這些天,“國之重器”全超導(dǎo)托卡馬克裝置(EAST)正在合肥科學(xué)島上進(jìn)行新一輪的實(shí)驗(yàn),這個俗稱“人造小太陽”的大科學(xué)裝置承載著人類的“終極能源夢”。
與此同時(shí),在距離它3公里的合肥未來大科學(xué)城里,承載“緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置(BEST)”等一批“國之重器”的園區(qū),也正如火如荼地建設(shè)中,創(chuàng)造著一項(xiàng)又一項(xiàng)工程建設(shè)的新紀(jì)錄。
“人生能有幾回搏”!新紀(jì)錄背后是成千上萬名建設(shè)服務(wù)人員保障“國之重器”的勁頭和使命,更是一座城全力以赴服務(wù)“國之重器”建設(shè)的決心和擔(dān)當(dāng)。
2個月前,科學(xué)島的科學(xué)家們專門為園區(qū)建設(shè)的工友們舉辦了一場文藝演出,科學(xué)家們的手與工人們的手,緊緊地握在了一起。
科學(xué)家精神與工匠精神的激情碰撞,究竟發(fā)生了怎樣的故事?
讓我們從BEST出發(fā),一起來揭秘!
激情澎湃的西北角
初冬的合肥,寒意漸濃。西北之處,激情澎湃。
在合肥廬陽區(qū)北部和長豐縣崗集鎮(zhèn)南部,有一片熱火朝天的建設(shè)工地,正是合肥未來大科學(xué)城的核心區(qū)。
隨著一棟棟巨型建筑的拔地而起,一個個大科學(xué)裝置在這片園區(qū)里悄然鍛造著“鋼鐵脊梁”。
大科學(xué)裝置是開展基礎(chǔ)研究、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國的國之重器。
自2017年獲批綜合性國家科學(xué)中心以來,合肥牢記“國之大者”,舉全市之力,奮力在科技強(qiáng)國的戰(zhàn)略布局中擔(dān)綱承梁。
2018年10月,合肥啟動聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施園區(qū)建設(shè),由此正式拉開了大科學(xué)裝置集群建設(shè)的大幕。
2021年5月,在省委、省政府的高位推動之下,合肥市委、市政府正式提出合肥未來大科學(xué)城的建設(shè)方案,統(tǒng)籌規(guī)劃80平方公里擴(kuò)展區(qū)和19.2平方公里核心區(qū)。
在核心區(qū)里,分布著合肥先進(jìn)光源、緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置(BEST)等一批大科學(xué)裝置,合肥成為全國大科學(xué)裝置較為集中的城市之一。
工欲善其事,必先利其器。
“攀”科研高峰不易,鑄“國之重器”的園區(qū)也不易,建設(shè)和打造一流的大科學(xué)裝置項(xiàng)目園區(qū),面對著數(shù)不盡的挑戰(zhàn)。
這種挑戰(zhàn),許曉梁深有體會。
他是同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人,從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)已近20年,曾參與諸多復(fù)雜建筑的設(shè)計(jì),如上海世博會主題館、上海博物館東館和上海中心大廈建筑等。
然而,面對BEST項(xiàng)目,他坦言,其設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度是他的人生第一次遇到。
“該項(xiàng)目的難點(diǎn)在于它不僅是給人用的,更是給機(jī)器用的。最重的一臺機(jī)器,相當(dāng)于1/6航空母艦的重量�！痹S曉梁介紹,因?yàn)榧纫獫M足大科學(xué)裝置的實(shí)用需求,又要在外觀上體現(xiàn)建筑的藝術(shù)性,打造辨識度高的地標(biāo)建筑,這對土建設(shè)計(jì)來說有極大難度。
