香港，“移山计划”进行中

如果你家附近要建一座污水处理厂，

你希望它建在哪里？

A.开窗就能看见的地方

B.根本察觉不到的地方

香港给出了一个更硬核的答案——

C：把它整座“塞”进山体里！⛰️

在香港沙田的女婆山下，

亚洲最大的民用岩洞正在开挖，

不是为了采矿，

也不是为了交通，

而是为了将沙田污水处理厂

科学、安全、环保地迁入地下。

那么问题来了，

这个岩洞是如何开挖的？

又是如何把污水处理厂装进去的？

下面就跟小新一起，

揭开这个超级工程背后的央企科技力量！

“寸土寸金”的烦恼

香港，

一座由钢筋混凝土建成的城市森林，

为了在狭窄的山海之间容纳超过750万人口，

一百多年来，

人们填海造地，

总共创造出了78平方公里的土地，

相当于再造了一个香港岛。

香港填海造陆区示意图

但填海并不能解决所有问题。

当我们把视线移到香港东部，

你将看到，

全港最大的二级污水处理厂——

沙田污水处理厂，

在寸土寸金的香港，

占据了约39个标准足球场面积的黄金地段。

沙田污水处理厂

要是能把它搬走就好了，

但搬到哪里既不占地又不影响周边居民呢？

答案就是女婆山下的巨型岩洞。

事实上，

这并不是香港第一次把建筑搬到地下，

因为这里简直是开挖岩洞的“天选之地”！

香港80%的地表都源自岩浆活动，

包括喷出地表后形成的火山岩，

以及在地壳内部形成的花岗岩，等等。

它们大多由炽热的岩浆冷却结晶而成，

因此质地坚硬，结构致密。

香港地质图

坚实且稳定的“地基”，

加上广布的陡峭山地等因素，

使得香港一半以上的土地都适合岩洞发展。

为此，政府规划了48个策略性岩洞区，

其中就有与沙田污水处理厂

仅仅一河之隔的女婆山。

然而，

要容纳规模如此巨大的污水处理厂，

就必须创造出一个200万立方米的超级岩洞，

开启一场现实版的“移山计划”。

超级岩洞诞生记

此次工程，

要挖出“七纵四横”

11个主要洞室和多条网格式通风隧道，

总占地面积逾14公顷，

岩洞建筑群体积约为230万立方米，

其中，单个洞穴的最大截面积

超过了900平方米。

第一个问题来了：

这么大的截面，是如何创造出来的？

挖掘机？太慢；

盾构机？太小。

只能用最传统的方法：炸！

于是，

中国建筑的工程师们派出了两台

“珍宝”智能凿岩台车。

它们拥有哪吒一样的“三头六臂”，

“臂”上安装的传感器

能够实时采集数据保证钻孔精度，

只要3个小时就能又快又准地

钻完200多个洞眼。

“珍宝”智能凿岩台车

钻孔完成后，

工人们在洞眼中装入炸药，

检查、撤离、引爆，

这就是所谓的“钻爆法”。

不过，

一台“珍宝”最多只能钻到13米高，

并不足以覆盖最高达32米的截面。

既然一次不够，那就多炸几次，分区域爆破。

整个岩洞群总共需要2500次爆破，

在洞外却几乎听不到声音，

这是如何做到的呢？

关键就在于炸药的引爆方式。

炮孔中装有高精度的延时装置，

通过控制每个炮孔的延迟时间，

使它们按顺序依次起爆，

同时确保振动波错峰叠加甚至抵消，

从而将原本剧烈的集中爆炸

化为连续的微小爆炸，

再配合隧道入口的防爆门等隔音设施，

就能将爆破对周边居民的影响化为无形。

此时，

工程师们将面临第二个问题：

这么大的空洞，

怎么才能保证它不塌呢？

或许可以让岩石团结起来！

工程师们通过

喷射掺杂了纤维的“增强版”混凝土，

来填充爆破后的岩石表面的裂隙。

然后插入锚杆，

把内部的岩石串在一起，

利用岩石间的摩擦力保持稳定，

这被称为“喷锚支护”。

通常情况下，

喷锚支护只能作为临时结构，

但工程师们想到了一个巧妙的方法。

他们在锚杆外围套上塑料管，

拧紧后往管内外注入水泥砂浆，

这样就能形成两层防腐蚀的保护层，

随后再次喷射纤维混凝土进一步加固，

从而将临时支护化为永久支护，

相比还需要钢筋网等结构的传统衬砌，

大大简化了施工工序。

但是，

开挖200万立方米的岩洞，

就意味着转移了200万立方米的山体。

这么多的岩石，

有没有比直接倒掉更好的处理方法呢？

当然！

中国建筑的工程师们将它重新破碎成骨料，

再加工成混凝土回收利用。

除了回收利用岩石，

他们还采取了将柴油机械

更换为纯电动机械等措施，

大大减少了二氧化碳的排放。

纯电矿卡

至此，

我们已经“移山开洞”，

创造了亚洲最大的民用岩洞，

但移山还不够，

我们还要创造一座完整的地下工厂。

岩洞工厂的“呼吸与代谢”

这是香港第一座位于岩洞内的污水处理厂，

和地面上的污水处理厂类似，

它同样需要经过物理筛除、

生物处理、最后沉淀、消毒等工艺，

才能化浊为清。

但在生物处理的环节，

情况则有所不同。

这里添加了一群微生物，

它们以有机污染物为食。

在原先的沙田污水处理厂里，

它们都在水中自由地游荡，

但在岩洞污水处理厂里，

人们加入了这些疏松多孔的塑料载体，

给微生物提供更多的“落脚点”。

利用这种方法等，

新的沙田污水处理厂

只需要原厂一半的占地面积，

就能高效处理全港1/10人口的污水。

生物膜载体

在污水处理之外，

如何解决岩洞内的通风问题同样重要。

为了降低对周边居民的影响，

人们在女婆山的高处建造通风竖井，

并利用一条660米长的通风坑道

与岩洞群相连，

继续向内，

由大约4500个预制件搭建的通风管廊，

负责岩洞内的空气流通，

这样即便深入山体几百米，

也能自由呼吸。

岩洞通风系统

再加上排水管道、通风大楼等附属设施，

以及由工业传感器、智能手表、

5G和Wi-Fi网络等打造的

安全智慧工地系统，

还有为施工车辆专门设置的

临时行车天桥等等，

在香港渠务署及众多公司的共同努力下，

我们才能将这座香港最大的二级污水处理厂彻底搬入地下。

当它完成搬迁后，

原厂址释放的空间

可以为香港提供28公顷的新土地，

点亮一片新的万家灯火。

而到那时，

当这片新土地上的人们向窗外望去，

他们或许不会将拂面的清风与清澈的水流，

和对面那座静默的青山联系在一起。

因为不被察觉，

就是它们最好的存在。

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责任编辑丨刘一鸣

校对丨苑洪涛

执行主编丨刘海草 张灏然

内容来源丨星球研究所 中国建筑