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《高寒高海拔地區的當代建筑實踐》

  • 《高寒高海拔地區的當代建筑實踐》
  • 2022-04-07 09:27     來源: 設計本     瀏覽量:6350

人類本來默然,是意象說出話語。因為顯而易見,唯有意象能與自然并肩偕行。  

——鮑里斯·帕斯捷爾納克


在“新冠”疫情的裹挾中前行,突如其來的暫停鍵,讓我們思考著人與人、人與建筑的關系。建筑是否是冰冷的水泥盒子?是否只是人類避身的容器?或許,建筑也是從土地上生長出來的“大樹”,是人類意識的居所。


技術難點


然烏湖營地是我們西藏項目中場地環境溫差最大的一個,季節溫差及晝夜溫差都非常大。極端情況下,單日溫差超過40度。這對建筑材料、建筑設備的選擇帶來非常多的限制。


《高寒高海拔地區的當代建筑實踐》


除了溫差,極端天氣也十分影響正常施工時間安排。 西藏大部分地區一年有超 過 5 個月的冰雪天氣,夏季突發的雨雪、高溫、大風等惡劣天氣使得一年當中可 以正常施工的時間和周期非常有限。 邦達旅游集散中心所在的邦達草原, 每年 10 月底開始下雪,一直要到次年5 月左右冰雪才能解封。 


建設中的邦達旅游集散中心?小隱建筑


由于西藏地形復雜,大部分地區道路崎嶇、 彎多彎急、隧道涵洞密布, 泥石流 塌方等造成道路損毀的情況時有發生,這對施工材料和施工設備運輸帶來非常大的影響。 超過 13 米的建材幾乎無法運達施工現場,大型施工設備如吊車、打樁機等無法運送,道路損毀和惡劣天氣也會導致運輸時間的不可控。  


高海拔對施工人員身體體能是一項非常大的挑戰,然烏湖海拔 3900 多米, 2016 年項目開工不到半個月,第一波工人就集體撤場, 怒江觀景臺海拔 2800 多 米,僅做樁基礎打孔工作就換了6 波工人。很多低海拔地區的施工人員根本無法 適應高海拔氣候, 這也導致施工人員的選擇變得局限。 另外,高海拔對一些施工工藝也帶來非常大的挑戰, 如電焊、 混凝土澆筑、金屬板材的安裝等等。  



天路72拐?小隱建筑


怒江觀景臺項目地?小隱建筑


材料與結構

 

談不上獨創性的研究,大部分建造手段都是日常的,或是前人用過但被大 眾逐漸遺忘的,我們只是選擇了合適的建造方式來解決問題。而關于施工建造的 獨創性, 我們認為還是要依靠革命性的新材料研發才能得以實現。  


考慮到高寒地區的溫差極大,在進行建筑選材時,要避免采用變形系數大的板材 作為建筑材料,這些材料容易受溫差變化導致老化、變形、脫落的加劇, 于此, 應主要選用石材、 木材、水泥制品、 當地本土材料和一些變形系數小的金屬材料。


施工工藝方面,要盡可能多的采用膠粘的施工工藝,而盡可能少采用水泥粘 接的施工工藝。一方面高寒地區施工周期短不利于水泥粘接施工,極大的溫差和 冬季冰凍會造成水泥粘接大量的開裂、剝落、 脫落、堿蝕等等。  


然烏湖營地建筑主體為鋼結構,外觀主材經過多番周折,最后選定白色水泥纖維板、紅色耐候鋼板、現場篩選的卵石、廢棄火車枕木等。項目建成后一度成為318國道沿線的標桿項目,在西藏地區頗具影響力。怒江72拐峽谷觀景臺現在還在施工,建成后會是西藏地區獨具特色的體驗挑戰項目。其中一號觀景臺主體是鋼桁架結構,從懸崖上出挑27米,外觀主材是紅色耐候鋼板和進口SGP夾膠玻璃。  


然烏湖營地?存在建筑攝影


△ 然烏湖營地  攝影:存在建筑


8怒江觀景臺效果圖?小隱建筑.jpg

△ 怒江觀景臺效果圖  ?小隱建筑


邦達旅游集散中心,建筑主體也是鋼結構,坐落在海拔4200米的邦達草原,外觀主材采用白色陶瓷薄板、鋁單板、當地片石、石板瓦等。拉薩奔馳全球服務中心緊鄰文成公主劇院,遠眺布達拉宮,建筑主體也是鋼結構,外觀主材是白色和藏紅色陶瓷薄板、深灰色的高強度合金鋁板。