經(jīng)過兩三年的反復(fù)打磨,同濟(jì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最終拿出了BEST項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)靈感源于可控核聚變過程本身。
從建筑的設(shè)計(jì)效果圖看,中間部分是氘與氚在強(qiáng)大磁場軌道約束下實(shí)現(xiàn)聚變;兩翼猶如南北淝水向中心匯聚融合,暗合“合肥”稱謂,也寓意科技英才在此匯聚、追夢。
外觀設(shè)計(jì)就如此艱難,內(nèi)部系統(tǒng)的構(gòu)建就更加復(fù)雜。
在正在施工的BEST項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場,記者順著腳手架向下爬,來到了地下負(fù)16米的位置,這里是BEST項(xiàng)目冷卻系統(tǒng)的一間排灌室。在這間約600平方米的房間內(nèi),墻體、屋頂和地面分布著大大小小約三四百個預(yù)埋件。
“在冷卻系統(tǒng)的安裝和調(diào)試中,由于科研需求和數(shù)據(jù)的新變化,往往需要調(diào)整預(yù)埋件的位置,牽一發(fā)而動全身,這使得建筑工程也必須做出相應(yīng)的調(diào)整�！敝锌圃旱入x子體所機(jī)械工程師張濤濤介紹。
這種“不確定性”給項(xiàng)目建設(shè)帶來極大的挑戰(zhàn)。
合肥市濱湖科學(xué)城管理委員會工程建設(shè)處處長張超介紹,有別于一般的房建項(xiàng)目,BEST項(xiàng)目擁有23個科研工藝系統(tǒng),僅預(yù)埋件就有2.6萬多個,工藝系統(tǒng)極為復(fù)雜且充滿變化,對建筑工程要求標(biāo)準(zhǔn)極高。
超深基坑、超大直徑、超大跨度、超大平面大體積砼,超高預(yù)應(yīng)力剪力墻……張超將BEST概括為“5超施工”。
“工藝設(shè)備與建筑要嚴(yán)絲合縫且須一次成功,無試錯的可能和容錯的空間。”張超感慨,放眼全國,BEST項(xiàng)目建設(shè)無先例可循。
尚無先例的建設(shè)突破
“國之重器”承載著科學(xué)家們的夢想,而保障服務(wù)“國之重器”的建設(shè),注定就是一場敢于創(chuàng)新、勇于挑戰(zhàn)的“硬仗”。
走進(jìn)BEST項(xiàng)目工地,張超口中提及的“5超施工”有了具象感。
隨處可見一根根聳立的鋼筋和一面面大體積混凝土,鋼管縱橫交錯,搭建成一個個腳手架,穿梭其中,宛若一個巨大的“鋼鐵森林”。
與普通建筑相比,這里的基建設(shè)施都屬于“大個子”,往往一根鋼筋就重約200斤,需4人合力搬運(yùn)操作。
BEST項(xiàng)目建筑體量大,占地面積約244.64畝,建筑面積約15.37萬平方米,有望率先建成世界首個緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置,對加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。
“建設(shè)過程中,需要大量用到大體積混凝土�！焙戏饰磥泶罂茖W(xué)城建設(shè)投資有限公司工程管理部副部長、BEST園區(qū)項(xiàng)目辦副主任王兵說。
以承載BEST主機(jī)的底板為例,根據(jù)BEST主機(jī)的體積和重量,底板最厚處段達(dá)10.1米,墻體厚度須在1.5至2米之間。這種超大體積的混凝土澆筑在國內(nèi)尚無先例。
沒有先例借鑒,那就自己摸索。
今年年初,科學(xué)城管委會工程處與BEST項(xiàng)目辦赴上海邀請?jiān)菏繉＜疫M(jìn)行技術(shù)指導(dǎo),成立院士科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì),經(jīng)過兩三個月的實(shí)驗(yàn),研發(fā)出低溫升、高抗裂混凝土配比方案,確保混凝土成型質(zhì)量。
4月25日,BEST項(xiàng)目底板迎來第一次混凝土澆筑。一輛輛滿載60噸混凝土的車,不間斷地在施工現(xiàn)場往來了170多次,順利完成了第一次混凝土的澆筑任務(wù)。
