文‖《上海國資》記者 王錚

挑戰(zhàn)深坑酒店

文‖《上海國資》記者 王錚

從單純的施工難度來說，這是一個(gè)中等偏上的建筑，但因?yàn)闆]有先例，每一個(gè)施工方案都要通過數(shù)據(jù)計(jì)算、專家評(píng)審，推進(jìn)的過程很漫長(zhǎng)

2016年末，被謂為世界建筑奇跡的佘山世茂深坑酒店實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)封頂，將于 2017年底竣工。建成后這家酒店包括地上3層、地下14層、水下2層，能為1000名客人提供會(huì)務(wù)和休閑服務(wù)。

這家世界海拔最低的深坑酒店地點(diǎn)位于上海佘山一座深達(dá)80米的廢棄大坑，該深坑原系采石場(chǎng)，經(jīng)過幾十年的采石，形成了一個(gè)周長(zhǎng)千米、深百米的深坑。

早在2006年，開發(fā)商上海世茂決定利用深坑的自然環(huán)境建造一座五星級(jí)酒店，整個(gè)酒店與深坑融為一體。上海世茂并有意將此項(xiàng)目打造成世界建筑奇跡，特聘請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)迪拜帆船酒店設(shè)計(jì)師Martin Jochman帶領(lǐng)的阿特金斯團(tuán)隊(duì)擔(dān)任建筑設(shè)計(jì)，由中建八局負(fù)責(zé)建筑施工。

要建造上下高度落差如此巨大的深坑酒店，將是一個(gè)極其復(fù)雜、浩大的工程。它的“深度”，也會(huì)帶來無數(shù)的技術(shù)難題，尤其包括消防、防水、抗震等。

中建八局在2008年中標(biāo)入場(chǎng)，2013年3月始正式動(dòng)工。

“在這幾年中，項(xiàng)目經(jīng)歷了設(shè)計(jì)方案一次次的調(diào)整，再一次次報(bào)批，反復(fù)洽談，斟酌細(xì)節(jié)，考究規(guī)劃，不斷去完善與優(yōu)化。從單純的施工難度來說，這是一個(gè)中等偏上的建筑，但因?yàn)闆]有先例，我們每一個(gè)施工方案都要通過數(shù)據(jù)計(jì)算、公司專家評(píng)審、政府機(jī)構(gòu)專家評(píng)審等再實(shí)施，推進(jìn)的過程很漫長(zhǎng)?！敝薪ò司挚偝邪菊憬止窘?jīng)理葛乃劍對(duì)《上海國資》表示。

據(jù)了解，這項(xiàng)工程建設(shè)中因攻破諸多工程難關(guān)，受理38項(xiàng)專利。授權(quán)19項(xiàng)專利。

進(jìn)場(chǎng)

施工團(tuán)隊(duì)要解決的第一個(gè)難題是，混凝土和人員如何進(jìn)入深坑施工現(xiàn)場(chǎng)。

在地質(zhì)、地形復(fù)雜的礦坑內(nèi)，棧道曾是連結(jié)坑頂與坑底的唯一途徑，“之”字形的窄小通道，僅供兩人并排行走，一個(gè)單程約需15分鐘。

總計(jì)要將約55000立方米混凝土、3700噸鋼筋、6900噸鋼結(jié)構(gòu)、6000平方米模板、1萬米鋼管等大件物品運(yùn)送現(xiàn)場(chǎng)，棧道顯然難以承擔(dān)，常規(guī)方法也行不通。

“比如說混凝土，一般的方法是施工單位先到攪拌站采購好，然后通過橄欖車運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)?！备鹉藙榻B。

但這種方法顯然不適合深坑作業(yè)。“當(dāng)然也可以用傳送帶，將混凝土從地上輸送到地下，但是采購這種傳送帶的價(jià)格很昂貴，且運(yùn)到地下深坑再安裝，時(shí)間和施工成本無法估計(jì)?！备鹉藙Ρ硎尽?/p>

實(shí)際上，混凝土向下超深輸送，存在混凝土易離析、坍落度損失大、易堵管等問題，一直是施工技術(shù)上的一大難點(diǎn)。

中建八局采取的方法是，“一溜到底”和“三級(jí)泵送”。這兩種方法亦是根據(jù)南北兩面巖壁地勢(shì)不同而發(fā)明。

“如何既不突破資金預(yù)算又要保證安全質(zhì)量，一直是這項(xiàng)工程最大的挑戰(zhàn)?！备鹉藙Ρ硎?。

所謂“一溜到底”，即在地面上將調(diào)試出來的混凝土每天通過直立的大金屬管直接溜到施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)平臺(tái)。中建八局在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立了兩根金屬管運(yùn)送混凝土。

