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《中国建设报》报道:以技术创新雕刻“敦煌魅影”——广西建工一建敦煌莫高窟游客中心技术创新掠影
广西建工整理发布 2016-09-27 11:40:20

    工程剪影


    敦煌莫高窟是古丝绸之路上一颗璀璨的艺术明珠, 是具有世界影响的重要学问遗产,有着极其珍贵和特殊的历史、科学、艺术价值。因近年来游客数量猛增,莫高窟固有的旅游设施不堪重负,石窟内部环境也随之恶化。为此,建造一个新的游客中心便成为了必然之选。敦煌莫高窟游客中心项目选址突破了以往游客中心设置在景区大门或附近的窠臼,独创性地选择在距离莫高窟15 公里处的戈壁滩边缘,不仅有效解决了游客中心距景区过近造成游客过度集中、景区游览强度过大等问题,还充分借用了大漠戈壁、三危鸣沙、蓝天白云、祁连雪峰等自然环境景观为背景,既实现了游客游览控制有序、强度适宜,又实现了建筑“引景入园,为我所用”的建造理念。游客中心占地面积150 亩,主体建筑由游客接待大厅、数字展示厅、购物区、数字影院、球幕影院、办公用房和设备用房等组成,建筑面积约1.2 万平方米,东西长220米、南北宽110 米。该工程以独具韵味的新颖造型、先进的科技成果、全新的参观模式、完善的管理服务,以人为本的旅游体验,开启了洞窟艺术研究、保护和利用的新纪元,其工艺复杂程度在国内尚属首例。游客中心的建成,使莫高窟这一世界学问遗产文物本体和文物环境的真实性、完整性得到有效保护;最大限度地减少游客在洞窟内的参观时间,降低游客对洞窟造成的不利影响;有效提高莫高窟游客的承载能力,丰富游客的参观方式和内容,为实现敦煌莫高窟文物“永久保存、永续利用”的目标奠定了基础。 


    项目特色


    敦煌莫高窟游客中心形如流动的沙丘和“飞天”的裙带,取意戈壁沙丘和敦煌千年学问。因造型独特,该建筑中所有柱均为圆形柱、所有墙面均为弧形,屋面既有平面波浪形、双曲面凸鼓形,也有半球壳体和双曲面空间井字梁结构曲屋面,更有椭圆形状似沙漏按双曲抛物线上升变化的网格梁体系天井……这种全曲面钢筋混凝土特色艺术建筑形式,施工难度极大,是对承建者——广西太阳集团娱乐官方网站第一建筑工程有限责任企业(以下简称“广西建工一建”)——建设能力的一次全面检验。面对困难,广西建工一建集中优势,成立科技攻关小组和管理型QC 小组,围绕关键点、疑难点研讨对策,组织课题攻关,先后设立了26个科研项目, 成功应用建筑业“10 项新技术”中的9大项31小项,先后解决了全弧线、全曲面钢筋混凝土结构建筑形体设计施工与质量安全保证等一系列难题。接待大厅、采光井、数字影院和球幕影院等功能区域的结构形式国内罕见,无成熟建造经验。主要创新技术有: 规划创新、绿色设计、空间测量放样技术、大直径钢筋混凝土球壳穹顶屋面施工技术、无规则斜交网状井字梁双曲屋面结构施工技术、曲面现浇无梁空心(填塞聚苯板)楼板施工技术、双曲抛物线梁柱网格结构施工技术、自密实混凝土技术、多曲面钢板网抹灰吊顶施工技术及外墙新型防裂彩色装饰砂浆施工技术等。 


    获奖情况


    ?2009 年“蓝星杯”第五届中国威海国际建筑设计优秀奖


    ?2013 年中施企协科技创新成果二等奖


    ?2014 年甘肃省建设科技示范工程


    ?2015 年甘肃省建筑装饰工程“ 飞天奖”、中国建筑工程装饰奖


    ?2015 年“城建集团杯”第八届中国威海国际建筑设计大奖赛银奖


    ?2016 年广西壮族自治区“ 优质工程奖”


    ?获国家发明专利1 项,编制省级工法9 部,多项工法经鉴定达到国内领先水平,填补了国内同类建筑施工技术空白


    依托科技创新 铸造精品工程


    时任该项目项目经理、现任广西建工一建总工程师的谢鸿卫说,在5 年的建设过程中,广西建工一建遵循“适用、经济、绿色、美观”的理念,以自主创新节能环保的精神,克服了建设施工难度大、技术瓶颈多、千年古墓群阻扰及400 年不遇的特大洪涝灾害等困难,最终实现了几代莫高窟人期待的“永久保留,永续利用”的梦想。


    大直径钢筋混凝土球壳穹顶屋面施工技术


    游客中心的设计施工有其独特性和复杂性,难度相当大,而球幕影院便是其中的难点之一。游客中心球幕影院为标准半球形球壳体,球壳厚为0.35 米,球壳外直径26 米,其穹顶标高16 米,支模难度大、测量精准度要求高、底模需要一次支撑成型、钢筋需要随圆弧铺设绑扎、混凝土需要对称循环连续浇筑,具有相当大的施工难度。如何确保放模下料准确、安装拼接牢固、模板弧度圆滑精当、钢筋下料绑扎准确顺滑、外模板跟进及时且拼模牢固、支撑体系安全且稳定可靠、混凝土浇筑振捣密实、拆模后混凝土美观密实顺滑无交缝折纹等是球壳体施工过程中质量控制的难点和重点。为解决这一难题,项目部创新应用大直径钢筋混凝土球壳穹顶屋面施工技术,大直径球壳穹顶屋面采用钢筋混凝土结构型式,施工时采用支设整体球面底模+绑扎球壳钢筋+封外模的施工工艺,球壳内模一次组拼安装封至穹顶,外模则配合混凝土分层浇筑支设;沿球壳经线方向按弧度逐段顺弯搭接绑扎经向钢筋,按分层逐层向上绑扎纬向钢筋;混凝土分层对称循环浇筑,确保了施工效果。


