近日，由华东院设计的
国家重大科技基础设施项目——
世界容量最大的
超重力离心模拟与实验装置，
主机室基坑在杭州完成开挖。
建成后，这个可以压缩时空、
一眼“万年”的“神器”，
将填补我国超大容量超重力机的空白，
成为世界上实验舱功能最强的
多学科科学实验设施，
为国家重大任务开展，
重大工程新技术研究与验证，
物质前沿科学发展，
提供先进的实验平台和基础条件支撑。
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该项目是“十三五”确定的10个国家重大科技基础设施之一，是推动国家科学和技术发展的国之重器，也是在浙江省建设的首个国家重大科技基础设施。项目主要建设内容包括超重力离心机主机、超重力实验舱、超重力试验保障系统和配套设施，总用地面积89亩，建筑面积34560平方米，建设周期为5年。
日前完成开挖的主机室基坑是该项目的核心工程之一，长99米、宽27米，共分为8层，最深处达38.3米，相当于地下10层的深度，打破了浙江省公共建筑“最深基坑”记录。
什么是超重力？
科学家们把地球上的重力叫做常重力，用1g（重力单位）来表示，大于1个g的就叫超重力。比如航天员乘坐飞船返回地球时，会受到4个g的超重力，相当于承受了4个自己的重量。
在超重力环境下，科学家们可以完成很多在常重力环境中难以完成的实验。
首先，超重力具有“缩尺”作用。举个例子，想知道100层楼高的房子对地基的影响，那么我们只需要造1层楼高的模型，将它放在100个g的超重力作用下，这时，1层楼对地基的影响效果，就相当于常重力下100层楼对地基影响的效果。
其次超重力场中还存在“缩时”效应，比如在超重力离心机上搭载土体污染物迁移实验装置，就可以模拟污染物在地下大尺度、长历时的运移。如果在现实中研究污染物的迁移，需要花费几千年，但在超重力场中模拟实验，可能只需要一天的时间。
科技感爆棚的超重力实验室
从天空俯瞰，超重力实验室是一个中央高周边低的整体，空间逻辑清晰，简洁高效，浑然一体。华东院团队以科学的理性、人文的感性，彰显国之重器的超一流形象。
随着后续工程的推进，这个科技感爆棚的实验室将迎来世界最大量级的超重力离心机。建成后的地下空间将呈“丰”字形布局，中央舱体内3台离心机顺序排列，构成南北纵轴；6座超重力实验舱分居左右，将承担极端气候与环境模拟装置、超重力单向振动台、高压高温实验装置、高通量制备熔铸炉等18台机载装置，可以模拟各种极端气候、深海与深地环境，助力我国在相关领域的研究实现从跟跑、并跑到领跑的跨越。
“超经验”难题的破解
由于大部分建设内容无先例可依，项目设计面临诸多挑战。针对实验装置振动控制、舱室温度控制、深厚软基等重大技术难题，华东院发挥专业齐全、技术先进、综合集成的优势，组建骨干项目管理和技术专家团队，配备有力的支撑保障团队，进行深入分析研究和充分论证。
振动控制
该项目高速机最大转速达668r/min，相应最大转频为11.13Hz，相关振动问题突出，且目前尚无专门的振动标准和相应规范。尤其是站址位于软基上，如振动问题解决不好，将对实验室主体建筑物结构安全、试验运行环境及实验室工作人员的身心健康造成危害。
华东院结合承担的多项大型抽水蓄能电站的振动设计经验和关键技术，与主机设计单位、试验用户科学家团队协作、研讨，立足工艺、功能及运行的总体要求，开展离心机基础结构型式设计的全方位的比选、论证工作，提出了一系列解决方案，破解振动控制难题。
主机室温控设计
超重力离心机在长时间高速旋转过程中，大部分能耗用于克服空气阻力，会急剧提升主机室温度，还会引起实验舱振动，严重影响实验结果的准确性及实验数据的可靠性。工程离心机转速大，热损耗高，给温控系统的设计带来一定的难度。设计团队通过大量实验测试及理论分析，开展了多项冷却解决方案研究，将离心舱内空气温度控制在40℃以下。
深厚软基
项目基坑最大开挖深度达38.3米，存在15米厚的淤泥层和高渗透性的承压水赋存层，地质情况异常复杂，对基坑的位移控制和止水性能提出了极高的要求。华东院充分考虑项目特点，经多方案比选和多轮方案论证，有效解决了软弱土层中基坑开挖的位移控制及防止承压水造成坑底突涌破坏两大技术难点。
BIM应用
针对项目专业众多、布置复杂、精细化程度高、设计周期短等特点，华东院依托具有自主知识产权的工程数字化平台，开展工程三维数字化设计，有效解决多专业接口问题，快速梳理错漏碰缺问题，更直观展示工程全貌，为实现工程设计、建设、运营的全生命周期管理，打造数字实验室奠定了坚实的基础。
依托精湛的工程技术能力和信息化数字化核心能力，华东院设计建成了一大批国家重点工程。承担了国内第一个极深地下实验室基础设施——“中国暗物质极深地下实验室”的土建设计，为我国粒子物理和核物理领域的重大基础前沿物理问题研究提供平台支撑。世界容量最大的超重力离心模拟与实验装置的顺利建设，将助力我国在相关领域的研究，实现从跟跑、并跑到领跑的跨越。我们将继续秉承“负责、高效、最好”的企业精神，与科学家团队、指挥部和各参建方通力合作，以百倍努力与各方圆满完成工程建设的各项任务。
