高海拔森林環(huán)境中的民居施工

丁俊濤 韋人杰

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

某偏遠地區(qū)小康示范村是援助西藏地區(qū)建設(shè)的重點項目之一，該工程建設(shè)旨在助力高海拔農(nóng)牧民扶貧搬遷，改善居民生活條件，致力于將項目打造成住房生態(tài)、生活便捷、山水文化、特色鮮明的現(xiàn)代生活區(qū)，通過采用落地化的施工技術(shù)和精細化的資源信息統(tǒng)籌，體現(xiàn)高標準的建設(shè)速度、管理水平和質(zhì)量要求[1-2]。

1 工程概況

某高海拔地區(qū)小康村項目位于西藏自治區(qū)日喀則市某縣原始森林地帶，場地四周環(huán)山，東鄰河道，西鄰某公路。本工程占地面積25 426 m2，總建筑面積6 556.6 m2。項目主要由28棟單體住宅（其中1套為教師宿舍），游客服務(wù)中心、文化中心、幼兒園、派出所、村委會、衛(wèi)生室及小學(xué)教學(xué)點等配套公建組成。本工程28戶民居住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計采用“筏板基礎(chǔ)＋冷彎薄壁型鋼體系”，2棟公共建筑則采用“杯型筏板基礎(chǔ)＋重鋼框架體系”。

2 項目建設(shè)特點、難點分析

2.1 項目地理位置偏遠，水電、通信配套落后，規(guī)劃與施工存在極大難度

1）擬建地點三面環(huán)山，東鄰河道，總體上地勢由北向南、由西向東呈緩坡形式降低，地表相對高程一般為2 072.78～2 088.75 m，南北側(cè)相對高差約24.07 m，場內(nèi)地質(zhì)條件以塊石、卵石為主要分布，地基密實度較差（圖1）。

圖1 項目踏勘實景

2）建設(shè)地點周邊無給水、排水、電力、通信等配套設(shè)施，紅線外道路建設(shè)尚不成熟，資源組織調(diào)配和安全文明施工落地難度大，建設(shè)過程非常棘手。

3）建設(shè)地點位于邊遠地區(qū)，相關(guān)水文、地質(zhì)、氣象成果尚不成熟，需要在各種未知的環(huán)境條件下，確保防水、防潮、保溫、隔聲、節(jié)能環(huán)保等各類用戶體驗功能，兼顧項目緊湊的施工周期，打造示范性的藏式風(fēng)情的小康村。

2.2 環(huán)境因素不穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象頻發(fā)

本工程所處原始森林地帶，每逢冰雪融化初期和雨季，伴隨河水水位頻繁劇烈的增減和沖刷，項目建設(shè)唯一主干公路沿途頻繁出現(xiàn)山體滑坡、泥石流、道路塌陷等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。在這種特殊環(huán)境下，要全力推進項目建設(shè)，不僅要做好紅線內(nèi)的安全生產(chǎn)管理，還需時刻關(guān)注紅線外的一切事故誘因和動向，同時要周全地策劃應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，充分落實救援應(yīng)急物資（圖2）。

圖2 孤石滑坡實景

2.3 房型要求、景觀綠化、產(chǎn)業(yè)支撐等多方面需要深入調(diào)研

本工程為EPC總承包項目，工程規(guī)劃初期所面臨的最大難題是對西藏自治區(qū)的建設(shè)標準、藏族群眾的生活習(xí)性及如何支撐當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)建設(shè)等方面較陌生，房型要求、景觀綠化、產(chǎn)業(yè)支撐等多方面需系統(tǒng)排摸和深入調(diào)研。

