城市建设者
2024 在深圳
拆除及新建工程
水务是指涉水的业务，即与水相关的各项工作、业务的总称，而其中，水务基础设施与人们的日常生活有着更直接且更密不可分的联系。水务基础设施的建设包括水源工程、输水管网、水处理厂、污水处理设施、雨水收集和利用系统等。通过建设和完善水务基础设施，可以有效应对干旱、洪水等自然灾害，保障国家水安全，还可以促进区域协调发展、支持国家战略实施、提升公共服务水平。本期城市建设者将带领大家走进深圳机场4#调蓄池泵闸站拆除及新建工程（以下简称“泵站项目”）的建设过程。项目位于深圳市宝安区T3机场西侧空港三道，建设用地面积1.75万㎡，为深圳宝安国际机场（以下简称“深圳机场”）的关键配套工程。该泵站是确保满足机场范围排涝需求而修建的重要设施之一，也是深圳市在设计招标文件中明确要求利用BIM技术开展全过程设计的水务项目。泵站通常由机电设备及其配套的土建工程组成，包括水泵、进出水池、泵房、附属设备和运行管理设施。泵站的主要作用是将低处的水提升到所需的高度，用于排水、灌溉、城镇生活和工业供水等目的。通俗来说，泵站就是一个大号的泵房。泵站可以分为供水泵站和排水泵站，供水泵站能够供水，能够调节水压和水量；排水泵站则能够排水，起到抗洪救灾的作用。深圳机场新建的这座泵站隶属于排水泵站中的雨水泵站，主要负责承担整个机场大约13k㎡内的排涝任务，涵盖二跑道片区、三跑道片区、规划中的T2航站楼区域，以及北货运区，并连同机场的海堤一起，共同构成了深圳机场片区防洪排涝的重要配套基础设施。
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那么，为什么必须在机场里修建一座泵站呢？因为深圳机场所在的地块，早期都是通过填海形成的陆域，所以整体地势比较低。加上近年来，国内极端降雨事件频现。俗话说，水往低处流。当暴雨天气来临时，大量的雨水会从地势较高的地方往地势较低的地方流动。这个时候，如果机场附近的强降水造成了超高水位的情况，单纯依靠机场的地形进行自排水，很可能无法满足排水的速度和体量要求，从而出现积水和内涝风险。泵站在这样紧急的情况下，便可以派上用场，启动强制排水功能，保证机场设施的正常运行。因此，深圳机场的泵站项目，实质上是一个应急的排洪泵站。![]()
深圳机场原先有一个老泵站，但是为了应对机场日益繁忙的业务，作为扩容而新建的三跑道所在位置与旧有泵站产生了重叠，因此必须将老泵站挪移，或者拆除重建。在综合考虑多方因素后，最终决定重新建设一座有着更高防洪规格的全新泵站——原先泵站的防洪标准为20年一遇，新建4#排涝泵站内涝防治设计重现期为100年一遇，加高加固后海堤防潮标准由200年一遇提高至1000年一遇，可谓达到了“顶级”标准。当然，这也对泵站的设计建设提出了更高的要求。有了建设目的和目标，并对防涝规划和机场已有的排涝设施有了全面了解后，深圳市建筑工务署开始介入，明确工程的服务范围、工程规模、工程边界、建设标准，再交由设计方开展策划工作。项目的设计方案主要包括几大部分，首先是敲定泵站的选址。
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泵站需要配套一个狭长的调蓄池，因此可选择的点位有以下几个：一个是在老泵站的原址重建，但这样在施工期间，就无法保证机场排涝工作的正常运行，而且建设起来受干扰程度和建设难度也比较大；一个是在调蓄池的南北两端修建，分散排涝，但这样会造成两个泵站相距较远，不便于后期管理。最终，泵站选址于调蓄池的南侧，集中排涝。选址确定以后，就要确认泵站的结构设计、设备的选型、基坑支护的形式选择。服务机场的排涝泵站与常规的供水和节污泵站还是有所不同。首先，其主要功能是排水；其次，作为应急设备，它所要求达到的排水流量也比常规项目要大，但运行时间偏少——也就是说，它要满足短时间内高强度排水的作业需求。最终，设计方拟出三个以上的较优方案，在这几个方案的基础上开展深化设计，利用多种软件进行复合计算，并在多个方案间进行比选。