“三級(jí)泵送”即通過混凝土汽車泵、溜槽、混凝土固定泵再到各個(gè)工作面上?！叭?jí)泵送則相當(dāng)于兒童樂園的滑滑梯，地面的混凝土經(jīng)過3次緩沖后達(dá)到工作面，為什么要3段緩沖？是要釋放其沖擊力。在這個(gè)過程中要設(shè)計(jì)好角度、緩沖阻尼、汽車泵、溜槽和固定泵的最佳位置以及混凝土的配合比等?！备鹉藙榻B。

在這其中，混凝土的配合比極具技術(shù)含金量。

“制造混凝土就好像和面粉一樣，這項(xiàng)工程要求的混凝土強(qiáng)度很高，要防滲水。那么制造高強(qiáng)度的混凝土，比如水多少、石子多少、黃沙多少、各類添加劑多少，規(guī)格和比例要嚴(yán)格控制，并且要必須確保往下輸送的時(shí)候不產(chǎn)生離析。”葛乃劍介紹。

據(jù)了解，為制造混凝土的配合比，施工團(tuán)隊(duì)特聘請(qǐng)中建八局享受國務(wù)院特殊津貼的工程師專門研制。

在施工時(shí)，這兩套方案通常是同時(shí)使用。

解決了混凝土的輸送問題，施工團(tuán)隊(duì)還面臨著這么多施工人員如何在落差近80米的現(xiàn)場(chǎng)上下。

“建筑工地一般都有傳統(tǒng)的施工升降機(jī)輸送，但這種升降機(jī)因大多適用于地面高樓，運(yùn)行方式是直上直下，地面施工時(shí)通常是將升降機(jī)固定在混凝土墻面或者鋼筋柱上，地下作業(yè)當(dāng)然也有專用的電梯，稱為傾斜電梯，但如果我們深坑作業(yè)采用這種電梯，面臨的問題一是要去廠家專門定制，成本較高，施工時(shí)間也會(huì)相應(yīng)拖長(zhǎng)，另外，這種傾斜電梯每次上下的人很少，不適合施工作業(yè)。”葛乃劍表示。

施工團(tuán)隊(duì)仍然決定采用傳統(tǒng)的施工升降機(jī)運(yùn)送，但附著在什么地方？“不規(guī)則、傾斜的崖壁上很難固定電梯，我們想的辦法是將一臺(tái)塔吊的大手臂拆掉，將升降機(jī)固定在塔吊的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，便于人員上下?！备鹉藙榻B。

塔吊的組成包括起重臂、平衡臂和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等，所謂塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，在塔式起重機(jī)中起著支撐和穩(wěn)定的重要作用。

目前已被列為專利的異形斷面施工升降機(jī)，原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，其利用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)作為施工升降機(jī)的附著結(jié)構(gòu)，將兩臺(tái)四輪移動(dòng)式施工升降機(jī)附著于塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的兩側(cè)，這樣很好地解決了向下超深80米施工升降機(jī)的安裝問題。

“對(duì)于新的方法，我們是通過各種力學(xué)測(cè)算，比如在極端情況下，按照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的承載力進(jìn)行了模擬運(yùn)行，再邀請(qǐng)專家討論認(rèn)證，最后才付諸實(shí)施，運(yùn)行2年，應(yīng)該說達(dá)到了效果，隨著主體結(jié)構(gòu)完工，馬上就可以將升降機(jī)安裝在主體結(jié)構(gòu)上。”葛乃劍表示。

事后回想，葛乃劍仍感慨，“雖然通過論證，但實(shí)際運(yùn)送時(shí)仍時(shí)時(shí)警惕，因?yàn)楫吘故歉街诟哌_(dá)55米的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，上下運(yùn)輸過程中是時(shí)時(shí)搖晃的?！?/p>

梯田式底板

“掛”在懸崖上的酒店如何澆筑底板？在澆筑底板之前是打下樁基，這是建筑施工第一步。峭壁上如何打下樁基？且深坑酒店的周邊是陡峭的巖石壁，防震是極其重要的問題，樁基和底板又將如何設(shè)計(jì)？

為了解決這個(gè)最重要的問題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果和酒店的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入計(jì)算機(jī)，通過一系列模擬測(cè)試反復(fù)檢查建筑設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗震性能，最終確保深坑酒店可抗9級(jí)以上地震。

