项目背景
2005年7月,伦敦成功获得了第30届夏季奥运会的主办权。为贯彻伦敦奥运“可持续发展”理念,主办方别出心裁地将奥运园区的选址定于伦敦东区斯特拉特福的一片废弃旧工业区,旨在借着承办伦敦奥运的契机为伦敦东区提供重生的机会,并将该地块作为奥运遗产打造成欧洲最大的城市公园之一。
这片废弃的旧工业区占地约250公顷,被称为第二次工业革命留在伦敦身上的一块“伤疤”。历史上该地块曾存在着各式各样的工厂企业,包括有塑料厂、发电厂、铁路专用线、化工厂、煤气厂、油漆厂、焦油和松脂厂、石油厂、颜料厂和皮毛染色厂等等。在奥运园区开工前,该地块还保留着数座运输仓库、一些非法车辆修理厂、建于十九、二十世纪的垃圾填埋场、1处镀锌厂、垃圾转运站和大量入侵杂草。过去超过两百年的频繁的工业生产活动对该区域的土壤和地下水造成了严重污染,污染物如总石油烃、多环芳烃、挥发性有机物和重金属已经渗透到土壤和地下水中,这就使得土壤和地下水的修复成为了兴建奥运场馆前的首要任务。为了恢复该区域的生态环境,伦敦政府计划实施一项前所未有的浩大工程,将奥运园区内的所有土地全部进行修复。这项工程是英国乃至欧洲迄今最大规模的一次土壤修复工程。
2005年12月,伦敦奥运交付管理局任命阿特金斯公司为第30届奥运会的官方工程设计方,负责奥运园区的土壤修复以及基础设施工程设计。土壤修复工程于2006年10月启动,2009年9月准时完工,耗资4.5亿英镑。阿特金斯公司承担了土地和地下水修复方案的设计、项目管理以及修复实施的监管工作,主要工作内容包括有场地清理、构筑物的拆除、土方工程、土壤和地下水修复以及外来物种的清除。
为确保场地的交通顺畅,阿特金斯在园区内修建了2公里施工道路和6座临时桥梁来确保现场交通的顺畅,恢复/更换了7公里河堤,清除了相当于10个足球场面积大小的污染场地,并创建了新的生物栖息地。
在初期勘测评估过程中,场区内还发现140多个考古壕沟、19世纪的船只、18世纪的小巷、铁器时代的骨骼、青铜时代的小屋,以及许多叫不出名字的文物和遗迹。
创新的工程解决方案
奥运园区的建设基于阿特金斯公司所开发的创新型工程解决方案。阿特金斯公司在土地治理与修复领域有着极为丰富的经验,格林威治千禧年巨蛋场馆的土壤修复项目正是阿特金斯引以为豪的经典案例。然而,虽然伦敦奥林匹克公园和千禧年巨蛋场馆的土壤修复工程有类似之处,但奥运场馆庞大的用地规模与高度紧张的工期,依然给此次的土壤修复项目增加了不小的难度。
阿特金斯的土地治理战略总设计师伊安·米德这样形容这一工程的难度:“奥林匹克公园的土地治理面积是格林威治千禧年巨蛋场馆区域的两倍。虽然以前我们也遇到过同样规模的治理工程,但对方给的工期是10到15年,而伦敦奥运园区的实施工程按合同要求必须在33个月内完成。”
为了交付一届最环保的奥运会,阿特金斯奥运团队面临着开发创新的项目管理模式与土壤处理技术的双重挑战。这些创新的理念和技术是决定项目主要修复方案和技术方法的关键要素。
场地调查与拆除工作
2006年10月,阿特金斯的工作团队正式开始场地调查工作,初期调查的重点是通过研究场地历史上工业用途来确定可能的场地污染物。
工作团队在现场打了3500多个勘测洞,证实了地面以下15米的深度范围内的土壤为人工填土,并确定了地下污染物的存在。
到2007年7月为止,阿特金斯工作团队在场区内共计布设了超过450个工作点,以确保拆除工作和场地调查的顺利开展。园区内拆除了约200栋建筑物,包括有办公室、仓库、汽车破碎厂、化工厂、食品加工厂、混凝土工厂、巴士修理厂、铁路站线和住宅区。整个拆除工作产生了445吨材料,其中有15万块黄砖被回用于场地,另有8栋建筑被小心拆卸并回用。最终,园区内98%的拆除材料得到了循环再利用。
土方平衡
传统的修复方法是将污染土从场地中挖除后运送至垃圾填埋场进行处置,并外运清洁土壤至场区进行回填。奥运园区内开挖的大部分土壤被运至设于园区内的“土壤医院”进行集中处理。在“土壤医院”,根据污染土的特性来评估和确定采用的土壤净化技术,从而确保修复过的土壤可用于土方工程回填,力争达到土方平衡的目标,即开挖后回用的土方量等同于奥运场馆建设所需的土方量。
