钟才根;朱世彬
【摘 要】天马山深坑酒店作为入选世界建筑奇迹之一,除了令人惊奇的建筑方案,工程在解决施工难题过程中所采用的一系列施工新技术,同样有值得称道之处.本文试图通过对工程建设过程中深坑施工垂直运输方案、混凝土超深运输技术、异形结构测量控制等施工技术以及放线机器人、激光扫描、BIM协同等新技术应用的介绍,为类似工程问题提供参考. 【期刊名称】《建设监理》
【年(卷),期】2017(000)011
【总页数】5页(P24-27,42)
【关键词】深坑酒店;垂直运输;异形结构;测量控制;激光三维扫描;BIM协同
【作 者】钟才根;朱世彬
【作者单位】上海同济工程项目管理咨询有限公司, 上海200092;上海同济工程项目管理咨询有限公司, 上海200092
【正文语种】中 文
【中图分类】F407.9
在建中的天马山深坑酒店位于上海市松江区天马山麓。项目占地面积为 105 350 m2。建成后由一座五星级酒店及相关附属建筑组成，总建筑面积为 62 171.9 m2。建筑物共有19 层，其中坑内 16 层(包括水下 2 层)，坑上 3 层(±0 以上 2层，坑上裙房地下室 1 层)。
深坑所处围岩为安山岩，母岩质地优良，是日本侵略时期形成的采石坑，经常年雨水汇集而成为深潭。深坑近似圆形，面积约 36 800 m2，其东西向长度为 280 m 左右，南北向宽度为 220 m 左右，最大深度 80 m 多。深坑崖壁陡峭坡角约为 80°。 深坑酒店建筑方案设计者为迪拜帆船酒店的设计师Martin Jochman 带领的阿特金斯团队。“深坑酒店”和“帆船酒店”同时入选世界十大建筑奇迹，曾被美国国家地理频道《世界伟大工程巡礼》连续跟踪报道。
工程建设主要参与方：
建设单位——上海世茂新体验置业有限公司；
方案设计——阿特金斯建筑事务所；
地质勘察——上海地矿工程勘察有限公司；
建筑设计——华东建筑设计研究院有限公司；
施工总包——中国建筑第八工程局有限公司；
监理单位——上海同济工程项目管理咨询有限公司。
在深达 80 m 的深坑中建造酒店，无论是设计建造过程还是建成后的使用管理，特别是包括消防、防水、抗震等本身难度较高的问题，因为没有先例可循，
均是设计的难点问题。设计方案也几经反复调整，从2008 年开始酝酿至 2012 年初才进入实施阶段。
本文仅从监理视角对施工阶段需要解决的主要工程难点及解决方案作简单的解析。
本工程主体位于采石深坑内，建筑用物料是从地面向坑内运输。由于坑深、崖壁陡峭，坑范围有限，显然不可能修建通向坑底的道路。而建筑需用的物料仅主体结构阶段就需用混凝土 54 431 m3，钢筋 3 689 t，钢结构 6 846 t，以及施工用模板 60 375 m2，木方 905 m3，钢管 10 000 m 等。所以，需要建立物流系统将人员、材料运至坑中施工场地。但建立物流输送系统有以下难题。
(1)在临空崖壁边布置塔吊无先例可循，崖壁为不规则形状且存在局部风化，塔吊位置选择除了考虑物料覆盖范围，重点还要考虑塔吊基础和附着支架的受力点处围岩的稳定性。
(2)国内外也没有先于建筑物而安装的施工升降机。而若要附着于 80 m 深、坡脚约 80°的不规则崖壁要解决困难较多。
(3)混凝土需要沿陡峭不规则崖壁向下输送 80 m，再水平输送约 200 m，难以用常规方法实现。
酒店是百年大计，其建设和使用期间应在任何情况下确保围岩稳定。故需对已风化的岩体
及竖向节理较发育的部分崖壁进行爆破修整并喷锚加固。因坑深、坡陡、岩石硬度高，又没有自然作业面可利用，爆破时又不允许对应保留原状岩体及产生扰动。因此，爆破作业、喷锚作业是本工程施工难点之一。
(1)坑底基岩及岩壁起伏不规则，基础混凝土用量大，模板支设异形多变，施工难度大。
(2)80 m 不规则深坑内进行重型钢桁架吊装的安全风险问题。
(3)本工程竖向受力构件主要为钢管混凝土，且不少为斜柱，分隔节点多，如何确保钢管混凝土的质量，富有挑战性。
