【第149期】深坑變酒店,滿滿黑科技:上海佘山深坑酒店

♦ 文編/李中興

近日,位於上海市松江區的「深坑酒店」主體結構封頂,再度引起了人們的關注。一間酒店建築的封頂,為何備受各方關注呢?上海深坑酒店被稱為「全球人工海拔最低的超五星級深坑酒店」,海拔負65公尺,坐落於上海市松江區佘山腳下一個深百餘公尺、周長一千公尺的採石坑內。這裡是日本人佔領中國半壁河山時,經過幾十年的採石,所形成的一個歷史上遺留的「傷疤」。 

根據規劃,酒店的客房都設有觀景露台,可直接看到對面西北側坑壁落差近百公尺、寬數十公尺的瀑布。瀑布旁,還有一個懸空玻璃觀景平台,可俯瞰深坑全貌,體驗人在景中遊、人在畫中走的奇妙感覺。對極限運動感興趣者,還可體驗刺激的遊樂項目。建成後的深坑酒店有370間客房,地上2層、地下17層、水下2層,最受矚目的就是水下的水底客房,你和水裡的游魚只有一層玻璃的距離,真有種住在龍王爺行宮的感覺。

據陸媒報導,該酒店工程總承包方是中國建築第八工程局有限公司(簡稱「中建八局」),由於深坑崖壁陡峭、斷面不規則、深度較深,且設計獨特,沒有任何類似項目施工經驗可參考,「中建八局」在承建初期面臨了前所未有的挑戰。到目前為止,為了建造「深坑酒店」,「中建八局」已取得5項發明專利、14項實用新型專利。

向地表以下開拓建築空間

作為世界上第一個建在廢石坑裡的五星級酒店,上海「深坑酒店」無疑是全球獨一無二的奇特工程,不僅將創造全球人工海拔最低五星級酒店的世界紀錄,而且其一反向天空發展的建築理念,遵循自然環境、向地表以下開拓建築空間也成為人類建築設計理念的革命性創舉。

「深坑酒店」地下至水面的建築依崖壁建造,各樓層客房建築平面兩側均為圓弧形曲線,中部的豎向交通單元將兩個曲線單元連成整體,兩側圓弧形客房單元沿徑向的豎向剖面也呈現不同的曲線形態。這樣一個充滿想象和神奇色彩的工程為建造過程埋下了「絆腳石」。

「難的」獨一無二

由於工程所在地為一個人工開採後形成的深坑,坑底最深處與地表高差達80公尺左右,且工程主體鋼結構大部分處於深坑之中,給現場構件運送帶來一定困難。再加上工程整體結構不規則,A區立面為雙向側傾,B區立面為單向側傾,此類結構在施工中存在著變形大的特點,影響結構整體受力和建築外觀。

在人員材料垂直運輸上也是個難點。由於坑頂坑底高差大,坑壁為懸崖,人員材料垂直運輸難度大,需要布置向下的人貨電梯,以滿足人員到坑底作業,材料向下運輸,但人貨電梯的布置方式困難。另外,混凝土向坑底輸送、坑頂地質情況複雜、爆破精度要求高等問題,也增加了「深坑酒店」建造的難度。

「深坑酒店」安全嗎?

深坑酒店的周邊是陡峭的岩石壁,防震是極其重要的問題。為了解決這個最重要的問題,設計團隊將地質勘測結果和酒店的工程結構設計輸入電腦,通過一系列模擬測試反覆檢查建築設計的強度和抗震性能,最終確保深坑酒店可抗9級以上地震。

因為酒店是在負80公尺的坑中建造,消防逃生需要自下而上,目前人類居住的空間裡未有任何案例可參照,一旦發生火災,消防車根本進不了礦坑,為了保證客人的絕對安全,要確保酒店任何一個陽台均與消防通道相連,這對空間布局的設計要求非常之高,是地上空間設計無法比擬的難度。

水往低處流是最基本的自然規律,在一個露天的深坑裡,如何防積水就成為一個突出問題,特別是人工景觀湖的湖面如何維持在一個安全的水位是個難題。設計團隊基於對上海歷史水文資料的研究,通過安裝一部抽水泵以確保每日湖中水位變化不超過500mm安全區間。

黑科技:化想象為現實

大多數工程中,施工單位要解決的是如何將人員和材料、設備向上運輸,而建造深坑酒店,則是解決如何將這些向下送到近80公尺深的泥濘坑底。由於坑壁具有弧度,酒店主體結構也被設計成沿坑壁的弧形。使用的是異形鋼,它的結構不規則,且處於深坑邊緣,運輸和吊裝難度都很高,有弧度的設計同時也對結構的整體強度增加了要求。

面對全新的施工要求,「深坑酒店」的建造也應運而生許多「黑科技」:

(1)77公尺深全勢能一溜到底混凝土輸送技術

深坑酒店建造在約80公尺的深坑內且坑壁陡峭,為解決混凝土向下輸送的難題,為了保證工程的進度、混凝土輸送量,以及保證深坑內混凝土輸送裝置的穩定性,除採用三級接力輸送技術,另採用77公尺深全勢能一溜到底混凝土輸送技術。

通過查閱資料、進行設計、運用ANSYS軟件進行模擬分析,通過試驗與數據結合進行緩沖阻尼裝置的調整,最終確定緩沖阻尼裝置、混凝土最佳配合比、輸送施工工藝等。

(2)異形斷面施工升降機裝置

深坑酒店異形斷面施工升降機系統解決了深坑酒店不規則、傾斜崖壁的施工升降機安裝問題。此裝置利用塔吊標準節作為施工升降機的附著結構,將施工升降機附著於塔吊標準節的兩側,很好的解決了向下超深77公尺施工升降機的安裝問題。

(3)混凝土向下超深77公尺三級接力輸送技術

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,一直是施工技術上的一大難點。

為了解決混凝土向下輸送問題,項目結合三維鐳射掃描的BIM技術,來模擬確定三級輸送系統(混凝土汽車泵+溜槽+混凝土固定泵)的最佳布置點,以及汽車泵的最佳位置、溜槽和固定泵的最佳位置。

(4)19公尺高梯田式大體積回填混凝土施工技術

為了解決在不規則基岩上的基礎施工問題,項目利用了BIM三維模擬技術,對回填混凝土根據不同標高進行了分層。

建築資訊模型軟體的應用

「深坑酒店」工程也開發了多個建築資訊模型(BIM)的應用,如三維鐳射掃描、放線機器人、模型整合協調、方案優化、節點優化、設計驗證、協同平台等。

為實現項目協同管理,「深坑酒店」工程採用基於廣聯雲的BIM為實現項目協同管理,將BIM模型數據,計劃數據,工程圖檔數據,質量安全數據等集成到一起,應用到相應的施工現場管理工作中。在BIM 5D軟件中依據三維模型計算材料需求量,生成計劃報表,導入到廣聯雲中的材料管理流程中,層層審核。針對現場施工質量生產管理,在施工中將質量問題錄入平台,指定責任人,跟蹤記錄整改情況,最後將整改後資訊錄入平台,使每個質量問題的整改流程能夠循環閉合起來。

深層地下空間資源的開發利用,已成為未來城市現代化建設的主要課題。而深坑酒店的建設,標誌著除了軌道交通、地下商業街,以及地下停車場等開發形式,中國大陸地下空間運用正向更加多元化與深層化方向發展。