泉城地铁的智慧建造之路

文/李罡

泉城济南三面荷花四面柳，一城山色半城湖，这是泉城济南最美的写照。泉水给济南带来了无数的荣耀，但是也为这个城市的发展带来一个天然的屏障。众所周知，在全国的拥堵排行榜上，济南历年来都是名列前茅。

济南地铁从1998年开始进行规划，1999年完成第一版线网规划。随着泉水停喷，在2000年经过专家院士论证时，得出济南地铁要慎重研究的结论。2002年以后，近几年一直在研究轨道交通建设与城市的发展，一直到2009年青岛地铁的线网规划得到批复，济南坐不住了，因为济南是山东省省会，青岛已经走在了前面，面对首堵的称号，济南人要用技术的手段去解决轨道交通和泉水共荣共生的问题。

2013年，济南轨道交通集团正式成立，同年，济南轨道交通的第一版线网规划也由北京城建院落地完成，这一年也是我博士毕业之年，所以在某种程度上有些巧合。2015年，我正式入职济南轨道交通集团，这一年也是济南轨道交通正式开工建设的第一年，我主要在项管中心负责现场的施工管理。2017年，济南轨道交通集团进行改革，我由项管中心调到总工办，负责济南市的规划建设任务。到了2019年，济南市轨道交通第一条线正式开通运营。

回首过往的路，从最初的线网规划到第一条线建成整整二十年，这是其他城市没有经历过的长时间。

2013年，济南地铁完成了第一版线网规划，全长331.5公里。2015年随着城市扩张，济南进行了线网修编，全长386公里。2019年，莱芜市并入济南划为一个行政区。另外，济南成立了新旧港湾先行区。这些城市的变革为轨道交通建设提供了更大的机遇，目前济南地铁正在结合做市网融合的全域线网规划，全长一千多公里。

熟悉线网规划的人可能会发现，这几版线网里有一个核心区域是济南地铁所无法覆盖的，就是济南泉水敏感区。对于济南来说，如何保持好泉水喷涌和轨道交通建设，成为济南地铁人永远躲不开的话题。

与其他城市不同，泉城地铁面临独特的挑战与特点。首先，泉水是济南的文化标志。第二，济南地下水系统异常复杂，水多雨少是不愿意看到的情况，而水少意味着泉水可能停喷。济南地铁既面临着社会的舆论压力，也面临着报批的风险、施工困境、安全隐患等因素。

济南作为一个后起城市，节能、节材、节地的要求会更高，在种种背景之下，保护济南的泉水叮咚是济南地铁的初心，建设地铁的飞驰成为济南地铁的使命，这也就要求济南地铁选择智慧建造来实现泉水和地铁共荣共生。

为了实现济南轨道交通与泉水的共荣共生，我们选择了智慧建造之路，智慧建造基于现在的技术手段，我们在BIM+技术的基础上，在云平台架构的框架上，围绕着智慧规划、智慧设计、智慧施工、智慧运维进行建设，目的是实现泉水叮咚和地铁驰骋。

自认为济南地铁在标准引领和制度保障方面做得相对比较靠前。在智慧建造规划的过程中，充分认识到参建单位非常多，需要有统一的标准进行标准化设计，在有标准引领的情况下如何保证各参建单位能够遵照实行，制度保障是济南地铁不可缺少的手段，于是进行标准体系管理和制度体管理，用以保障智慧建造的实施落地。

为了维持智慧建造的平台，济南地铁结合济南市、山东省以及国家相关的政策支持条件，先后成立了院士工作站、博士后工作站、山东省轨道交通研究院，以及工程实验室等一系列的平台机构用于支撑智慧建造的实施。

济南所处的是北向倾斜的构造，南高北低是济南泉水形成的地质地貌。另外，溶洞、溶孔、溶隙及裂隙发育是泉水重要通道，北部岩体的阻隔是泉水形成的重要关键。主要可以涵盖为以下几个方面：有水源、有高差、有通道、有阻隔、有天窗。

从规划角度，济南地铁首先面临是如何避开轨道交通和泉水相互影响的问题，这也是济南不同于其他城市最重要的：修地铁能不能保障泉水的喷涌？为此，济南地铁采用大数据，进行了四维地质环境可视化平台的建设，旨在融合水文地质、工程地质、基础地质、环境地质、工程灾害等等相关数据，用于轨道交通建设的规划报批。