(4)建筑物整体形状为双曲面异形结构，其钢结构安装测量控制也是施工难点问题。
本工程施工方中建八局，采用了多种先进辅助手段以帮助解决施工中的一些难题。监理为了能够准确判断，也进行了认真的消化和学习。现简述之：
3.1.1 三维激光扫描
本工程使用了三维激光扫描仪，其目的是生成崖壁和钢结构三维空间的数值网格模型，能
在多种软件中输入使用，为深化设计和施工组织提供依据。
3.1.2 放线机器人
本工程使用了天宝放线机器人，其目的是用来对崖壁爆破埋设点和结构主轴网的快速精确定位。
3.1.3 BIM协同平台
本工程采用了基于广联云的 BIM 施工管理平台，将 BIM模型数据，计划数据，工程图档数据，质量安全数据等集成，与 Project 数据互通，应用到相应的施工现场管理工作中。平台上 PC 端与移动端数据连接互通，通过 iPad 等移动设备，可方便查看图纸和质量问题等项目信息，便于指导现场施工。
3.2.1 塔吊方案
本工程物料需要从地面向坑内输送，物流量大，塔吊布置对施工极为关键。
制定方案前，对崖壁风化岩石进行钻芯取样，确定风化岩石的物理力学参数。
施工单位采用 Abaqus 建立深坑三维有限元模型，计算不同形式塔吊基础其荷载对崖壁稳定性的影响。经计算比选，选定塔吊类型为 QTZ400(7052)，塔吊基础布置在距崖边 9 m，基础桩长 6 m。综合满足了施工需要和崖壁围岩稳定要求。
3.2.2 施工升降机
由于崖壁坑脚倾斜角度约为 80°，坑顶与坑脚水平距离长达 21 m，常规施工升降机难以附着在崖壁上。经反复论证，最后采用了施工升降机附着于塔吊标准节上，在塔吊标准节两侧各安装 1 台施工升降机，与塔吊共同形成结构体系。塔吊标准节则通过支撑架和锚索附着在崖壁上，在塔吊标准节与坑顶之间安装人行钢结构走道(见图3)。
这种创造性的垂直运输形式很好地解决了深坑酒店施工时的物料运输问题。
3.2.3 混凝土超深输送技术
混凝土输送技术直接攸关工程质量。因深度和场地条件限制，本工程采用了“三级接力输送”和“一溜到底”输送两种技术。
通过现场多次试验，当混凝土到场坍落度为 210±10 mm，粗骨料粒径为 5 mm～20 mm，砂率为 0.47±0.01 时，混凝土向下超深 80 m 三级接力输送能顺利进行，且输送至坑底混凝土不会出现离析，混凝土强度满足要求。三级接力输送技术成功地应用于深坑酒店的混凝土超深输送中，其完成的 C25 回填混凝土，还有 C35、C50 结构混凝土，经检测均为合格。
由于场地限制，另外部分混凝土采用一溜到底输送方式。一溜到底装置主要由坑顶受料斗、溜管主管、溜管支管、缓冲装置、支撑钢架及坑底固定泵组成(见图4)，主溜管整体长超过 80 m。经现场试验，通过主溜管中及溜管底部设置缓冲装置可将管底混凝土速度降至 9 m/s，同时控制混凝土坍落度在 210±30 mm 范围，混凝土超深向下一溜到底可顺利输送，且混凝土各项指标均能满足要求。经检测，实际完成输送的混凝土各项指标也达到要求。
使用放线机器人精确定位爆破点，对爆破前后崖壁进行三维激光扫描,计算爆破量。
为解决崖壁加固施工操作面的问题，施工单位在接近坑底设计了 1 层 20 m 高落地脚手架。再以上部位则采用 3 层(每层 16 m)高悬挑架，悬挑架各立杆支承于 18 号工字钢上，
18号工字钢钻孔入岩 5 m，悬挑 4 m(如图5 所示)。
崖壁加固采用了预应力支护锚索，硬岩用支护锚杆，崖壁挂网喷浆，破碎带则采用固结注浆、边坡排水系统等技术和措施。
本工程原设计建筑基础为坑底嵌岩基础，但由于坑底地形复杂，爆破难度高、代价大。为避免爆破对已加固崖壁的影响，经论证设计调整为坑底回填混凝土基础，采取大体积混凝土平后，再做两层箱型基础。依据坑底形状混凝土基础形成梯田式，其最高处为 19 m，总长约 200 m，共分 12 个不同的台阶高程，混凝土总方量约 12 000 m³。