一邊是超大體積的混凝土澆筑,另一邊是安裝誤差須達(dá)到“毫米級”�！熬薮蟆迸c“精細(xì)”這兩個矛盾體,集成在BEST項(xiàng)目的建成過程,考驗(yàn)著建設(shè)服務(wù)保障團(tuán)隊(duì)。
在BEST項(xiàng)目的核心區(qū),有一個巨大的基坑,底部區(qū)域豎立著16根粗大的無磁鋼柱,每根鋼柱長約7m、重約20噸。按照科學(xué)家們提出來的建筑規(guī)范,鋼柱在吊裝時(shí)定位誤差在負(fù)2毫米至正5毫米之間,且表面要求絕對平整。
“我們曾先后嘗試吊裝了多次,都以失敗告終,始終不能保證誤差在允許范圍�！蓖醣f,在建筑行業(yè)內(nèi),鋼結(jié)構(gòu)誤差是以厘米計(jì)算,但現(xiàn)在一下子縮到毫米級。
近乎“苛刻”的精度要求,讓工程建設(shè)一度陷入困境。
“是不是測量工具有問題,超出了建筑測量儀器的精度范圍�！边@一大膽猜測讓建設(shè)保障團(tuán)隊(duì)重燃信心。他們向科學(xué)島借來了用于實(shí)驗(yàn)的精密測量儀器,一種國內(nèi)領(lǐng)先的全站型激光跟蹤儀,并在吊裝后通過“一次初校、二次細(xì)校、三次精校”,終于確保了安裝的精準(zhǔn)度,保障后期工藝能夠做到嚴(yán)絲合縫。
一個個難題的頑強(qiáng)攻克,一項(xiàng)項(xiàng)工程的有力推進(jìn)�？粗刻於荚诓粩嘞蛏稀吧L”的園區(qū),合肥市濱投公司總工程師王鋒不由感慨:這不僅是一片建設(shè)項(xiàng)目,更像是一個“生命體”。
“設(shè)計(jì)建造的過程就是其產(chǎn)生成長的過程,就像人生,都是一次性的,特別是重大的投資項(xiàng)目,不可能說建壞了推倒重來。”王鋒說,團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持樹立“工程建設(shè)項(xiàng)目”為核心的建設(shè)管理理念,把這一項(xiàng)目當(dāng)作生命體,摸準(zhǔn)它的脈搏,隨著它的跳動與需要,以問題為導(dǎo)向,找準(zhǔn)原因,及時(shí)調(diào)整,以保障和服務(wù)“國之重器”建設(shè)的責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)感,全力以赴確保建筑與工藝的高度融合。
一場體制機(jī)制的創(chuàng)新與變革
“高度融合”,既是對建筑工藝的要求,也是對各方協(xié)作的極致考驗(yàn)。
在BEST項(xiàng)目現(xiàn)場,每天都有1000多名建筑工人精密施工、有序推進(jìn)。他們是建筑行業(yè)的佼佼者,有曾經(jīng)承建國家體育場(鳥巢)的班組,也有參與上海西站建設(shè)的班組等,均有豐富的大型項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。
2.5個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小的作業(yè)面被分成17個區(qū)域,鋼筋工、木工、瓦工、腳手架工等工種分配到各個區(qū)域內(nèi)流水作業(yè),一道工序接一道工序,既互相競賽又優(yōu)勢互補(bǔ),BEST項(xiàng)目的施工進(jìn)度比原計(jì)劃提前2個月左右。
工期提前是一種“結(jié)果”,一套科學(xué)的工作方法和機(jī)制體制是高效施工的“內(nèi)因”。
“一線解決不了的問題,管委會立馬接手,再不能解決,市里立馬接手�！睘I湖科學(xué)城管委會相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,為進(jìn)一步加強(qiáng)合肥未來大科學(xué)城建設(shè)和管理領(lǐng)導(dǎo)小組的力量,合肥建立了三級調(diào)度機(jī)制——
