项目背景
葡萄牙首都里斯本位于伊比利亚半岛西南部,北靠辛特拉山,城市周边的地形起伏剧烈,随着城市化进程的推进,大量硬化地面取代了原有的草地和植被,降雨无法自然渗透,而是顺着山坡汇集,导致城市洪涝风险激增;城市现有的地下排水系统十分老旧,采用砖石、混凝土等多种材质,部分下水管道甚至已有250年历史。
里斯本地形
2022年,一场降雨造成的城市洪水造成了5000万欧元的损失,促使里斯本当局决定升级城市防洪系统。
当局原本规划了一个包含五个调蓄池的防洪系统,通过蓄存洪峰流量来减轻洪灾影响,但之后里斯本当局意识到,最初的计划并不完善,于是重新制定了以地下隧道为核心的新防洪系统。
隧道与配套设施
新防洪系统以两条主排水隧道为主,配合防污染调蓄池和涡流竖井系统来强化源头控制与调蓄设施,并引入了智能监测与数字化管理,以期降低70%–80%内涝风险。
系统设计
里斯本新防洪系统的主体隧道工程名为TMSA隧道,长度约为5km,内径5.5m。其功能是汇集城市中西部的径流并导出城市,排入附近的塔霍河,沿线设置多个涡流竖井(Vortex shafts)实现地表径流的快速导流。涡流竖井的结构在实验室内使用比例模型进行了验证,可以利用旋流消能,降低冲击;竖井倾斜度也经过设计以优化水流管理。
涡流竖井
除了作为主隧道的TMSA隧道外,系统还包括一条名为TCB的副隧道,这条隧道长约1km。由于其长度较短,沿线未设置涡流井。除了排水作用外,两条隧道还兼具综合管廊功能,内部包含了再生水输送管道和通信光纤管道。
里斯本新防洪系统依旧保留了旧方案中的部分调蓄池,主要作用是减少水污染。当出现流量过高,污水处理厂无法处理时,防污染调蓄池会暂时存储这些无法及时处理的高污染雨水。但当流量进一步升高,该调蓄池也能直接向TMSA隧道排水。
新防洪系统中的坎波利德调蓄池,设计储量16440m³
隧道施工
隧道沿线穿越多种地质构造。为了解地质条件,项目团队进行了广泛地质研究,包括勘测和实验室测试。最终,该项目选用了土压平衡隧道掘进机来进行施工,但在部分覆土过浅区域还是使用了明挖法施工。
掘进设备
此外,隧道上方为老城区密集建筑群,对地层沉降的控制要求极高。为保护现有建筑并减少对周边城市环境的影响,采取了多项风险缓解措施。
例如掘进机在通过Santa Apolónia站点之前,需要近距离下穿一座历史悠久的蓝砖建筑,为了确保上方古建筑的安全,承包商采取了管幕法加固,预先开挖了一段26m长的马蹄形引导隧道,并利用钢管棚进行了支护,同时还在上方地层通过渗透灌浆进行了加固。
穿越古建筑
该项目是里斯本首个全面应用BIM的市政工程项目,其技术亮点包括:
多软件协同建模
项目团队使用了Autodesk Revit进行了主体建模;Dynamo脚本用于简化管理和版本控制;AutoCAD 3D和Blender 用于处理复杂几何结构,然后再之后将模型整合到进Revit中;还使用了Navisworks 来进行碰撞检测,以及Autodesk 工具来满足分类系统信息与客户界面需求。
4D施工管理
项目团队开发了一个专用BIM平台,旨在实现4D施工管理。该平台将 3D Revit 模型与在 MS Project 中开发的实体规划相关联,并整合呈现出来,所有项目相关者均可访问,无需额外安装特定软件。 该平台的可视化程度高,易用性强,用户学习曲线极短。
在共有平台上,各相关方之间的协调沟通效率得到了优化,施工计划也能与平台模型自动同步,可实时更新进度,进行偏差分析。未来,该平台还将有助于防洪系统的长期维护,运维团队可以通过数字模型来实现高效的管理和监控,确保整个系统的有效运行。
平台界面