根据最初的园区总体规划,要求开挖深度为10m以满足土方工程的轮廓要求,故最初设计需挖掘175万方土来建造场地平台。但是,随着总体规划的深化并同时考虑个别场所的要求,需挖掘的土方量增至220万方。阿特金斯的工作团队通过现场管理和协调,确保了土方开挖工程增加和实施工程的同步进行。
与此同时,被污染的地下水也需要进行修复,必要时还需用泵将地下水抽出进行处理。
为确保土方工程中清洁回填土的连续供应,阿特金斯优先考虑开挖可能产生大量土方的区域,从而确保施工操作的连续性。同时,为了确保随挖随填,土方工程即便在冬季也在持续进行,从而保证了工期,而这样的施工模式对建设项目来说并不常见。
为了在回用资源的同时尽可能降低回填土或现存土壤对以后居民身体健康的风险,主要土方工程完成后,在开挖场地表面覆盖一层厚800毫米的分隔层,以防止任何残留在地下的污染物进入清洁土层。分隔层通过土工布或土工格栅来区分回填土与现存土壤。
土壤医院
园区内的土方工程无需外运土即可得到满足。约80万方的清洁土壤无需处理就得以直接回用于园区建设,所需的剩余土方由经“土壤医院”修复后适宜回用的土壤来补充。
根据以往的工业标准,成功的土方回用标准比率为50%。经过阿特金斯奥运工作团队的努力,园区内80%以上的土方被回用,共计回用土方量达170万方。
与此同时,阿特金斯工作团队的土壤修复处理速度也达到了一个新的业界标准。现场的5座土壤淋洗工厂每周至少处理1万方土,共计处理了多达70万方的污染土,并确保了回填土的连续供应。除了土壤淋洗外,现场使用的土壤修复方法还包括生物降解、化学和岩土稳定化。对于来自前垃圾场的材料,还进行了复杂的分类拣选。
阿特金斯的工作团队在现场对约3万方的污染土进行了为期19个月的生物降解处理。经天然细菌降解后,土壤污染物中的有害化学物质被转化成无害物质。此外,还对超过5万方的污染土进行了化学稳定化处理。
生物处理
化学固化
土壤淋洗
分类拣选
伦敦奥运园区的土壤修复方式
场区内设置了现场实验室,几个小时之内即可获得化学数据,无需等待通常所需的两周时间。场区内还设置了一个破碎场,对拆除工程中产生的混凝土和沥青进行破碎,以将其回用于场馆地基平台和园区内道路的建设,同时减少了场区建设对基本物料的外运需求。针对场区内各区域用地类型的不同,通过评估场地特定条件,“土壤医院”分别准备了适宜的有特定物理性能的土壤来回用于各地块的场地建设。在混合料场准备具有特定性能的土壤,以用于对土方有更高要求的场区(如结构性回填和施工工作平台)的回填。在混合料场内,将土壤与土壤淋洗过程中产生的砂砾进行混合来生产结构填料,用于包括桥梁引桥路堤在内的多种加筋土结构的建设。
“土壤医院”共计处理了80万方开挖土壤,制造了30万方结构性填料,节约超过15万辆卡车的运输量。
地下水修复
为了减缓被污染地下水流入园区内的河道和含水层的风险,对20万立方米地下水的捕集和处理至关重要。
工作团队针对不同污染物采用了多种处理技术。地下水中的典型污染物包括烃类、含氯溶剂和氨氮,采用的处理技术包括原位化学氧化、双相蒸气抽提、非水相液体的收集处理、释氧化合物的注入、地下水抽提及回注,以及板桩截水墙的安装。
地下水修复工作最大的挑战之一是要在修复地下水的同时确保让建设工程的继续进行。阿特金斯的工作团队构建了一个地下水注入管网,能够将“试剂”在不同的时间,按照要求的浓度,分阶段注入地下水层,同时确保周边基础设施如板桩墙和公用管线等不被损坏。
奥运主场馆周围受污染地下水的去除工作是另一大挑战,这是因为场地调查表明残留的污染物将会影响下层地下水。为了防止被污染地下水进入下层地下水并迁移到邻近河道,需要另挖掘20万方土。阿特金斯的工作团队开发了一个创新的水力拦截系统,围绕主场馆安装了10-15个抽水井,将受污染地下水抽提上来并排放到污水管中。
18个月后,地下水质得到很大改善,出于节约能源和可持续发展的考虑,该水力拦截系统就此关闭。
所获奖项
阿特金斯公司因其在伦敦奥运公园土地治理项目中的卓越表现荣获了众多奖项,包括有:“棕地修复创新奖”(2008)、“重建与复兴奖之年度最环保可持续再生方案”(2009)、“土木工程学会埃德蒙汉布利奖章”(2010)、“英国建筑工业奖特别评审奖”(2010)、“英国土木工程师学会奖之伦敦贡献奖”(2010)、土建工程环境质量评估和授予计划-“卓越项目奖”和“项目管理、土地利用、生态和生物多样性、历史环境的杰出成就奖”等。