市委市政府主要領(lǐng)導(dǎo)重點(diǎn)調(diào)度,多名副市長分別負(fù)責(zé)日常工作調(diào)度、資金調(diào)度、規(guī)劃建設(shè)工作調(diào)度,做到分工負(fù)責(zé)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)、協(xié)同發(fā)力。
而在建設(shè)最前線,濱湖科學(xué)城管委會創(chuàng)新了7項(xiàng)工作機(jī)制——
一線工作法、建筑與工藝聯(lián)動設(shè)計(jì)及BIM互查、日調(diào)度周調(diào)度月總結(jié)、第三方質(zhì)量安全巡查、高水平專家團(tuán)隊(duì)咨詢、全過程聯(lián)合驗(yàn)收、廉潔工程。
這些工作機(jī)制有力保障了BEST項(xiàng)目高質(zhì)高效建設(shè)。
其中最為高效的是,BEST項(xiàng)目打破了以往設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位和使用單位分頭作戰(zhàn)的工作模式,實(shí)施“三師一線工作法”,把辦公室搬到了工地,讓科研單位的總工藝師、建設(shè)單位的總工程師和設(shè)計(jì)單位的總建筑師駐扎一線,施工過程中遇到問題,隨時(shí)碰頭、就地解決。
鄭磊是中科院等離子體所工藝系統(tǒng)協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)人,BEST項(xiàng)目啟動后,他的辦公室就搬到了工地附近的簡易房。
在他的電腦上,顯示著BEST項(xiàng)目的建筑模型,這正是合肥大科學(xué)裝置集中區(qū)建設(shè)中引入的BIM循環(huán)工作法。
通俗概括,BIM技術(shù)讓工程現(xiàn)場可視化,將建筑二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型。
“依托中科院等離子體所約400人團(tuán)隊(duì),建立工藝系統(tǒng)設(shè)備總體BIM模型,與基建工程BIM進(jìn)行結(jié)合,相互檢查。”鄭磊介紹,整個過程中,設(shè)計(jì)BIM、施工BIM、工藝BIM三方會校核百余次,檢查校正干涉碰撞近千處。
以安裝工藝門為例,安裝之前,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用BIM技術(shù)模擬,發(fā)現(xiàn)工藝門會碰到許多預(yù)留的管線,并且墻體的承重不足。結(jié)合反饋的數(shù)據(jù),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)相應(yīng)調(diào)整管線預(yù)留位置,加固連接工藝門的墻體,將可能發(fā)生的問題解決在“未然”。
將辦公室“搬到”工地的還有建設(shè)保障團(tuán)隊(duì)。
離BEST項(xiàng)目工地不到百米之處,有一處閑置的樓房,隨著工地的開工,這里已成為辦公樓。濱湖科學(xué)城成立的規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)等6個工作組,近70名建設(shè)保障精銳力量,每日都在現(xiàn)場調(diào)度項(xiàng)目建設(shè)的各項(xiàng)工作。
隨著大科學(xué)裝置建設(shè)的推進(jìn),一場因保障大科學(xué)裝置建設(shè)而掀起的體制機(jī)制改革也正如火如荼開展。
合肥濱湖科學(xué)城正以體制機(jī)制改革為牽引,推動“小管委+大公司”的運(yùn)營機(jī)制改革。
未來,他們將進(jìn)一步放開手腳,讓科技打頭陣,把創(chuàng)新作為最大政策,建成科研要素更集聚、技術(shù)創(chuàng)新更活躍的一流科學(xué)城。
人生能有幾回搏
今年10月,在聚變堆園區(qū)的大報(bào)告廳,舉辦了一場京腔徽韻專場演出。臺上站著致辭的科研人員,臺下坐著200多名建設(shè)工人。
