2018-11-16 09:45:48 来源:水泥人网

第一个建造在深坑的酒店

 近日,历时12年建设,被美国《国家地理》称为世界建筑奇迹、同时也是人类历史上第一个建造在坑内的超五星级酒店——上海佘山深坑酒店终于揭开了神秘面纱!

酒店由设计迪拜帆船酒店的世界顶级设计师Martin Jochman担任建筑设计。总建筑面积约为6.2万平方米,共有370套客房。

  其中最引人注意的是水下景观房,透过房间内的玻璃窗就能看到水下鱼群游弋、各类海底岩石及珊瑚,营造出身处海洋之中的感觉。

  而该酒店另一大景观则是大型景观瀑布,从悬崖上垂挂而下,和酒店中央的玻璃瀑布幕墙构成了一个壮观呼应的景观。
  工人如何到达作业面?

  地下作业首先要求建筑工人先入坑,可直达深坑底部的只有一条220个台阶的Z字形栈道,宽不足90厘米,只够两人勉强同行。如何在高峰建设期让500名工人同时即安全又快速地达到下方的作业面?这是“反向施工”所带来的垂直运输难题,也是项目部首先需要解决的难题。

  深坑垂直电梯

  有人提出架设电梯,但在深坑绝壁上实施起来的难度非常大。因为深坑是个接近80度的向外倾斜的斜坡,难以提供固定依托,电梯无法附着在崖壁上。这时,建筑工地上随处可见的塔吊给了大家启发,将高耸的塔身用作垂直电梯的立柱岂不两全其美?但这其实是一个大胆而同时具有风险的创意。因为塔身作为塔臂的平衡支撑点,它承受着垂直向下的压力,如果再充当电梯的立柱,那么移动的电梯会给它带来向外的拉力,如果左右受力不均,就容易导致高塔的倾覆。为此,项目团队不仅把80多米的塔身安放在牢固的基座上,还同时用上下四道拉杆与岩壁相连,为“无依无靠”的电梯立柱作了稳固措施。如此,塔身上附着的四座电梯轿厢一次可搭乘32人上下往返。

  混凝土如何完美入坑?

  深坑酒店的建设大约需要7万多方混凝土,向下输送这么深又这么多的混凝土,国内外都没有可借鉴的技术。如果光靠塔吊运输,差不多要十年时间才能完工,而主体建筑的工期却只有三年。

  深坑里的飞流瀑布给了项目团队灵感,可以利用垂直管道让混凝土从坑顶直接滑到坑底,干脆来个“一溜到底”。

  这似乎是个好方法,但混凝土泵送条件是必须要有很好的和易性,要有足够的砂浆包裹石子。混凝土向上泵送时,靠压力顶上去,水泥浆可由下向上推动并包裹石子。而混凝土向下泵送时,为直接自由落体运动,因为粗骨料重力影响,离析严重,也很容易导致堵管。

  “一溜到底”的输送方式是工程施工中的一次大胆尝试,因为最初试验的结果是,沿着80多米高的管道垂直坠落的混凝土,其中石子的重力加速度在到达坑底时几乎接近子弹出膛的速度,混凝土完全离析,已经失去了本身的性能。

  “一溜到底”混凝土输送装置

  如何让混凝土“一溜到底”完美入坑?项目团队又尝试将直道改为“之”字形的弯道,通过弯臂的阻力,以及加了一个“螺旋缓冲仪”,将高速下滑的混凝土缓冲下来。速度是降下来了,但转弯处却容易堵管。原来暴露在外的混凝土会随着水分挥发而凝结在管路里,如果没有更合理的混凝土配比解决堵塞问题,就不能真正实现“一溜到底”。为此,中建八局混凝土专家王桂玲带领团队经过三个多月的试验,终于拿出了适合“一溜到底”的混凝土配方,确保流畅滑落的同时,还不能降低混凝土的粘合性和抗压性。

  重新配比的混凝土从80多米高的坑顶沿“之”字形管道匀速滑落,其强度、硬度完全符合最初的设计要求,而输送量足以应付浇筑高峰期的使用量。

  在深坑酒店的建设过程中,这套浇筑系统被认为是最大的贡献。由其形成的核心技术——《80米深临陡峭崖壁建筑物流输送系统关键技术研究与应用》经鉴定,总体达到国际先进水平,其中“全势能一溜到底的混凝土缓冲输送技术”达到国际领先水平。

  废坑如何变身绿色典范?