为了满足大数据的分析和要求，首先进行了数据收集。大数据最重要的就是数据挖掘，济南地铁从1958年建市保泉开始，将所有的地质资料进行了收集汇总。其中，很多参与的同志已经八十多岁了，得知济南在修地铁后，主动拿出当年的勘测资料。我们把这些原始文本结合现代化的数据库方式，进行汇总整理，形成标准化的数据库，进而丰富了济南轨道交通建设可能遇到的一些地质环境的问题分析，经过了几年的建设，现在已经进行了三万多个数据的整理，其中标准化一万多个，确保了数据的准确性。济南地铁将沿着轨道交通线网布设全局收集的数据资料，在此基础上我们采用了信息化和BIM+技术，进行了地质分层。

有了规划的基础，济南地铁和政府相关部门制订了济南名泉总体保护规划，将泉域划分了补给区和汇集出路区，进而保证了轨道交通的建设有法可依。

目前，由于在技术发展的阶段，尚有很多问题没有攻克，因此选择绕避泉水核心敏感区。我们也期待着随着轨道交通的发展，随着技术进步，能够进入这个核心的敏感区，攻克这个硬石头，实现轨道交通和泉水真正的同时共荣共生。

在规划设计方面，济南地铁采取了绕避抬升的方式，主要是避开地下水的埋深，这与其他一些城市进行深地化研究的不同，采取了浅埋方式，处理轨道交通与水的问题。

在智慧设计方面，由于济南轨道交通地质环境复杂，工期以及施工环境也复杂，因此，采用了信息化的手段进行方便快捷准确的施工，避免一些工程反复，例如BIM。

在施工方面，为了满足泉水保护，以及节地、节水、节材等新形势下对济南地铁提出的要求，我们采用各种施工智慧建造技术，并且得到住建部2016科学技术项目支撑。

为了保护泉水，我们在轨道交通建设过程中，采取了地下水回灌的方式，地下水回灌一方面保护了地下水水量的不变，另一方面保护了周边地质环境。其中，济南地铁研发的回灌系统，主要分为：积水、过滤加压、监测，目的是通过系统保持轨道交通建设工作中周边环境地下水位的稳定，以及轨道交通建设的安全。为了保证地下水的水质，济南地铁和相应的研究机构进行了多方研究，通过设置不同的处理措施，比如设置过滤层、流质层、氧化层等措施，将污染物留在地面以上，保证地下水的水质安全。济南作为最后一个开通轨道交通运营的副省级城市，地下水的问题始终得到国家和山东省的关注，中央电视台在2018年对济南地铁地下水回灌系统还进行过一次访谈。

为了满足轨道交通的建设，济南地铁在智慧施工方面研发了盾构同步注浆的实时监测技术以及装备，构建了盾构的自动化监测平台，并且得到成功运用。虽然推广过程复杂，经历较坎坷。但在推广新技术的过程中，对于一些具体化的问题尚无选择，只能采取科研创新的道路予以推动。济南地铁在系统总结了推进参数的基础上，提炼出了适应济南轨道交通盾构推进的一些参数，方便为二期建设规划以及后续的工程建设提供依据。为了保持轨道交通对城市环境的尽量少的影响，济南地铁研制了叠合结构，主要是采取现场预置桩替代地连墙和主体维护结构进行结合，这样能够实现节水、节地和节材的作用。考虑到叠合的作用，我们的桩体进行了截短，节省混凝土量达到40%，采用的预置叠合板，工期节省了50%。

智慧建造为我们带来了巨大福利，清水混凝土材质的实施，让济南地铁成拥有最美的地铁站。在运维方面采取了能馈系统，以及中央调度系统，能够把传统的照明节能40%，年节约5000瓦度电的能耗。目前，济南地铁引进了北京燕房线的全自动运行技术，应用在济南地铁2号线，希望成为继燕房线之后，一个长距离全自动运行线路的示范城市。

济南地铁发展历程是相对复杂的。首先是问题导向，全过程的梳理，需要因势利导，工程的本身是由问题产生的，只有通过技术的淬炼，才能由初心走向使命。第二是注重数据收集，这需要保持恒心，不断学习。技术在短期内总是被高估，但是在长期又被低估，这在推广BIM技术、四维地质全自动运行的过程中都得到了充分印证。一开始，这些技术引入到集团的时候，大家认为这些技术无所不能，但是经过一段冷静期又认为这些技术一无是处，或者是与传统技术方案没有太大改变。但是随着时间的发展，大家又逐渐认识到这些技术针对具体问题，还是能够解决很多问题的。那么我们就要在面对技术短期内被高估，长期被低估的情况下保持一颗恒心，充分解决问题，由问题导向产生结果导向。最后是充分利用平台的力量，IT行业有一句话叫做站在风口浪尖，猪也能飞起来，何况是人。在正确的趋势下，有时候比的不是实力的高低，而是反应的快慢。

工程应该是让城市更美好的，有轨道交通各位同仁的努力，地铁将会更美好，城市也会更宜居。