△ 邦達旅游集散服務中心效果圖  ?小隱建筑



△ 拉薩奔馳全球服務中心效果圖  ?小隱建筑


在西藏這種交通運輸不便、施工周期受天氣影響非常大的地方,鋼結構是非常理想的建造方式,現場施工量少、安裝快捷、綜合造價可控。這些項目的外觀主材共同特性是耐候性好,施工工藝相對簡單,簡化現場操作,利于項目落地。考慮到地區特殊條件,合理的施工時間和施工工序規劃,也可以避免冰雪期和突發惡劣天氣給施工建造帶來嚴重的不良影響,從而保證項目進度。 


11然烏湖營地?存在建筑攝影.jpg


△ 然烏湖營地  攝影:存在建筑


然烏湖營地構造分析?小隱建筑


從這個角度來說, 我們完成的不僅僅是狹義上的設計, 更要從設計的角度先行考慮項目落地偏遠地區受到的制約。在設計初期就要盡可能多地考慮到材料運輸的問題,避免采用大規格的建材。高寒地區采用鋼結構建造時,要特別注意結構構 件的合理拆分,保證材料科學的力學性能前提下,將材料拆分為便于運輸的尺寸 規格。同時很多大城市常用的設備都很難送達,要考慮合理的施工措施和機械設 備以及考慮好替代的施工手段,確保施工建造的順利開展。  


怒江觀景臺效果圖?小隱建筑


 怒江觀景臺鋼結構模型?小隱建筑


怒江觀景臺鋼結構安裝拆分模擬?小隱建筑


高寒高海拔地區對施工人員身體體能、心理承受都是非常大的挑戰, 因此需盡可能避免復雜的施工工藝。理性選擇合理的工藝做法和施工措施,提前在項目地區做好各 類施工咨詢工作, 避免盲目追求“ 高技” 導致的“ 水土不服” 造成資源浪費。  


這些技術問題藏區的項目都會遇到,怒江觀景臺項目是非常典型的代表,這個項目幾乎可以囊括藏區所有項目遇到的問題。怒江觀景臺項目從設計之初,我們就提出了“挑戰”的理念,除了提供給游客關于“挑戰”的體驗之外,項目本身的設計和建造也是對高海拔地區工程建設的一次重大“挑戰”。


怒江觀景臺效果圖?小隱建筑


觀景臺選址在一處懸崖之上,與怒江落差 110 米,場地橫跨 260 多米的怒江,且 正好處于河谷風口,北岸緊臨 G318 , 但南岸卻沒有道路設施,可達性非常差。從 一開始的地形測繪、地質勘查開始, 設計工作就困難重重。


為了營造天路 72 拐、怒江峽谷“ 險中求險” 的西行體驗, 設計方案也做了非常大膽的嘗試和挑戰。后 續做了大量的專項設計論證工作,地災評估、 風洞試驗、 TMD 計算、懸臂鋼結構施 工模擬等等,為后續的施工建造提供了足夠的技術支撐。

 

建設中的怒江觀景臺?小隱建筑


同時,怒江觀景臺空氣稀薄,含氧率低,常年伴隨六級以上大風,兩岸山體表層 地質結構不穩定, 雨季期間泥石流及落石現象時有發生,施工安全隱患極大。觀 景臺建設過程中, 我們和施工團隊一起攻克了不少難題。  


難題一: 測繪和測量放線。 由于項目建筑物、 構筑物的分部橫跨 260 多米的怒 江,怒江南岸只有僅能單人通行的崎嶇毛路, 需手腳并用才能通行。前期雖然做 了 1:100 的詳細地形圖,在實際測量放線時也困難重重。有些點位處于懸崖峭壁 上,河谷的風非常大,無人機無法精準操控, 只能選擇 RTK 測量儀人工放線,沒 有臨時施工便道, 只能綁安全繩懸吊在懸崖上開展測量放線工作。  


怒江觀景臺的場地現狀?小隱建筑


難題二: 基礎開挖。觀景臺位于天路 72 拐和怒江虎跳峽之間,特殊的地理位置導 致大型機械無法通過。觀景臺地基采用樁基礎,樁基礎處于懸崖峭壁上的不同面 層,無道路及平整施工面, 條件限制只能選擇人工水磨鉆方式進行樁基施工。


樁 基最深達 35 米,下部全部為巖石,而且巖層不斷變化, 多數巖層的巖石堅硬且密 度很大, 更換了市面上 50 多種鉆頭都無法達到鉆孔需求,項目部送取巖石樣品至 重慶、山東等刀具廠家進行巖石分析定制鉆頭,才配置出適合本項目的定制鉆 頭。樁基礎的施工歷經半年之久,更換了 6 個施工班組,經過數百人的努力才得 以完成。  