3 用戶反饋式深入調(diào)研

實施過程中，通過成立專項調(diào)研小組，深入藏族群眾家中，進行“體驗式”的入戶調(diào)研，明確住戶的相應(yīng)需求，采集住戶的各種生活細節(jié)，堅持“宜農(nóng)則農(nóng)、宜牧則牧、宜游則游”的建設(shè)理念，依托各地資源稟賦和邊境地區(qū)自身實際發(fā)展的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，以產(chǎn)業(yè)建設(shè)共同推動融合發(fā)展。戶型與建筑功能方面，提前繪制戶型圖，通過深入上百戶擬搬遷的藏族群眾家庭，對各住戶的實際需求和意見形成如下成果：

1）廁所可以采用水廁，并配置馬桶。淋浴間內(nèi)洗澡設(shè)備均需要設(shè)置。二樓可不布置廁所。

2）廚房一般使用煤氣罐。

3）餐廳、客廳傾向藏式風(fēng)格，其余可傾向漢式風(fēng)格。

4）陽臺、院子、閣樓、屋面等布置均合適。

5）院子入口希望足夠?qū)掗煟晒┸囕v駛?cè)搿?/p>

6）爐子及空調(diào)等采暖設(shè)備可預(yù)留管線洞口，后續(xù)由居民自行安裝。

7）墻面有足夠承載力，可以掛裝飾物件。

8）一樓地面采用瓷磚，二樓地面采用木地板。

9）陽臺需有足夠的采光，可不布置陽光棚。

10）圍墻建議2 m高，對飾面無特殊要求。

藏式元素方面，專項小組通過調(diào)研走訪某縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的本土建筑特點，確定以藏紅色、乳白色及深黃色等三個主要色調(diào)作為建筑外觀的基調(diào)。之所以以此三種顏色為主色調(diào)，離不開歷史人文和宗教信仰對西藏人民長久的影響，如象征著吉祥如意的白色、象征著莊嚴的紅色，往往作為建筑的底色展現(xiàn)，而黃色則常常以輔助色，出現(xiàn)在屋檐、窗檐及各種花紋線條之上；而在取材方面，本土較老舊的藏式建筑用材大多就地取材，選用原石、磚瓦砌筑而成，其外觀表現(xiàn)陳舊，抗震、保溫、防水等性能較差，卻極具藏式風(fēng)格；而近代建成的藏式建筑，往往采用混凝土現(xiàn)澆和真石漆的形式，經(jīng)高原地區(qū)強烈的紫外線長期照射，建筑外觀多處出現(xiàn)開裂、脫皮等通病，后續(xù)呈現(xiàn)效果不佳。專項小組通過對建筑色彩、取材用料等方面的優(yōu)、劣勢對比，形成較有成效的數(shù)據(jù)資料，為后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)體系比選作了重要鋪墊（圖3）。

圖3 某鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑外立面取景

景觀綠化方面，按照“由近及遠”的考察調(diào)研路線，首先排摸擬建地點周邊原始森林內(nèi)生長的植物綠化。經(jīng)實地踏勘和考察發(fā)現(xiàn)，擬建場地周邊原始森林內(nèi)遍布較多云杉、冷杉等松科類喬木，其主要特點在于擁有較強的耐陰性和耐寒性。森林更深處則發(fā)現(xiàn)較多側(cè)柏、圓柏等針葉植物，此類植物通常全年常青，結(jié)球果并具針狀葉以適應(yīng)高原地區(qū)大幅度氣候溫差的變化，通過匯總歸納這些植物的特征特性，作為此次綠化工程苗木品種選取的根基。后前往拉薩、日喀則等市級地區(qū)的各大苗木市場考察苗木的品種、品相及供應(yīng)能力，結(jié)合縣域本土特色優(yōu)勢苗木樹種，最終形成景觀提升改造方案。

經(jīng)對西藏自治區(qū)各大綠化市場的資源情況排摸，諸如金葉榆、白榆等榆科類落葉喬木，香花槐、紅葉紫葉李等薔薇科落葉喬木，柳樹等楊柳科植物均可用于小康村項目建設(shè)，此類植物均屬耐寒、耐陰且適應(yīng)性較強的品種，但因本土苗木市場普遍不具備冠徑、胸徑、高度達標的綠植，故從內(nèi)地市場，如四川、重慶、西安等就近地區(qū)采購運輸至現(xiàn)場培育，而諸如冷杉、云杉、側(cè)柏、圓柏等松科類、針葉類苗木，則可從本土市場采購（圖4）。

