用所搭建的智慧施工平台和现场布置的传感器对钢结构变形应力进行实时精准监测、调控,解决超宽超长钢格构柱组拼运输及安装、高大空间网架高空累计滑移、螺栓球节点网架分块吊装、超长平面桁架及超大面积网架吊装等重大难题。运用三维可视化技术进行碰撞检查与管线综合排布,实现高效的流水作业和各类资源的最优配置……依托智慧建造手段,项目钢结构施工整体误差控制在了0.2‰以下,在助推高效施工的同时,使项目整体实现提速提质增效。
摸索精进 实现从零到一重大突破
得益于良好的现场管理和顺畅的流水作业,钢结构安装与工业设备安装实现完美配合,钢结构安装从工业设备安装的最大制约因素变成促进项,每个工作面的顺利交安都极大地促进工业设备安装的快速铺展。
项目工业设备安装主要任务为6台850吨/日垃圾焚烧机械炉排炉、3台45兆瓦汽轮发电机组及其他配套垃圾焚烧发电设备,是整个项目施工的重中之重,直接决定着项目是否能够如期投运以及投运后的运行效果。
然而工业设备安装面临着巨大的挑战。对称布置的6条焚烧线使施工空间变得极为狭小,构配件、架体、设备、材料等都需要从堆场、制作场转运到现场,水平运输是一大难题。根据余热锅炉的结构设计形式,受热面四周及顶部都为钢架,下方为焚烧炉,受热面位于锅炉内部,施工空间小,且受热面单片重达40吨、长宽均超20米,运输吊装就位极为困难。同时,大型锅炉需要在现场组装,受热面的焊接质量控制极为关键,且电厂施工压力管道安装质量尤为重要,主蒸汽管道的清洁度及锅炉管道的防爆管施工容不得丝毫马虎。
项目团队充分发挥集团的资源优势和管理优势,与安装团队强强联合,高效推动设备安装。施工前在现场安装1台D1400重载塔吊,最大起重工况能吊载84吨,并应用智慧建造手段规划运输路线、策划安装流程、优化设备安装与钢结构作业交叉流水作业。严格安全质量管控,逐条焚烧线进行烘炉点火,记录分析各项数据及设备运转状态,为系统调试、高温烘炉、煮炉、吹管、机组试运行等提供支撑和依据……通过不断摸索、总结、精进,项目工期节点如期达成,实现了大型工业设备安装经验“从零到一”的重大突破。
在全体人员的不懈努力下,项目部历时48天完成14万立方米的土护降和5080根混凝土灌注桩施工,历时116天实现生活垃圾主厂房及其附属工程全面出正负零,历时147天完成除渣间结构封顶并交付进行锅炉等设备安装,提前5天完成2.1万吨钢结构安装,提前28天实现6台锅炉全部烘炉点火目标,圆满实现集团作出的工期承诺,展现出战无不胜的城建速度,得到业主等的一致称赞。
目前,施工现场近1600名建设者正加紧进行精装修、外幕墙、机电安装、市政工程、设备安装单机调试等分部分项施工,全力冲刺6月30日具备并网发电条件、9月30日实现初步验收的目标。
深耕细作 打造环卫领域拳头产品
“我们积极落实集团‘大客户、大区域、大项目’营销策略,从前期残渣飞灰填埋场施工,到生活垃圾焚烧主厂房及附属工程和医疗废物处理厂、渗滤液处理站、综合楼等厂区附属工程建设,再到设备安装、填埋场渗沥液倒排井及场区零星维护服务,包揽了安定循环经济园区8个招标项目,中标额达18亿元。”赵强说,项目团队完整参与到垃圾处理项目全流程、全领域建设过程,极大地提升了土木工程总承包部在环卫设施工程建设领域的专业能力和市政基础设施建设的实力。
从最初承建盘锦市固废综合处理园区项目,到在安定循环经济园区项目建设中展现出专业水平,土木部在细分专业领域树立起北京城建良好口碑的同时,进一步深化了同北京环卫集团的合作。
在项目建设期间,土木部又先后中标平谷区生活垃圾综合处理厂技改升级工程(二期)、南宫餐厨垃圾应急改造、南宫生活垃圾焚烧厂涉疫医疗废物应急处置、南宫生活垃圾焚烧厂渗沥液处理系统改造等项目,并向业主交出了满意的答卷。
在全力完成环卫项目建设的同时,土木部积极梳理总结这一专业领域的经验做法,深入研究大型生活垃圾循环经济产业园综合建造技术,着力培养一批高水平的工程技术队伍,努力打造在环卫领域独特的管理优势和竞争优势,为集团持续深耕环卫市场、打造拳头产品奠定基础,为集团持续高质量发展书写新答卷。