同时，项目也听取了国内知名专家的意见——泵站项目召开了四次以上的专家评审会，最终敲定了设计方案。考虑到排涝主要受外海潮汐的影响，因此泵站的建设包括了两个体系——自排体系和抽排体系。自排体系包括一个四孔、6m宽的箱涵和前后的控制闸，而抽排体系则包括进出水流道控制闸和抽排泵站。运行期间，根据调蓄池的水位高低，结合外海水位高度，就可以对排水方案进行相应的切换。如果外海水位较低，自排闸就会开启，让水直接排出，能节省一定的能耗；而当外海水位较高的时候，就会启用泵站来进行抽排。此外，泵站的供配电也采用了一主一备的双电源——即便有一路电源断电了，另外一路电源也可以启动泵站，进一步提升了设备运行的可靠性。
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养兵千日，用兵一时。深圳机场的泵站主要起到应急作用。也就是说，风和日丽的平常日子里，这座泵站并不会启用；但是一旦发生恶劣天气，这个泵站就会被开启——而且到了最紧急的关头，必须保证它一定可以平稳启动，否则后果不堪设想。因此，在泵站规划设计、建造施工的过程当中，质量把控是第一要义，务必要在各个细节都做到万无一失。
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然而，在深圳机场这样的临海区域修建泵站，本就不是一件轻松的事情。首先是泵站的建设场地非常靠近西海堤和机场二跑道，施工场地非常狭窄；再加上为了保障安全，机场周边作业区有着极为严苛的限高要求——不论是施工设备还是永久建筑物，都必须在规定的14m限高之下，为此各工程施工设施在使用过程中均需同步开启限高仪实时监测。在被束缚“手脚”以后，项目所在场地的地质情况又给出了相当不利的施工条件。泵站的建设首先要在水面区，即蓄水池内，通过围堰围出一块场地，在这基础上开挖一个相当于地下两层高度的深基坑——因为泵要埋在水面以下。但是围堰内的这片土地没有做软基处理，且有10m以上的深厚淤泥层，加上地下水位特别高，施工难度极大。最终，施工方经过仔细计算和经济比选，选择了灌注桩加旋喷桩的施工方案，既满足了机场的建设要求，也一定程度上节省了成本。
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在泵的选材上面，整个泵房的机电设备都严格根据深圳市建筑工务署A类品牌库来进行选择，但由于此前深圳市建筑工务署承接的水务项目相对有限，对于整个泵站而言最重要的设备——潜水泵，还没有可参考的品牌库。为此，深圳市建筑工务署和参建方走访了全国各大厂家，最终选定了类型和品牌，以精益求精的设备和材料确保整个泵闸站的施工品质。当然，这也不意味着所有的材料和设备都要选择“最贵”的，而是必须要选择“最合适的”——包括后期交付后的运营成本和维修成本，也早已在前期设计阶段被综合考虑过。
为了进一步保证质量，监理方更是围绕项目特点，在质量、安全、投资与进度四个层面上做到了严格的把控。例如，进场的设备和材料，会严格按照工务署的要求，从品牌报审、进场报验，再到进场验货、取样检测，可谓“一个也不能少”，从而确保进场的材料符合国家与地方的行业标准。
除了质量以外，施工现场针对具有较大危险性的风险节点，包括大型塔吊的安拆，都派驻了安全员协同监理进行全方位的专项巡视检查，确保项目施工作业的安全；严格控制设计变更，并进行仔细审核，确保项目整体造价没有超过施工预算；参建方共同编制进度计划，并且在项目过程中定期比对，一旦节点出现延后，相关方将及时采取措施，进行纠偏，确保项目如期推进。
“多快好”的全过程BIM正向协同设计
有了好的材料和设备，还要匹配好的施工和技术。对于泵站这一类水务设施来说，大量水利机械及金属的安装、预留预埋的准确性，以及二次混凝土浇筑质量都要更高。举例而言，地下室结构本身存在大量结构形式复杂地超厚变截面墙体、超重板，以及水泵的轴心与其周边外壳的安装空隙只允许有零点零几毫米的差值。为此，施工方不仅要吃透前期设计与施工方案，还要确保正式实施阶段“纳米”级别的精度把控。
