□记者 徐敏 通讯员 刘智
杂填土、砂层、泥岩、灰岩……在中建二局三公司南京华能双子座EPC项目部有个微型“地质博物馆”，项目展览室内陈列着地下施工区域内不同岩石土层样本，述说着数十万年前长江畔两个地质带冲撞形成的地质断裂、构造裂隙、岩溶破碎等极其恶劣的长江漫滩地质环境的演变。南京长江大桥也曾为此退避百余米，而该项目正处在这一长江沿岸最为复杂的地质环境中。
“这里不适宜动土，更不用说建高楼大厦了。”许多专家在了解了该地块的地质条件后纷纷表示，无法给出针对性建议。原来华能双子座项目位于南京市鼓楼区燕江路，其地下岩层存在溶蚀、溶洞现象，勘查显示，因为两个地质带挤压形成了错开斜切的断崖，在长期地下水侵蚀下形成了一个最大洞高为75米的超大型溶洞和2个零星溶洞。而根据规划设计，该项目总用地面积约2万平方米，建筑面积约21.8万平方米，将建2栋150米的超高层，其中西塔楼正位于大型溶洞上方。
溶洞之上如何建造稳固的高楼？在没有任何先例的情况下，全国劳模、项目总指挥长李纲带领“李纲劳模创新工作室”的成员们，研究地质勘探报告，反复研讨可行性方案。一场场头脑风暴，一次次创意交汇，巧妙攻克难题的方案层出不穷。
巧插“擎地柱”
双子塔能够屹立长江边，离不开1541根桩基的支撑。其中，最长的一根桩基深达142米，相当于在地下造一座50层的摩天楼。它如一根“擎地柱”，刷新了长江漫滩构造裂隙岩溶地质环境下国内超高层建筑最深的钻孔灌注桩的纪录。
中国第一高楼——632米的上海中心大厦，桩深80米左右；而仅150米高的南京华能双子座的最长桩深却达到了142米。为何要“扎”得如此之深？李纲介绍，主桩必须打到溶洞下方7米深的灰岩中方可保证受得住力，所以在一些岩溶破碎地带，桩基的长度不得不向下不断延伸。
项目团队面临的难题是，要把直径仅仅1米的桩直直地插进地下142米。而这根远超规范要求细长比1%的桩，在穿过最高强度达110mpa的孤石斜面时，不能有超过5厘米的位移。“就像把一根面条，笔直地插进沙石堆中。”项目总工张忠浩感叹道。
为了准确无误地插入这根“擎地柱”，“李纲劳模创新工作室”的成员们集思广益：能不能参考喀斯特溶洞地质成桩工艺，用“砸大锤”的方式把桩打下去？不行！地下含有强度不一、极不规则的裂隙填充，一“砸”就偏了。用“子弹头”钻头旋挖？桩是能不偏了，却破不开坚石；用“尖刀头”钻头？能破坚石，但遇着泥石交界处易卡钻……数个创意之光亮起又熄灭。
既然找不到一种钻头，既能破坚石，还能一不偏钻二不卡钻。项目部又提出了一个针对不同地质环境使用不同钻头的方案：用“子弹头”钻头飞速下挖，遇顽石换“坚刀头”钻头破坚，辅以项目自主研发的“牙轮”钻，在泥石交界处“精雕细琢”。根据不同土质精心调配泥浆保护钻进壁，组合正循环及液压冲击气举反循环清出钻进泥土，不同岩层强度针对性加压，这个超深桩，下进得平稳、中正。随着粗粝的钻头“咬”碎了坚硬无比的石头，142米桩的成桩难题终于破解！
还来不及欢呼，又一个难题——“超深水下混凝土浇筑”，横亘在大家面前。142米的连续浇筑中，一旦出现浇筑不实、桩中堵塞，整个桩就废了。为此，项目部联合搅拌站和浇筑队伍，经过精心调配，反复试验，C55级超深水下自密实混凝土出世。12米一截的钢筋笼提前在地面上先将3~4截焊接好，再由履带吊缓缓吊入桩孔中，减少了孔内焊接和吊装的次数。同时，项目部还对泥浆比重、导管规格、浇筑混凝土的速度等精心设计。一切似乎都准备就绪。2020年3月26日，第一注混凝土“嗖”地飞入浇筑导管中，却意外地将导管扭成了“麻花”。当时的惊心动魄，仍让李纲记忆犹新，“可能是导管接缝处漏气进水形成了负压，导致了第一次浇筑的失败。”项目部立即更换了全新的导管，终于混凝土顺着导管稳稳地落至基岩上，历时3天4夜，142米的桩成功扎根于长江畔。
“挑”起万吨楼
项目距离长江仅百余米，地下横跨地质断裂带，一方面岩溶发育强烈，使得所有桩必须穿越岩溶裂隙直插最底部的坚固岩石层，除了最长的142米，根据原设计，其他桩深也普遍超过100米；另一方面坚固的孤石丛生，使得桩的施工工艺在强度和精度上的要求极高，两方原因使得桩基施工时间增加，同时成本急剧上升。
对此，项目团队联合华东建筑设计院、业界专家集思广益，通过对桩的受力、筏板的厚度进行参数化分析，一方面大胆设想，提出了大直径嵌岩桩+小直径摩擦桩+厚薄组合底板的底板结构悬挑方案：普遍为40至70米的大直径嵌岩桩为主要承力桩，避开溶洞见缝插针，肩负起“挑”起整栋大楼的重担；溶洞裂隙区则设置长短不一的摩擦桩，配合嵌岩桩提供承重力，作为安全储备；作为“跷跷板”的筏板则随桩的受力、弯矩动态变化，尽量降低厚度；另一方面小心求证，使用专业的基础筏板分析软件，对桩的受力、底板弯矩、沉降等进行三维有限元分析，保障结构的稳定性，并进一步优化桩位布置、受力分配及悬挑底板厚度取值。
