2018-11-16 09:45:48 來源:水泥人網

    第一個建造在深坑的酒店

     近日,歷時12年建設,被美國《國家地理》稱為世界建筑奇跡、同時也是人類歷史上第一個建造在坑內的超五星級酒店——上海佘山深坑酒店終于揭開了神秘面紗!

    酒店由設計迪拜帆船酒店的世界頂級設計師Martin Jochman擔任建筑設計。總建筑面積約為6.2萬平方米,共有370套客房。

      其中最引人注意的是水下景觀房,透過房間內的玻璃窗就能看到水下魚群游弋、各類海底巖石及珊瑚,營造出身處海洋之中的感覺。

      而該酒店另一大景觀則是大型景觀瀑布,從懸崖上垂掛而下,和酒店中央的玻璃瀑布幕墻構成了一個壯觀呼應的景觀。
      工人如何到達作業面?

      地下作業首先要求建筑工人先入坑,可直達深坑底部的只有一條220個臺階的Z字形棧道,寬不足90厘米,只夠兩人勉強同行。如何在高峰建設期讓500名工人同時即安全又快速地達到下方的作業面?這是“反向施工”所帶來的垂直運輸難題,也是項目部首先需要解決的難題。

      深坑垂直電梯

      有人提出架設電梯,但在深坑絕壁上實施起來的難度非常大。因為深坑是個接近80度的向外傾斜的斜坡,難以提供固定依托,電梯無法附著在崖壁上。這時,建筑工地上隨處可見的塔吊給了大家啟發,將高聳的塔身用作垂直電梯的立柱豈不兩全其美?但這其實是一個大膽而同時具有風險的創意。因為塔身作為塔臂的平衡支撐點,它承受著垂直向下的壓力,如果再充當電梯的立柱,那么移動的電梯會給它帶來向外的拉力,如果左右受力不均,就容易導致高塔的傾覆。為此,項目團隊不僅把80多米的塔身安放在牢固的基座上,還同時用上下四道拉桿與巖壁相連,為“無依無靠”的電梯立柱作了穩固措施。如此,塔身上附著的四座電梯轎廂一次可搭乘32人上下往返。

      混凝土如何完美入坑?

      深坑酒店的建設大約需要7萬多方混凝土,向下輸送這么深又這么多的混凝土,國內外都沒有可借鑒的技術。如果光靠塔吊運輸,差不多要十年時間才能完工,而主體建筑的工期卻只有三年。

      深坑里的飛流瀑布給了項目團隊靈感,可以利用垂直管道讓混凝土從坑頂直接滑到坑底,干脆來個“一溜到底”。

      這似乎是個好方法,但混凝土泵送條件是必須要有很好的和易性,要有足夠的砂漿包裹石子。混凝土向上泵送時,靠壓力頂上去,水泥漿可由下向上推動并包裹石子。而混凝土向下泵送時,為直接自由落體運動,因為粗骨料重力影響,離析嚴重,也很容易導致堵管。

      “一溜到底”的輸送方式是工程施工中的一次大膽嘗試,因為最初試驗的結果是,沿著80多米高的管道垂直墜落的混凝土,其中石子的重力加速度在到達坑底時幾乎接近子彈出膛的速度,混凝土完全離析,已經失去了本身的性能。

      “一溜到底”混凝土輸送裝置

      如何讓混凝土“一溜到底”完美入坑?項目團隊又嘗試將直道改為“之”字形的彎道,通過彎臂的阻力,以及加了一個“螺旋緩沖儀”,將高速下滑的混凝土緩沖下來。速度是降下來了,但轉彎處卻容易堵管。原來暴露在外的混凝土會隨著水分揮發而凝結在管路里,如果沒有更合理的混凝土配比解決堵塞問題,就不能真正實現“一溜到底”。為此,中建八局混凝土專家王桂玲帶領團隊經過三個多月的試驗,終于拿出了適合“一溜到底”的混凝土配方,確保流暢滑落的同時,還不能降低混凝土的粘合性和抗壓性。

      重新配比的混凝土從80多米高的坑頂沿“之”字形管道勻速滑落,其強度、硬度完全符合最初的設計要求,而輸送量足以應付澆筑高峰期的使用量。

      在深坑酒店的建設過程中,這套澆筑系統被認為是最大的貢獻。由其形成的核心技術——《80米深臨陡峭崖壁建筑物流輸送系統關鍵技術研究與應用》經鑒定,總體達到國際先進水平,其中“全勢能一溜到底的混凝土緩沖輸送技術”達到國際領先水平。

      廢坑如何變身綠色典范?

