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  • 不可能完成的項目是如何完成的?—巖土感悟(45)

    2020-10-10 15:33  來源:巖土網  閱讀:2492
    上一篇感悟以一組工地照片,記錄了長沙冰雪世界-這個被國際探索頻道Discovery稱為“不可能完成的項目”的蛻變歷程,有同行問我,能不能更多地透露她的設計、勘察和施工,甚至有人問,上海松江世茂天馬深坑酒店早已建成營業,二者有何不同呢? 敝帚自珍不是咱巖土人的風格,盛情難卻,將手上的資料再做一番整理,部分借助度娘的魅力,盡可能讓同行們了解這個不可能完成項目的完成過程,同時,也借論壇一角,為我院70周年院慶獻上一份薄禮與祝福!

    湘江西岸,大王山麓。

    岳麓區坪塘鎮山塘村~獅峰山村地段。

    擬建場地原為湖南省新生水泥廠采石場,西鄰坪塘大道、北接清風南路。

    圖片未命名


    這個巨大傷疤向歡樂城蛻變的契機從何而來呢?

    2007年,長沙被國務院批準為“全國資源節約型和環境友好型社會建設綜合配套改革試驗區”,大河西先導區成立,坪塘鎮成建制劃入岳麓區。

    2009年,新生水泥廠伴隨“產業退出,淘汰落后產能企業”發展轉型而結束其歷史使命。

    2013年,華東建筑設計研究總院在奧地利藍天組設計事務所的概念設計基礎上,從建筑方案開始,對項目進行全過程的原創設計,將建筑與山體、礦坑有機結合,巧妙地將其蛻變為新的城市地標。

    根據設計創意,項目依托廢棄礦坑建造,為大跨度重載巨型鋼混組合結構。主體結構以拱的形式傳力,三邊支撐于平臺上呈凸字形的坑壁上,主要由坑壁巖體承受結構豎向荷載和水平作用。

    整個建筑共6個標高樓面,分別為-10m、-5m、0m、5m、10m、屋面曲面。其中-10m及屋蓋為主要受力結構。

    圖片未命名

    冰雪世界主要功能位于-10m標高平臺以上,平面近似一個150mx300m的橢圓,中部有一個直徑約50m的圓洞。-10m樓面利用礦坑三邊支承的平面布置大跨度主結構,用作室內冰雪世界場地。 屋面標高25m~30m不等,采用空間桁架結構,在中間部位漸變成漏斗形曲面,穿過-10m標高支撐在深坑底部。

    圖片未命名

    冰雪世界主要由深坑坑壁巖體承受結構豎向荷載和水平作用。礦坑巖體邊坡在靜力荷載及地震作用下的整體穩定、位移等是否滿足安全需要將成為結構方案是否合理可行的關鍵。而這一切,必須依賴于客觀、準確、可靠的巖土工程勘察成果。

    這個任務,幸運地落到了有著70年歷史,與長沙城市建設共命運、同發展的長沙市規劃勘測設計研究院肩上。

    20132019年,歷時6年多,我院的勘測團隊遵循初步勘察、詳細勘察、施工勘察(補充勘察)的基本次序,采用地質調繪與資料收集相結合、傳統方法與新技術相結合、宏觀分析與微觀測試相結合、物探與鉆探相結合、現場試驗與室內實驗相結合、定性評價與定量計算相結合的方法,全過程服務于工程建設中。與建設、設計、施工、監理、檢測、監測等單位一道,齊心協力,終于將這一逆天工程奉獻于世人面前。

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    勘測過程中,主要采用手段和技術如下:

    1)應用高頻大地電磁測深和低頻地質雷達勘探,對工作區的巖溶及斷層分布進行了地球物理探測,初步查明了場地覆蓋層厚度、巖溶分布、節理裂隙發育程度。

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    2)應用“數字攝影勘察編錄及三維可視化關鍵技術”,有效解決了人工無法直接開展地質調繪的高陡邊坡勘察編錄的難題。

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    3)通過鏡下鑒定和 X射線衍射分析,測定了巖體巖石的組成礦物及含量,主要礦物的產出形式及巖石結構構造,為巖體工程性質評價提供了微觀判據。

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    4)采取鉆探、物探、原位測試、水文地質試驗和室內實驗分析,查明了場地巖土類型、厚度、分布與工程特性,查明了不良地質作用類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度,提出了工程措施與建議。