圖4 項目建成實景

4 結(jié)構(gòu)體系技術(shù)經(jīng)濟比選

4.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)比選

本工程所處地質(zhì)環(huán)境是以第四系全新統(tǒng)沖洪積成因的卵石層構(gòu)成，巖性組成為漂石、卵石、塊石、碎石、角礫以及少量砂質(zhì)粉土、中細砂土，地質(zhì)特征主要表現(xiàn)為地基承載力高，但壓實度不足，且該區(qū)位環(huán)境處于地震高發(fā)地帶，故基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的整體穩(wěn)定性成為重點關(guān)注的要素。

通過對常見幾種基礎(chǔ)形式（條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)）的分析，具體從施工周期、施工工藝、結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性及成本投入等幾個維度進行比選，最終確認適宜本工程住宅和公建單體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（表1）。

表1 3種常見基礎(chǔ)形式對比

通過比選發(fā)現(xiàn)，整澆筏板基礎(chǔ)在環(huán)境適應(yīng)性、穩(wěn)定性、施工周期、施工工藝和成本方面，均優(yōu)于條形基礎(chǔ)和獨立基礎(chǔ)，尤其在此類密實度較差的地質(zhì)條件下，筏板基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性成為了比選的重點。通過計算分析筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)周期、振型方向以及位移比，進一步證明了筏板基礎(chǔ)的可行性和優(yōu)越性。

4.2 杯型筏板基礎(chǔ)的模板安拆工藝

本工程創(chuàng)新設(shè)計了新型杯口模板安裝裝置，所要解決的技術(shù)問題在于通過對杯口部位模板水平向與垂直向的有效限位，精確控制杯口基礎(chǔ)的混凝土施工質(zhì)量。

1）水平方向限位。利用2根木楞與杯口模板連接為一體，形成類似“轎子”狀的模板裝置，通過對木楞的固定防止?jié)仓^程杯口模板的水平位移；同時，木楞兩側(cè)設(shè)置鋼筋固定限位（圖5）。

圖5 水平方向限位示意

2）垂直方向限位。杯口模板底部設(shè)置馬凳筋，以控制杯口模板的插入深度，并可根據(jù)實際情況于木楞上堆積適當(dāng)荷載，避免混凝土澆筑時模板上?。▓D6）。

圖6 垂直方向限位示意

3）整體脫模裝置與方式。杯口模板外包裹鋼筋籠，貫穿杯口頂部并與模板連接。鋼筋籠有利于杯口模板脫模時的均勻受力，可將杯口模板整體脫離混凝土，保障杯口模板不受損壞。而拆模時可在杯口上方搭設(shè)簡易三角支撐架，通過拆模支架上的手扳葫蘆將鋼筋籠和杯口模板拉起，實現(xiàn)整體脫離混凝土（圖7）。

圖7 杯口模板拆除示意

4.3 上部結(jié)構(gòu)比選

本工程通過結(jié)構(gòu)體系比選，綜合考量各體系在工期、成本、裝配率、抗震性能、環(huán)境適應(yīng)性等維度的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)、劣勢，最終確認住宅單體和公共建筑的結(jié)構(gòu)體系。