该方案通过避开地下溶洞见缝插“桩”，将49根100米以上的超长桩优化成55根90米以内的短桩，极大地降低了施工难度和施工时长，同时筏板厚度实现了平均约0.5米的优化，确保可挑起万吨大楼。整个方案在保障结构稳定性的条件下，预计节省工期6个月，较原设计全超长桩方案可降低成本约五千万元。
目前，这一筏板结构悬挑方案经多方验证通过已投入施工。
筑牢“保护墙”
在超高层建筑施工中，基坑与基础施工是关键性环节。地下水系发达是深基坑在长江漫滩特点之一，因此，地连墙防渗漏及基坑防突涌对南京华能双子座项目就显得尤为重要。
通过勘查，项目面临着“三大难”：
第一，地下渗水控制难，项目临长江仅200米，地下为淤泥质粉质黏土;项目红线距离地铁3号线过江隧道最近距离更是仅仅70米，基坑渗水一旦带走砂土过多，就会影响地铁隧道的结构稳定性。项目团队采取地下连续墙切入基岩，将建筑物整个地底“围”起来，形成封闭止水帷幕。
第二，地下岩层存在溶蚀、溶洞现象，影响地连墙浇筑，严重者甚至造成墙体松散、离析。项目团队针对不同溶蚀情况“对症下药”，精确配比膨润土，将溶蚀、溶洞“堵”起来。
第三，项目地下横亘一条地质断裂带，地连墙跨过断裂带时会产生破碎岩体塌孔等问题。项目团队通过勘“察”交界区，探明墙下是否有破碎岩体。加强成槽施工旁站，根据所抓斗所掏出岩样判断地质情况，采取相应措施。
项目利用“围、堵、察”三大策略，并采用了三轴搅拌机槽壁加固、旋挖钻机预先引孔、成槽机超深抓槽多机联合作战，确保地下连续墙施工深入熔岩，局部还穿越溶洞，终于在2019年11月5日，克服国内鲜有的岩溶地质条件与滨江临地铁的复杂周边环境，顺利完成95幅地连墙施工。其中，最深处达80米，成了南京地区最深的地下“保护墙”。
此外，在施工过程中，项目团队还从泥浆配置、泥浆循环、泥浆除砂、废浆净化再利用多个角度研究创新，最终提出除砂机除砂-压滤机净化的联合机械使用方法，实现基坑施工阶段废弃泥浆的干湿分离，达到减少外运泥浆、节约场地的目的，累计可减少废浆排放4.3万立方米，每立方米泥浆节省运费约200元，为长江的生态保护贡献了央企的担当与智慧。
“无BIM不施工”
“无BIM不施工”是南京华能双子座项目上所有建设者的一句口头禅。李纲认为，EPC模式下BIM技术在项目建设全周期各阶段的充分应用，是这个项目能够挑战“不可能”的关键所在。作为中建二局三公司重点BIM实施项目，组织项目BIM联合作战室、业主、设计共同编制了项目BIM实施应用标准等规范，指导项目BIM的整体实施。
不同于以往项目上只利用BIM技术进行机电调试，南京华能双子座项目则在勘查阶段就建立起了BIM模型。在施工现场，5步1孔，17000余平方米的土地下密布着1400余个探测孔，其中最深一处探孔达170多米。通过这些探孔的取样数据报告，形成了一个首次走进地质勘探领域的BIM模型，直观立体地展示着170余万立方米的地下世界，详尽每一块顽石、每一层岩壁。曾经深不可测的地下世界，就这样豁然明朗。
据介绍，该项目BIM划分为设计、施工、招采、运维四大版块，统一由中建二局三公司进行BIM总承包管理，将BIM总承包管理工作拆解细化，加强各版块之间的联动和配合。通过充分利用该BIM模型，项目建立了对洞悉地质状况的全新运作模式，辅助项目完善各阶段的施工任务。例如，应用BIM+互联网，通过手机APP可实时查看桩基关键参数，准确了解成桩质量，并对其及时做出各种调整；通过BIM管理平台，实现每桩每天的进度管控，发挥数据统计分析功能；运用BIM算量及平台数据分析功能，为溶洞地质的桩基施工材料消耗提供参考；利用基坑监测仪器与基坑BIM模型结合，可实时监测基坑形变量与地下水位的变化；通过创建地连墙模型，对其重难点及特殊工况进行BIM分析与模拟等。
此外，在现场的施工管理中，项目部还利用BIM牵头进行钢筋排布优化，制定管理措施并出具钢筋料单，下发至施工人员及现场管理人员，最终实现了后续钢筋的低损耗进行方案模拟；在应用BIM模型模拟施工过程中，若发现的不合理之处可及时进行优化调整，并通过BIM展示的技术交底让施工人员更直观地理解施工工艺及重点注意事项。
通过充分应用BIM技术对桩基基坑等施工方案、机械数量、施工路线进行模拟分析，指导选择最优方案，南京华能双子座项目全部桩基于2020年年底完成浇筑。谈及下一步的BIM应用，李纲介绍，计划将BIM技术与AR、智能放样、3D扫描等技术在机房预制加工实施过程中实现集成应用；研究VR与施工工艺、精装的结合，探索AR与施工现场的结合；夯实机电、幕墙、精装等的BIM基础应用，如机电设计深化、机电碰撞检查、机电预留预埋、幕墙拼装分析模拟等；竣工验收时，将竣工验收信息及项目实际情况添加到施工模型中，保证模型与工程实体数据一致，形成竣工模型，并在模型中添加运维数据，以期满足今后运维的基本要求。