      深坑酒店的建設不僅遇到了負向施工的難題,與自然和諧共生的設計理念,也讓這個廢棄深坑成為了綠色施工的典范。

      “崖壁光禿禿的很不雅觀,所以我們就想能不能在崖壁上種些花花草草妝點一下?”項目經理葛乃劍介紹到,深坑酒店南北兩段的崖壁采用了中國建筑首創同時也是世界首創的崖壁垂直綠化,當植被完全長成后整個深坑酒店四壁將“春意盎然”。
      崖壁綠化

      其實在項目團隊入駐深坑酒店以前就已經有一批特殊的“原住民”在此地居住良久了,那就是在崖壁上筑巢的鴿子。鴿子洞其實是當初日本礦場存放炸藥的倉庫,廢棄后便有鴿子筑巢。項目團隊通過對這個鴿子洞進行二次處理,變廢為寶讓它變成了“水簾洞”,讓它置身于落差達80米的垂直人造瀑布中端處,可以起到緩沖瀑布水流的重要作用。

      “變廢為寶、二次利用”是葛乃劍經常用到的詞匯,這一次他又盯上了崖壁爆破時落下的巖石。2006年,項目對周圍崖壁實施爆破,爆破后產生的巖石便堆積在了坑底。“當時看著這些爆破產生的巖石我就在想,如果把它們從坑底搬出去耗時且耗力,為什么不能二次利用成混凝土呢?”帶著這個想法,葛乃劍又對這些礦坑石材進行了數次試驗,令人可喜的是這些巖石完全符合深坑酒店項目所需混凝土原材料的標準,于是,堆石混凝土成為了基坑填充的主要材料。“吝嗇”的葛乃劍不放過任何綠色施工的機會。

      下面讓我們再一起回顧下對這個“深坑酒店”的施工技術探討

      一、項目概況

      這座深坑酒店選址在舊礦場形成的深坑,依附深坑巖壁而建。其中地上2層,地上裙房1層地下室,坑內16層,其中水下永久2層。

      位于深坑的酒店,不禁令人眼前一亮,這創意真的讓人非常非常想去睡一晚。但是對于工程建設人員來說卻并不美好,他們面臨著非常多的工程施工難題。首先要解決的就是如何把混凝土向下超深77m保質保量地輸送的問題,這是工程能否順利進行的關鍵。

      二、向下超深輸送混凝土的方案比選

      酒店選址的深坑近似圓形,上寬下窄,坡度較陡,坡角約80度,其面積約為36800平方米,最深處距地表約77m。而深坑酒店主體結構主要位于坑內,坑底基礎回填混凝土達14000m³,主體結構混凝土達到40431 m³。到底采用什么施工方法進行施工呢?項目部經過討論想出了三種方案:

      方案一:研發一套具有高效緩沖效果的固定泵管,將其固定于崖壁上,采用一泵到底技術輸送混凝土;

      方案二:研發一種適宜超深基坑(77m)的溜槽,設置于坑頂與坑底之間,并在溜槽底部設置固定泵的混凝土輸送技術;

      方案三:在坑頂設置汽車泵,通過汽車泵—溜槽—固定泵的三級接力技術實現混凝土向下輸送。

      1、施工方案一特點分析:

      (1)崖壁泵管布設困難,需進行崖壁爆破處理,泵管固定打設錨桿,需搭設約77m高腳手架;

      (2)沿陡峭崖壁易堵管、爆管,一旦堵管或爆管,維修代價大;

      (3)不需要在坑底設置固定泵。但坑底結構跨度達到200余米,固定泵管沿崖壁布設后,仍需水平泵送。

      (4)研制的緩沖泵管對混凝土性能要求高。

      2、施工方案二特點分析:

      (1)需搭設近77m高、約150m長的溜槽,溜槽支架搭設困難;

      (2)溜槽布置區域無垂直運輸裝置,現場吊裝難度大;

      (3)支架搭設完成后,二次調整困難。

      (4)混凝土速度易控制,不需要專門進行配合比設計。

      3、施工方案三特點分析:

      (1)利用坑底幾處-50m平臺位置設置固定泵,減少溜槽搭設高度。僅需搭設13m高的溜槽及支撐溜槽的架體;溜槽設置及架體搭設簡單;

      (2)混凝土輸送速度可以通過汽車泵穩定控制;

      (3)通過利用幾處-50m平臺,混凝土向下泵送距離小(約27m),不易發生堵管或爆管的現象;

      4、三種施工方案比選:
      通過對以上三種方案進行對比分析,我們認為方案三在技術可行性、經濟合理性及工期等方面更具優勢,對此我們把方案三作為最佳方案。

      三、施工方案中的關鍵施工技術

      1、在施工現場選擇合適的汽車泵、固定泵位置

      1)利用天寶三維掃描儀TX5,對崖壁進行掃描,得到崖壁點云模型。

      2)通過汽車泵BIM模型結合崖壁模型選擇泵車最佳布置點,既北側-50m平臺上方,可避開泵管與崖壁碰撞處實現爆破量=0,且斷面較規則可作為溜槽搭設位置;

      2、汽車泵、固定泵選型

      通過攪拌站技術人員共同調查上海市場可知,上海市場汽車泵臂長最長為66m,但相對66m較為普遍的為62m汽車泵,且62m汽車泵較為穩定,且可以按時供應,經協商提前2天預約即可,最后與攪拌站技術人員選定的汽車泵為SY5502THB 62E,達到目標要求。

      按照《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T-2011[1],當傾斜或垂直向下泵送施工時,高差大于20m時,應在傾斜或垂直管下端設置彎管或水平管,彎管和水平管折算長度不宜小于1.5倍的高差。根據現場向下深度27m,水平泵送長達200m,經計算選用,超高壓混凝土輸送泵HBT803-1818-DRRR。

      3、溜槽設計方案

      1)通過選定的三級接力輸送位置,利用結合三維激光掃描的BIM技術來確定汽車泵向坑內下伸的長度,依據計算結果,汽車泵能下伸37m。

      2)依據現場實際地形設計溜槽,畫出溜槽設計圖紙

      通過汽車泵下伸臂長可知,溜槽搭設高度為13m,通過受力計算確定溜管支架。混凝土沿溜槽向下壓力:P1=ρg sinαh,混凝土滑動過程中產生的滑動摩擦力P2=ρgcosαhμ,即只要P2>P1即依靠混凝土自重產生的動力足夠補償混凝土在溜管中的摩擦阻力。進過多次計算及多次試驗可知,溜槽角度為30°~60°為最佳角度。溜管采用直徑600mm、考慮磨損,采用厚度10mm的Q235B半圓管制作,溜管上端設置容量為0.5?的圓錐臺形狀接料斗。

      4、混凝土配合比設計

      經試驗,當混凝土到場坍落度為210±10mm,粗骨料粒徑為5-20mm,砂率為0.47±0.01時,混凝土向下超深77m三級接力輸送能順利進行,且輸送至坑底混凝土和易性較好,不易發生離析,混凝土試塊強度檢測合格≧C35。

      5、汽車泵與固定泵上下協調

      1)計算協調汽車泵和固定泵工作時排量

      根據選擇的SY5502THB 62E汽車泵型號可知其高低壓排量,以及固定泵HBT803-1818-DRRR的排量,通過計算和試驗可知當汽車泵排量在30%~40%時與固定泵90%~100%排量向對應,在現場試驗后,每次混凝土固定泵料斗內混凝土溢出次數≤3次,達到目標要求。

      2)根據試驗所統計混凝土向下輸送時間、混凝土罐車交換時間等數

      據確定上下協調發出指令時間,做好現場交底。

      經現場實際操作統計數據,坑頂混凝土罐車一車結束另一車開始兩車交換時間約1min,混凝土從汽車泵開始輸送至坑底-77m處施工區域約需1min,汽車泵停止泵送時溜管內仍有約0.2m³混凝土將溜至固定泵料斗內。故當需停止輸送混凝土時,坑底泥工指揮需提前約1min指令汽車泵停止輸送輸送混凝土,而固定泵操作工需待溜管內混凝土全部輸送完畢方可停止固定泵工作。

      四、現場混凝土澆筑圖片

     

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