    无规则斜交网状井字梁双曲屋面结构施工技术


    接待大厅俯视形状如一个两边收口收获鱼虾的渔网,又似一位仰卧的盛唐美妇微微隆起的小腹,施工难度极大。从工程施工角度看,接待大厅为大跨度双曲面空间井字梁结构体系曲面屋面,其井字梁方格为斜四边形曲面顶单元,每一个方格的规格均不同,呈现全部的单一性。为满足接待大厅大空间、多功能的使用要求,实现由洞窟内仰望穹顶满天窗的意象效果,其弧线型井字梁均垂直于屋面,四边的曲线弧形大梁则均为超大倒梯形截面,最大的截面为19X20米,成为施工中大体积混凝土和高大模板支撑支设的控制难点。项目部采用无规则斜交网状井字梁双曲屋面结构施工技术,完美解决了接待大厅施工中井字梁格单一放样并安装支设、确保梁底封模后的强度和刚度,找准并放好每一井格的曲面和屋面顶板弧形标高,超大截面倒梯形梁的支模和支撑牢固并确保其支撑强度和稳定性以及大体积混凝土浇筑易产生的温度应力裂缝等难题。日前,该技术获得了国家常识产权局的发明专利授权。


    曲面现浇无梁空心(填塞聚苯板)楼板施工技术


    在1#、2#数字影院、游客上车点下车点与建筑主体之间,有三处采用曲面现浇无梁空心楼板的屋面。现浇无梁空心楼板厚0.6 米,内置聚苯块减重分割,其施工难点在于屋面均为曲面结构,要解决聚苯块的固定问题,确保在混凝土浇筑过程中不上浮。经研究,广西建工一建创新应用曲面现浇无梁空心(填塞聚苯板) 楼板施工技术,利用AutoCAD 及空间测量放样技术,采用钢管扣件搭设空心楼盖模板支撑体系;在曲面钢筋混凝土楼盖结构中,采取埋置聚苯块内模,并在内模的纵横肋梁布置受力钢筋网片与楼盖板面、板底钢筋连接或筋焊接成整体;采取内模抗上浮措施,有效解决了模板支撑体系空间位置尺寸放测及曲面模板支设、聚苯块内模上浮、混凝土不密实、楼盖底面露筋甚至聚苯块内模裸露的问题。


    双曲抛物线梁柱网格结构施工技术


    游客中心的餐厅与办公用房之间,是椭圆形变双曲抛物线形状似沙漏又如漩涡的4#采光天井。其由30 根按椭圆形均匀平面布置的矩形柱围成,柱沿高度按曲线到双曲抛物线变化上升,至屋面处又高度不一但自然顺滑地外翻,与屋面融为一体。柱之间有11 条环形矩形梁把柱连成一体,成为网格梁柱体系结构。环形梁随柱体竖向的曲线变化而逐渐变化,始终与柱相正交,呈斜环状。针对该采光井结构,项目部采用双曲抛物线梁柱网格结构施工技术,首先放测出梁柱网格结构的水平投影位置,按位置搭设矩形柱外底模支撑系统,并逐段放测矩形柱的标高,利用模板(夹板) 自身弹性自然弯铺成型为矩形柱的外底模。绑扎矩形柱钢筋,形成柱钢筋骨架,然后按顺序逐层支设每道环梁底模板,依次绑扎每道环梁钢筋,依次支设每层矩形柱另三面侧模,依次分层浇筑每道环梁及每段矩形柱混凝土……如此逐层完成曲面梁柱网格施工,有效解决了环梁曲线竖柱间的方格放样拼装、准确寻找不同标高处的漩涡位置、不同标高处环梁与竖柱的正交模板支设和外侧工作面的搭设跟进衔接等施工难题,保证了工程质量与效果。


    外墙新型防裂彩色装饰砂浆施工技术


    在施工中,为了使建筑表现出与戈壁气候环境相适应的装饰效果,项目部改变思路,将以往在装饰面层涂刷颜料改为在材料内部掺加颜料,以保证色彩与自然环境的一致性。同时,为了避免表层石子脱落以及具有更加自然的效果,将石子作为填料与胶凝材料混合使用,然后通过洗刷工艺将石子露出,石子与外装饰面融为一体,取得了很好的效果。此外,在施工过程中,广西建工一建还创新性地应用了超大截面倾斜倒梯弧形拱梁施工技术、屋面不规则倾斜弧形混凝土装饰悬挂板施工技术、不规则倾斜弧形剪力墙施工技术、球面状金属阳极氧化蜂窝铝板屋面系统施工技术和多曲面钢板网抹灰吊顶施工技术等先进的工艺技术,高标准、高质量地完成了设计目标。广西建工一建以时代工匠精雕细琢的大家风范, 积极开发应用新技术, 坚持技术创新、管理创新, 不断提高科技成果转化率,不仅成为了同行业企业竞相学习的榜样,同时也受到了各方的广泛赞誉。


(一企业 余宏超 梁兵 刘政洲)


中国建设报报道

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