鋼結(jié)構(gòu)體系在生產(chǎn)方式、勞動強度、工期、抗震性能等方面，具有工廠制作、現(xiàn)場安裝、主要依靠機械、工人勞動強度大幅降低、工期短、抗震性能好等優(yōu)勢，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系（磚混或鋼筋混凝土）主要依靠現(xiàn)場直接施工，勞動強度大、工期長且較受天氣影響，抗震性能也差于裝配式。為此，確定采用鋼結(jié)構(gòu)體系，并對純冷彎薄壁、鋼框架＋冷彎薄壁、鋼框架＋條板這3種鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系進行對比。通過對比，純冷彎薄壁安裝作業(yè)方式主要為干作業(yè)，基礎(chǔ)形式簡單、工期最短、造價較低，而鋼框架＋冷彎薄壁的結(jié)構(gòu)形式雖然作業(yè)方式也為干作業(yè)，但是基礎(chǔ)形式復(fù)雜、含鋼量及造價較高。而鋼框架＋條板的結(jié)構(gòu)形式主要為濕作業(yè)，工期較長，雨季影響大，造價比冷彎薄壁體系高。

結(jié)構(gòu)比選的考量重點在于工期風(fēng)險和屬地建設(shè)要求的契合度。擬建地點位于原始森林地區(qū)，該地區(qū)自5月步入雨季，直至9月脫離雨季，考慮到該時間段為本工程施工的黃金階段，若采用過多的濕作業(yè)工藝做法，必然將造成較大的工期滯后風(fēng)險。同時，為契合西藏自治區(qū)關(guān)于小康村建設(shè)的要求，主張并大力推崇使用鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，故本工程舍棄傳統(tǒng)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的形式，最終確定以冷彎薄壁型鋼體系作為28棟住宅單體的結(jié)構(gòu)形式（圖8），2棟公共建筑則采用“鋼框架＋冷彎薄壁”的形式（圖9），選擇最合適的結(jié)構(gòu)形式。

圖8 住宅冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)場施工

圖9 公建鋼框架體系現(xiàn)場施工

該工程的鋼結(jié)構(gòu)冷彎薄壁型鋼體系在住宅建筑上的應(yīng)用，屬日喀則市首例。此類輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅體系，結(jié)構(gòu)構(gòu)件、裝飾面板材以及保溫防水材料均可標準化、定型化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量輕、質(zhì)量穩(wěn)定、裝配率高、配套性好，十分利于背景工程所處惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場拼裝。

冷彎薄壁型鋼體系在該工程的實際應(yīng)用，也真實反映了其施工速度快的特點。經(jīng)記錄考察，此輕鋼結(jié)構(gòu)體系的施工周期較西藏自治區(qū)慣用的混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)縮短1/3左右。在節(jié)能環(huán)保方面，住宅的鋼結(jié)構(gòu)部分可全部回收利用，內(nèi)嵌的建筑功能性材料也可大部分回收，建筑施工以干作業(yè)為主，垃圾輸出少，噪聲制造低，對本工程所處的原生態(tài)環(huán)境起到了較大的保護作用。

5 結(jié)語

在高海拔且極端惡劣偏僻的環(huán)境下策劃并精心組織施工，其過程是十分艱難的。小康村項目從無到有，從一片荒蕪到建筑林立而起。本項目的重心在于前期對各項建設(shè)要求的整合，在于化繁為簡、因地制宜地主導(dǎo)設(shè)計思想，在于“扎根當(dāng)?shù)?，融入地方”全面地排摸和學(xué)習(xí)西藏自治區(qū)的人文歷史、藏民的生活習(xí)性及各類資源市場的情況。

以內(nèi)地的規(guī)劃、設(shè)計、施工方式和思路來推進本項目建設(shè)，其結(jié)果往往是空洞且不具備說服力的。通過深入體驗式的入戶調(diào)研，真切感受擬搬遷用戶的生活習(xí)性和實際需求，能夠更高效、更優(yōu)質(zhì)地根除這一問題。本工程建設(shè)嚴格按照西藏自治區(qū)關(guān)于小康村建設(shè)的各項要求，緊緊圍繞“保障和改善民生，推進生態(tài)文明建設(shè)，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展”等核心理念，打造宜居宜業(yè)的全國示范性小康村，以舒適的居住環(huán)境、全面的配套設(shè)施，助力高海拔地區(qū)的農(nóng)牧民搬遷，讓搬遷群眾“住得下、能融入、可致富”。