超厚变截面墙体、超重板
泵站所需地大量水利机械和金属装置
这时，BIM全过程设计便发挥出其重要的作用——对于安装过程提前进行模拟，排查可能出现的难点与问题，配套系列高精尖的仪器设备在安装过程中实时监控，最终加强了工程进度和质量控制，保证了施工效果。
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5G全景球机结合BIM，实时对现场进行可视化管控
BIM设计不仅仅出现在施工阶段，还运用在从前期设计到后期运维的所有阶段。在项目初期，时间进度的安排非常紧张，包括可行性调研、勘察、出设计图、出施工图，都必须在不到90天的时间里高质量完成，工作强度可想而知。但是，由于是在机场范围内建设，项目的难度不同于常规泵站，需满足更多、更高的要求。为此，项目的方案设计、初步设计和设计图纸设计等阶段，均运用BIM开展协同设计，使得工作效率有了极大的提高，也可以在项目初期快速地进行碰撞检查，规避了后期可能出现的问题而造成工期延误。
水利水电BIM联盟数据管理平台
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回顾来看，在施工过程中，对设计阶段传递的BIM施工图模型进行深化，在设备管线优化、预留洞口、动画模拟、深化出图、高支模、场地布置、临建设置等方面出具指导施工的成果资料，为后期施工的可行性、经济性做出实质的指导作用。而整套BIM模型包括了排涝泵站、自排闸、泵站厂房、泵闸站厂区、连通涵、海堤加高加固段，涉及了水工、岩土、建筑、水机、电气、金结、消防、暖通、给排水等众多专业，摒弃了由二维到三维翻模的传统设计方式。项目建设管理流程还集成在平台上，便于设计方与建设方之间在可视化的基础上进行技术交流。
BIM参数化设计
模型上传至深圳市建筑工务署平台演示
方案设计阶段，直接利用泵站模型与现状环境的GIS模型进行结合，快速生成不同比选方案，直观清晰地模拟出各种对比方案之间的优劣性，全方位、多角度、客观地定出最优设计方案。
比选方案生成
初步设计阶段，利用模型进行相关的稳定性分析和功能性分析，可以得到更为合理、可行、节约的方案设计，并准确导出相应的二维图纸和工程量。施工图阶段，利用BIM模型的精确性、可视化的优势，轻松解决了复杂结构的图纸表达、异形结构的钢筋出图与钢筋量统计困难等问题。
泵站地面层三维示意图
基于BIM模型的金属结构有限元分析
泵站BIM结构模拟
考虑到泵站的复杂性，多专业的BIM正向设计也充分发挥了该技术手段的优势，利用各专业的汇总模型，直观地发现结构、建筑、暖通和给排水专业间的构件位置不合理和管线碰撞等问题，提前解决了错、漏、碰、缺问题，避免施工变更，提升了工程的经济效益和社会效益。
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泵站机电管线深化模型示例
泵站BIM管线碰撞模拟
面对项目后期的交付，为了保证泵站施工建设与后期运营管理间的无缝衔接，确保泵站可以尽快投入使用、发挥作用，除了对运营单位的相关管理人员提前进行培训，确保他们掌握泵站的结构与整体情况，并且可以熟练地操作相应机械设备。详细的BIM模型也可以为后期的运营和维护保驾护航，提供各个阶段、各个单位的详细情况，大大提升管理效能。该项目还曾获包括第十八届深圳市优秀工程勘察设计专项工程(BIM)一等奖在内的多项国内BIM奖项。
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全流程BIM应用
智能水务，革新管理之路
小型泵站通常会采用就地控制的方式，但是大型泵站开始逐步运用更新兴的水务科技，以更加智能化的方式实现对泵站的控制。
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泵站外景实拍