“巖石崖壁表面一層是強(qiáng)風(fēng)化層，而深坑酒店的主體結(jié)構(gòu)大面積與坑壁圍巖碰撞，所以工程樁必須打至巖石持力層到中風(fēng)化層?，F(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，巖石風(fēng)化程度不同，工程樁為一樁一探施工難度高?！备鹉藙Ρ硎?。

施工團(tuán)隊(duì)首先要做的是將巖石表面的強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)行剝離，抽水。

“剝離的方法主要是爆破，讓巖石表面露出中風(fēng)化層，中風(fēng)化層的強(qiáng)度很大，可以立樁。”葛乃劍表示。

但爆破的工作量大，精度要求也很高。“因坑深坡陡、作業(yè)困難，且爆破時(shí)不允許對(duì)保留巖體及坑頂已施工結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動(dòng)，因此對(duì)爆破施工安全質(zhì)量要求高，需經(jīng)周密計(jì)算和驗(yàn)證?！备鹉藙Ρ硎尽?/p>

事實(shí)上，在全部施工過程中，中建八局熟練地運(yùn)用了BIM技術(shù)。“比如對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鋼筋排布，通過BIM技術(shù)三維可視化、協(xié)同性和信息可提取性的特點(diǎn)，構(gòu)建實(shí)體模型，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)圖紙配筋，對(duì)鋼筋穿插、定位進(jìn)行模擬，解決鋼筋、大預(yù)埋件、錨索相互沖突問題，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。效果很好。”葛乃劍表示。

爆破也采用了BIM技術(shù)?！爸黧w結(jié)構(gòu)與崖壁雖然是大面積碰撞，但到底哪些點(diǎn)會(huì)發(fā)生碰撞？碰撞到什么多深的程度？通過BIM技術(shù)我們能精確掌握，那么能不爆破的我們盡量不爆破，保持原貌?！?/p>

在崖壁露出中風(fēng)化層之后，因?yàn)檠卤诓灰?guī)則，施工團(tuán)隊(duì)亦利用BIM三維模擬技術(shù)，對(duì)回填混凝土根據(jù)不同標(biāo)高進(jìn)行了分層。

“最后形成的面貌并不是一塊平整的底板，而是梯田式的分層底板?！痹谶@些梯田式的底板上，施工團(tuán)隊(duì)在各個(gè)分層表面上開出一條一條的凹槽，又將在建筑物主體結(jié)構(gòu)上用混凝土鋼筋澆筑成一個(gè)一個(gè)的“榫”，將這些榫按照位置嵌進(jìn)凹槽中。

“類似于中國傳統(tǒng)的木匠技術(shù)?！备鹉藙榻B。

在“榫”與凹槽相嵌之后，施工團(tuán)隊(duì)再抹平地表。

“事實(shí)上，每個(gè)難點(diǎn)的解決，我們所用的并不是很尖端的科技，而是將已有的成熟技術(shù)與現(xiàn)狀結(jié)合起來，一一制定解決方案。施工團(tuán)隊(duì)集思廣益，每天都是頭腦風(fēng)暴，我也鼓勵(lì)大家盡情發(fā)揮想象力，無論多么大膽或者幼稚?！备鹉藙Ρ硎?。

他們的目標(biāo)是，千方百計(jì)讓現(xiàn)場(chǎng)與設(shè)計(jì)師的要求一致。

目前，主體結(jié)構(gòu)雖然圓滿完成，但挑戰(zhàn)猶在。

“一是屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)是綠化園，那么意味著要將土石堆積在混凝土鋼筋上，最大承載力需要詳盡計(jì)算。另外，屋頂最后要呈現(xiàn)出圓弧形，如何達(dá)到設(shè)計(jì)要求也將考驗(yàn)我們?！备鹉藙Ρ硎?。

事實(shí)上，未來的考驗(yàn)還有酒店內(nèi)部空間分割和裝修?！熬频陜?nèi)部有很多鋼筋柱，空間的分割和裝修很有難度?！?/p>

更重要的是，地處深坑，消防安全如何顧及?葛乃劍介紹，酒店的消防逃生將是立體型的，住在深坑中的住客，可以往上向地面疏散，也可以向地下平臺(tái)逃生，在平臺(tái)各方位還設(shè)立若干水炮，可以直接打進(jìn)樓層。

“在無先例參考的情況下，每一道工序，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都需要反復(fù)論證?！备鹉藙Ρ硎?。