懸崖邊打樁的水磨鉆群?小隱建筑


難題三: 人員、設備和材料的運送。 施工人員和材料在施工現場的轉運也是一個 難題。怒江南岸沒有施工便道,施工人員需要駕車繞行幾公里, 從臨時鋼橋跨過 怒江,再步行至施工點位, 在海拔 2800 多米的條件下, 工人從施工板房到達施工 點位需要接近 2 個小時,來回耗費約 4 個小時(無負重的情況下)。


觀景臺基礎 為鋼筋混凝土深樁基,主體為高等級鋼結構, 外觀主材為混凝土、鋼構件、耐后 鋼板、不銹鋼、 特種玻璃等。用于怒江南岸的材料雖然經過多次的設計拆解,但 仍然非常重,單靠人力無法送到。一些中小型的施工機械(挖掘機、破碎機、空 壓機等等)也無法到達南岸。


為此, 項目部先搭建了臨時跨江滑索,保障施工機 械的兩岸來往,后來又架設了貨運滑索,保障施工材料順利送達南岸。同時,多方努力將一臺 100 噸吊車送達南岸施工現場, 并在怒江北岸搭建了 60 式塔吊。施 工材料運達現場后使用吊車卸貨,再使用塔吊轉運至過江吊裝平臺,在通過滑索 送達對岸,之后只得采用人工方式轉運至各施工部位, 前后需要至少 4 次轉運。


懸崖邊打樁的水磨鉆群?小隱建筑20跨江貨運滑索?小隱建筑.jpg

△ 跨江貨運滑索  ?小隱建筑


懸崖邊的塔吊和吊車?小隱建筑


難題四: 混凝土澆筑:主要結構體系,結構師禁止使用自拌混凝土,必須采用高 等級商混保證結構質量。距離項目地最近的混凝土攪拌站在八宿縣城,相隔 40 多公里,車程時間 1 個多小時。攪拌車無法到達怒江南岸,由于攪拌車太重,也無 法通過貨運滑索過江。


為此在怒江上搭建了 150 米左右的便橋, 在便橋上鋪設混 凝土輸送專用管道,將混凝土打到對岸。混凝土輸送過程經常發生堵管的情況, 發生堵管則必須在一小時內立即疏通,否則混凝土凝固,輸送管道報廢, 需要切 斷再重新鋪設新的管道。另外由于攪拌站距離太遠,攪拌車運輸過程耗費時間 久,跨江的輸送也非常復雜,所以每一車混凝土都需要爭分奪秒,合理安排好整 個運輸和澆筑流程,稍有不慎,一車混凝土就廢了。


跨江便橋?小隱建筑


輸送管道進行跨江混凝土澆筑作業?小隱建筑

怒江南岸混凝土澆筑點位較 多,部分懸崖頂部的少量棧道點位因輸送距離太長,實在不能采用混凝土輸送管 直接澆筑,經結構師同意, 采用自拌料方式工作,在滿足質量要求的前提下,施 工效率極低、進展緩慢。   


自拌混凝土澆筑?小隱建筑


難題五: 懸崖側壁基礎施工。觀景臺的跨江玻璃吊橋需要在懸崖側壁進行隧道錨 碇基礎施工,隧道錨碇 30 米深,作業面距平臺 20 多米高,下部便是濤濤怒江, 機械沒法到場,只能在懸崖上搭建腳手架組群,采用空壓機風鎬鑿進,由于山體 表層石頭有風化松動的情況,施工過程中,山體上方常有落石掉落。   


側壁基礎施工中搭建在懸崖上的腳手架?小隱建筑


崖壁上的隧道錨?小隱建筑


隧道錨鉆掘作業?小隱建筑


難題六: 鋼結構吊裝。觀景臺為鋼桁架結構, 懸臂端外挑 27m, 懸臂支座附近桁高 2.4m,桁架高度由支座處向懸臂端逐漸減小, 懸臂端桁高 1.5m, 離怒江垂直高度 約 110 米。根G318 的運輸限制,綜合考慮分析決定, 桁架在工廠分 46 段制作 運輸至現場,在現場拼裝后再進行吊裝,其中懸挑部分主桁架分為 26 段。由于吊 裝對懸臂結構的預起拱、焊接、控制點位移等要求極高,加上現場隨時伴有大 風,整個安裝過程對工人要求之高, 在西藏地區是罕見的。  


隧道錨鉆掘作業?小隱建筑

 文化的調和共融


有接觸交流,自然就有沖突。更為重要的是如何化解沖突,到達共識共贏。無論 是“ 宗教信仰” 還是“ 地方保護”, 尊重是大前提。對當地“ 宗教信仰” 提前做 全面的了解是避免沖突的最佳方法, 這方面的沖突是要杜絕的, 否則會引起及其 嚴重的矛盾。“ 地方保護” 方面,提前了解當地一些俗成的“ 社會約定”,協同 當地政府和“ 地方代表” 做好溝通, 達成多方共贏共同發展的共識,為施工建造 提前掃清障礙。  