这座全新的泵站，首先有着非常强大的排水能力，排水量可以达到72m³每秒。其次，它采用了竖井贯流泵，将水泵跟电机配套一起组装，全部安装在竖井之中，并采取中控集中控制的方法，从而实现对泵站的远程可视化操作。
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泵站内景实拍
可以说，在目前国内已建成大型泵站中，该泵站的自动化水平名列前茅——泵站可以实现一键开启，操作也非常简单，通过点击屏幕上的按键，整套泵站系统都可以依次打开，包括自排闸和格栅闸等，都可以同步启动。
泵站效果图
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泵站内景实拍
2023年，泵站便开始试运行。如今，泵站的主体结构已全部完工，并正式投入使用。经历了去年的雨季和“龙舟水”的考验，整个泵站的运行效果出色。今年，第二个雨季也即将来临，新的泵站已严阵以待，并有极大的信心在日后的运营中持续交出满意的答卷。
2022.03.10封顶仪式
可以说，泵站在机场防洪、防潮、排水工程中扮演着非常重要的角色，也是机场飞行区的重要组成部分和机场正常运行的必要保证，而泵站本身，连同它背后所有的参建者，却从此“深藏功与名”——建好的泵站，大部分设备被置入地下，露出地面的泵房也通常只有机场工作人员进出。然而，当暴雨来袭，泵站便会发挥出举足轻重的作用，它们将迅速启动排出积水，保护机场免受内涝之苦，也为来往于深圳的人们保驾护航，保障飞行安全、支持航班正常运行。因此，泵站不仅是一项基础设施，它更是城市可持续发展的守护者，是现代化城市建设中不可或缺的一部分。
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泵站现状实拍
出品方
深圳市建筑工务署
栏目制作
建设周期：2020.7.22 - 2024.6.10
深圳机场4#调蓄池泵闸站拆除及新建工程是深圳机场排涝系统的重要组成，建成后将使深圳机场达到1000年一遇的排涝标准。主要建设内容包含3个部分：（一）新建工程：在现有二跑道4#调蓄池南端新建一座泵闸站，排涝流量约72m³/s; 新建三条连通涵，总长度约1705.17米，其中1#连通涵长182.55m，设计流量1.38m³/s，2#连通涵长819.34m、设计流量约3.63m³/s，3#连通涵长约703.28m、设计流量约9.30m³/s；（二）加固工程：对现状海堤（拟建泵闸站附近，约1402m）进行加固、加高；（三）拆除工程：对现有的位于机场二跑道外海堤中部的4#调蓄池泵闸站进行拆除。该项目还曾获2021年全国工人先锋号、2022年广东省建设工程项目施工安全生产标准化工地、2022年广东省房屋市政工程安全生产文明施工示范工地、广东省建设工程优质结构奖等奖项。建设大事记
2022年03月18日 1标新建泵站完成主体结构封顶2023年05月15日 1标新建泵站完成市政高压通电2023年06月10日 1标新建泵站完成机组整体调试工作施工单位：中建一局（集团）有限公司、中国铁建港航局集团有限公司
本栏目是由深圳市建筑工务署出品的深圳重点项目深度记录栏目，以影像以及文字记录建筑匠心如何构筑城市未来。《城市建设者》聚焦大众对深圳生活以及深圳建设生产的关注，联动建设产业链条中的平台和各个端口，实地探访、调研、对话多个不同类型项目，以跟踪、记录的方式对话深圳重点项目建设的重要参与者，旨在探索和呈现深圳宏大的城市建设的背后，多方共建、群智群策的城市公共建筑的建设机制。我们期望这些公共建筑为城市起到传达文化使命感、共享社会机能的重要作用，以及其中蕴含的人文关怀、公共价值和城市文化空间的生成方式及社交属性，或将推动中国城市人居空间的改善、文化自信的培育以及社会公平发展。
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