  深坑酒店的建设不仅遇到了负向施工的难题,与自然和谐共生的设计理念,也让这个废弃深坑成为了绿色施工的典范。

  “崖壁光秃秃的很不雅观,所以我们就想能不能在崖壁上种些花花草草妆点一下?”项目经理葛乃剑介绍到,深坑酒店南北两段的崖壁采用了中国建筑首创同时也是世界首创的崖壁垂直绿化,当植被完全长成后整个深坑酒店四壁将“春意盎然”。
  崖壁绿化

  其实在项目团队入驻深坑酒店以前就已经有一批特殊的“原住民”在此地居住良久了,那就是在崖壁上筑巢的鸽子。鸽子洞其实是当初日本矿场存放炸药的仓库,废弃后便有鸽子筑巢。项目团队通过对这个鸽子洞进行二次处理,变废为宝让它变成了“水帘洞”,让它置身于落差达80米的垂直人造瀑布中端处,可以起到缓冲瀑布水流的重要作用。

  “变废为宝、二次利用”是葛乃剑经常用到的词汇,这一次他又盯上了崖壁爆破时落下的岩石。2006年,项目对周围崖壁实施爆破,爆破后产生的岩石便堆积在了坑底。“当时看着这些爆破产生的岩石我就在想,如果把它们从坑底搬出去耗时且耗力,为什么不能二次利用成混凝土呢?”带着这个想法,葛乃剑又对这些矿坑石材进行了数次试验,令人可喜的是这些岩石完全符合深坑酒店项目所需混凝土原材料的标准,于是,堆石混凝土成为了基坑填充的主要材料。“吝啬”的葛乃剑不放过任何绿色施工的机会。

  下面让我们再一起回顾下对这个“深坑酒店”的施工技术探讨

  一、项目概况

  这座深坑酒店选址在旧矿场形成的深坑,依附深坑岩壁而建。其中地上2层,地上裙房1层地下室,坑内16层,其中水下永久2层。

  位于深坑的酒店,不禁令人眼前一亮,这创意真的让人非常非常想去睡一晚。但是对于工程建设人员来说却并不美好,他们面临着非常多的工程施工难题。首先要解决的就是如何把混凝土向下超深77m保质保量地输送的问题,这是工程能否顺利进行的关键。

  二、向下超深输送混凝土的方案比选

  酒店选址的深坑近似圆形,上宽下窄,坡度较陡,坡角约80度,其面积约为36800平方米,最深处距地表约77m。而深坑酒店主体结构主要位于坑内,坑底基础回填混凝土达14000m³,主体结构混凝土达到40431 m³。到底采用什么施工方法进行施工呢?项目部经过讨论想出了三种方案:

  方案一:研发一套具有高效缓冲效果的固定泵管,将其固定于崖壁上,采用一泵到底技术输送混凝土;

  方案二:研发一种适宜超深基坑(77m)的溜槽,设置于坑顶与坑底之间,并在溜槽底部设置固定泵的混凝土输送技术;

  方案三:在坑顶设置汽车泵,通过汽车泵—溜槽—固定泵的三级接力技术实现混凝土向下输送。

  1、施工方案一特点分析:

  (1)崖壁泵管布设困难,需进行崖壁爆破处理,泵管固定打设锚杆,需搭设约77m高脚手架;

  (2)沿陡峭崖壁易堵管、爆管,一旦堵管或爆管,维修代价大;

  (3)不需要在坑底设置固定泵。但坑底结构跨度达到200余米,固定泵管沿崖壁布设后,仍需水平泵送。

  (4)研制的缓冲泵管对混凝土性能要求高。

  2、施工方案二特点分析:

  (1)需搭设近77m高、约150m长的溜槽,溜槽支架搭设困难;

  (2)溜槽布置区域无垂直运输装置,现场吊装难度大;

  (3)支架搭设完成后,二次调整困难。

  (4)混凝土速度易控制,不需要专门进行配合比设计。

  3、施工方案三特点分析:

  (1)利用坑底几处-50m平台位置设置固定泵,减少溜槽搭设高度。仅需搭设13m高的溜槽及支撑溜槽的架体;溜槽设置及架体搭设简单;

  (2)混凝土输送速度可以通过汽车泵稳定控制;

  (3)通过利用几处-50m平台,混凝土向下泵送距离小(约27m),不易发生堵管或爆管的现象;

  4、三种施工方案比选:
  通过对以上三种方案进行对比分析,我们认为方案三在技术可行性、经济合理性及工期等方面更具优势,对此我们把方案三作为最佳方案。

  三、施工方案中的关键施工技术

  1、在施工现场选择合适的汽车泵、固定泵位置

  1)利用天宝三维扫描仪TX5,对崖壁进行扫描,得到崖壁点云模型。

  2)通过汽车泵BIM模型结合崖壁模型选择泵车最佳布置点,既北侧-50m平台上方,可避开泵管与崖壁碰撞处实现爆破量=0,且断面较规则可作为溜槽搭设位置;

  2、汽车泵、固定泵选型

  通过搅拌站技术人员共同调查上海市场可知,上海市场汽车泵臂长最长为66m,但相对66m较为普遍的为62m汽车泵,且62m汽车泵较为稳定,且可以按时供应,经协商提前2天预约即可,最后与搅拌站技术人员选定的汽车泵为SY5502THB 62E,达到目标要求。

  按照《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T-2011[1],当倾斜或垂直向下泵送施工时,高差大于20m时,应在倾斜或垂直管下端设置弯管或水平管,弯管和水平管折算长度不宜小于1.5倍的高差。根据现场向下深度27m,水平泵送长达200m,经计算选用,超高压混凝土输送泵HBT803-1818-DRRR。

  3、溜槽设计方案

  1)通过选定的三级接力输送位置,利用结合三维激光扫描的BIM技术来确定汽车泵向坑内下伸的长度,依据计算结果,汽车泵能下伸37m。

  2)依据现场实际地形设计溜槽,画出溜槽设计图纸

  通过汽车泵下伸臂长可知,溜槽搭设高度为13m,通过受力计算确定溜管支架。混凝土沿溜槽向下压力:P1=ρg sinαh,混凝土滑动过程中产生的滑动摩擦力P2=ρgcosαhμ,即只要P2>P1即依靠混凝土自重产生的动力足够补偿混凝土在溜管中的摩擦阻力。进过多次计算及多次试验可知,溜槽角度为30°~60°为最佳角度。溜管采用直径600mm、考虑磨损,采用厚度10mm的Q235B半圆管制作,溜管上端设置容量为0.5㎥的圆锥台形状接料斗。

  4、混凝土配合比设计

  经试验,当混凝土到场坍落度为210±10mm,粗骨料粒径为5-20mm,砂率为0.47±0.01时,混凝土向下超深77m三级接力输送能顺利进行,且输送至坑底混凝土和易性较好,不易发生离析,混凝土试块强度检测合格≧C35。

  5、汽车泵与固定泵上下协调

  1)计算协调汽车泵和固定泵工作时排量

  根据选择的SY5502THB 62E汽车泵型号可知其高低压排量,以及固定泵HBT803-1818-DRRR的排量,通过计算和试验可知当汽车泵排量在30%~40%时与固定泵90%~100%排量向对应,在现场试验后,每次混凝土固定泵料斗内混凝土溢出次数≤3次,达到目标要求。

  2)根据试验所统计混凝土向下输送时间、混凝土罐车交换时间等数

  据确定上下协调发出指令时间,做好现场交底。

  经现场实际操作统计数据,坑顶混凝土罐车一车结束另一车开始两车交换时间约1min,混凝土从汽车泵开始输送至坑底-77m处施工区域约需1min,汽车泵停止泵送时溜管内仍有约0.2m³混凝土将溜至固定泵料斗内。故当需停止输送混凝土时,坑底泥工指挥需提前约1min指令汽车泵停止输送输送混凝土,而固定泵操作工需待溜管内混凝土全部输送完毕方可停止固定泵工作。

  四、现场混凝土浇筑图片

 

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