 

建設中的邦達旅游集散中心?小隱建筑

 

首先是尊重, 在尊重的前提下探索突破和創新的可能性。在臨近城鎮、村莊的地 方,在生活習俗、 建筑形制、裝飾、 材質、色彩等方面,盡可能與周邊形成和諧 的建筑文化基調。 在遠離城鎮、村莊的地方, 我們更多是關注建筑與自然的關 系,讓建筑更好的融入自然環境當中,在此基礎上把地域文化的一些特質做一些 重點的表達,比如信仰、色彩、傳統元素等等。時代在不斷的進步,在尊重當地 的前提下,當地人也在希望與時俱進,介入一些當代的、新的理念和思想,能促 進相互的發展、進步、融合。  


邦達旅游集散中心和拉薩奔馳全球服務中心緊鄰城鎮, 盡可能的與周邊民居和當 地傳統建筑元素去呼應, 然烏湖營地、 怒江觀景臺遠離城鎮, 設計上更傾向當代, 與自然融合。


△ 然烏湖營地  攝影:存在建筑


32怒江觀景臺?小隱建筑.jpg


綠色建造


建設肯定就會有一定的破壞,設計策略上我們會從建筑選址、建筑介入大地的方式、建筑材料、建筑構造等多方面去思考“ 綠色建造”。不去破壞原有地勢和大樹是基本原則,在藏區小規模的草地、地被植物的恢復還是相對容易的, 但是種樹是非常困難的事情。所有項目我們都充分利用地形, 因地制宜,避免大挖大填,我們選擇鋼結構和預制裝配為主的建造方式,也是為了降低施工建造對環境的影響。  

 

例如,然烏湖營地選址在一片泥石流沖溝堆積而成的荒地上,建筑整體架空,一 方面是為了應對北側 G318 雨季的洪水,另一方面,是為了盡可能將土地還給自 然,種植草地和灌木,同時在旁邊上百畝荒地上植樹, 幾年過去樹木長成,營地已然處在叢林之中。  


△ 然烏湖營地選址泥石流沖溝  ?小隱建筑



342021年營地長大的樹木?小隱建筑.jpg

2021年營地長大的樹木?小隱建筑


有的項目位于比較荒涼的地方,建筑對環境的影響非常小,反倒是環境不太適合 建筑的發展,我們改造環境,植樹造林、發展果林經濟等等,以人力去改善和營 造一個更“ 綠色” 的自然環境。


怒江觀景臺矗立在一片荒漠懸崖之上,希望打造 G318 沿線極限挑戰的旅游地標,通過觀景臺衍生出更多旅游項目,發展當地經濟。為此政府在觀景臺北側規劃種植大規模的果林,數年以后, 這片荒漠定會被 綠蔭庇護。  

 

怒江觀景臺北側新種果樹?小隱建筑

經濟及市場效益


所有業主的需求基本都是一致的:生存和發展高原地區的發展離不開大家的參 與。然而,高海拔對人的身體機能和生理感受都有非常大的影響,很多商業活動 在這些地方都沒法開展,結合業主的資源一起探索適合項目的商業業態, 并研發 對應的產品是一個非常艱難的過程。 為了提高人們的活躍度,更好的感受高原生 活,建筑設計也需要更多的考慮人在高海拔地區活動的舒適性, 供暖、供氧、合理的交通規劃等


經濟、市場與建筑設計間是一個相互作用的過程,很大程度上經濟及市場效益會直接影響一個場所的活力。在正常的情況下,場所的吸引力決定了人們是否愿意參與進去,促進這里的經濟及市場。這時,一個好的設計方案對一個地方的發展有著非常重要的促進作用,這種作用力是以點帶面的,是高效的。建筑是服務于人的活動,人們是否愿意參與進去,直接決定了建筑場所的活力,而一個場所的活力很大程度上又決定了經濟及市場效益。


然烏湖營地?小隱建筑


然烏鎮人口 1496 人,共 133 戶。然烏湖營地落成后, 引入“ 農業電商”,為當地 村民提供了一個農特產品對外營銷的平臺,帶動貧困戶 60 戶,人均收益從 3 千元/ 年(工資收入)不到提高到 3.5 萬元/ 年(工資收入), 項目年扶貧分紅 400 萬 元,帶動周邊新建酒店 45 家,全面改善游客居住環境。怒江觀景臺目前已為當地 增加了至少 48 個就業崗位,就業收入超過 300 萬元/ 年。期待觀景臺落成后,能為區域旅游賦能, 為這片熱土的發展注入新的活力。  


然烏湖營地?小隱建筑






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