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    (5)進行了邊坡巖體結構面抗剪強度試驗,軟弱夾層抗剪強度試驗及斷層破碎帶的直剪試驗,獲得了邊坡加固設計的相關指標。

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    6)采用“無人機航空攝影+三維激光掃描技術,對非拱角區礦坑進行了影像和空間信息采集,構建了礦坑實景三維模型。

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    邊坡支護設計單位為了獲得坑壁邊坡巖體長期穩定性評價,利用FLAC3D建立模型,建立了數值計算模型,得到了不同地震作用組合下的巖體安全系數,提出了處治措施與建議。

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    施工單位為了將設計構想變成現實,采用了大量新技術,攻克了眾多工程難點——

    1)開發了深孔、預裂、淺孔”相結合的微擾動控制預裂爆破工法;

    2)創造性地采用了嵌巖獨立基礎巖石基坑切割的施工技術;

    3)形成了復雜巖溶地質條件下超長錨索的預處理逐級跟管鉆進成孔施工技術;

    4)創新大落差溜管輸送工藝,突破了混凝土向下輸送離析等技術難題;

    5)采用了三維掃描、雷達成像、BIM建模等多元信息化技術等。

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    有人問,上海松江區不是利用礦坑已建成了世茂天馬深坑酒店嗎?長沙冰雪世界的規模與地質條件與它有何不同?

    因為機緣巧合,我有機會了解到世茂天馬深坑酒店的規模、地質巖性及勘察、設計情況,簡述如下:

    天馬深坑酒店原是一個有60年歷史的橢圓形采石坑。上寬下窄,坡度陡峭,坡角約為 80度??娱L約 280 米、寬約 220 米、深約 70 米,面積3.68萬平方米左右。坡體組成巖性單一,為上侏羅統黃尖組中偏酸性火成巖(安山巖),其巖土問題的關鍵在于邊坡巖體的堅硬程度、完整程度、結構面結合程度、結構面產狀和邊坡穩定性。

    圖片未命名

    長沙冰雪世界的前身是坪塘新生水泥廠開采50多年的礦坑遺存,形似橢圓,長軸約500米、短軸約400米、深愈100米,巖壁坡度 80度至90度,面積近18萬平方米。

    場地地貌單元為湘江Ⅱ級階地,地層組成相當復雜,覆蓋層由人工填土、第四系沖積粉質黏土、圓礫、卵石,殘積粉質黏土組成,基巖為泥盆紀石灰巖,斷裂及巖溶強烈發育。其巖土工程重點除了邊坡巖體分類外,還涉及到厚層人工填土對地震效應的影響,強烈發育的巖溶不良地質作用對邊坡支護與建筑物基礎選型與施工影響,地下水的處治等。

    圖片未命名

    正因為如此,有人形容長沙冰雪世界項目“施工難度超過世茂深坑酒店,鋼結構建設難度超過鳥巢”。

    這是一個挑戰了許多行業頂尖設計和建造難題的工程。

    這是國家城市修復、生態修復雙修項目的典范。

    它的每一項技術應用與創新,都滲透著參與者們的工匠精神與智慧。

    親愛的朋友,當你攜手愛侶在歡樂雪域飛馳的時候,當你牽著孩子,在歡樂水寨盡情嬉戲的時候,當你陪著老人欣賞著阿爾卑斯風情,聆聽雪域水寨的歡歌笑語的時候,你可曾想起勞動者們的汗水、現代科技的魅力?可曾由衷地為這些工程的藝術所服膺?進而向這些藝術的工程建設者們致敬,從心底、從靈魂深處?

                                              初稿于2020830

                                              定稿于20201010

    主要參考資料

    [1]奧地利藍天組&ECADI.從長沙大王山冰雪世界概念設計到湘江歡樂城的落成。teamSKY 建筑時刻 2020-07-14.

    [2]百米深坑變身冰雪秘境!中建五局湘江歡樂城項目開園了。中建五局,2020-07-11.

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    我有話說

    全部評論(1)

    • fs3357發表于 02月22日 06:54這家伙很懶,沒有個性簽名!
    • 頂尖設計和建造難題
    點評:

    彭柏興

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    博士高工注冊巖土工程師
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