這是一場由合肥“科學(xué)島”科研人員籌辦的晚會,以“戲”的方式,感謝和慰問參與大科學(xué)裝置建設(shè)的工友們。
回憶起這場晚會,李天波仍然心情激動。來自四川的李天波是BEST項(xiàng)目建設(shè)班組的小組長。今年初,當(dāng)他得知BEST項(xiàng)目時(shí),便主動向公司請纓。
“因?yàn)檫@個項(xiàng)目,我們和科學(xué)家們的手,緊緊握在一起。他們的夢想,也是我們的使命,能參與國之重器的建設(shè),這是建筑人的榮譽(yù)。”李天波感慨道。
通道口設(shè)有刷鞋池,不能帶土塵入基坑;施工現(xiàn)場人員的鞋底須清洗,避免防水層受到污染;每根無磁鋼筋的端頭“戴”保護(hù)帽,保護(hù)磁導(dǎo)率……對項(xiàng)目建設(shè)的難度,李天波早有心理準(zhǔn)備,令他意外的是施工細(xì)節(jié)處處“較真”。但他和工友們都深知,“較真”是以精細(xì)化的措施,提高項(xiàng)目施工質(zhì)量。
這種“較真”,也體現(xiàn)在科研人員身上。
在工地上,大家經(jīng)常可以見到院士、教授等科研人員的身影,他們背著測量儀器,跳進(jìn)深坑、趴在工地上測量預(yù)埋件的安裝精度�！懊看慰此麄儨y量,我們就像是經(jīng)歷一場考試,從他們的表情和頻頻點(diǎn)頭,我們知道考試是通過了�！�
一次次的過關(guān),一次次的滿意,便有了文章開頭那一幕——科研人員專門舉辦晚會,感謝和慰問工友們。
創(chuàng)新求實(shí)的科學(xué)家精神感染著團(tuán)隊(duì),周到貼心的后勤保障服務(wù)也溫暖著大家:酷暑時(shí)的清涼風(fēng)扇、綠豆湯、冰西瓜;寒冷時(shí)的暖氣空調(diào)、食堂火鍋,還有24小時(shí)開放的工友服務(wù)中心等,這些讓工地上1000多名“李天波”有了家的感覺。
油然而生的使命感和自豪感,形成強(qiáng)烈的內(nèi)生力,激勵著建設(shè)團(tuán)隊(duì)全力以赴。如今,這片合肥郊外的西北之地,正在蛻變出一座最美科學(xué)城:
從空中俯瞰,合肥先進(jìn)光源園區(qū)宛如一只觀察微觀世界的“眼睛”;聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施園區(qū)像是一朵綻放的三瓣花朵;緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目外形,酷似聚變過程中原子核的運(yùn)動軌跡……未來,它們是一件件助力科研人員攀登科研高峰的“國之重器”,也是一座座以工匠精神打造的城市地標(biāo)——在這片熱火朝天的工地上,科學(xué)家精神和工匠精神實(shí)現(xiàn)了“雙向奔赴”。
截至目前,BEST項(xiàng)目已完成工程建安總投資的20%;合肥先進(jìn)光源園區(qū)主體建筑3200多根樁基施工已完成,大體積混凝土底板澆筑已完成90%……在19.2平方公里核心區(qū)的合肥未來大科學(xué)城,已全面實(shí)施9個大科學(xué)裝置(已建成3個、在建3個、預(yù)研3個)、深空科學(xué)城、科學(xué)家小鎮(zhèn)、中科大天都校區(qū)等標(biāo)志性項(xiàng)目和29條路網(wǎng)項(xiàng)目。
一座科研“圣地”、田園耕地、旅游勝地相得益彰的世界一流科學(xué)城正在逐漸展現(xiàn)。
在有形的建筑正熱火朝天推進(jìn)之時(shí),另外一項(xiàng)無形的設(shè)計(jì)也在有序開展——為高效推動大科學(xué)裝置“沿途下蛋”,推動成果轉(zhuǎn)化的相關(guān)頂層設(shè)計(jì)同步進(jìn)行,蓄力新質(zhì)生產(chǎn)力,結(jié)出更多“科研碩果”。
牢記“國之大者”,保障“國之重器”,服務(wù)“國之棟梁”。
如果說夢想是科學(xué)的翅膀,那么這里是夢想起飛的地方。在合肥未來大科學(xué)城,無數(shù)科研人員和建設(shè)保障人員正以“人生能有幾回搏”的勁頭和擔(dān)當(dāng),放開手腳創(chuàng)新創(chuàng)造!
