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小隐建筑:高寒高海拔地区的当代建筑实践

小隐建筑:高寒高海拔地区的当代建筑实践
撰文:潘友才 | 编辑:李博超 | 校对:李博超 | 2022.03.15 00:23

 

人类本来默然,是意象说出话语。因为显而易见,唯有意象能与自然并肩偕行。

“Man himself is mute, and it is the image that speaks. For it is obvious that the image alone can keep pace with nature.”

——鲍里斯·帕斯捷尔纳克(Boris Pasternak)

 

又是一年即将远去,这一年我们仍在“新冠”疫情的裹挟中前行,突如其来的暂停键,我们思考着人与人、人与建筑的关系。建筑是否是冰冷的水泥盒子?是否只是人类避身的容器?或许,建筑也是从土地上生长出来的“大树”,是人类意识的居所。

 

 

技术难点

 

然乌湖营地是我们西藏项目中场地环境温差最大的一个,季节温差及昼夜温差都非常大。极端情况下,单日温差超过40度。这对建筑材料、建筑设备的选择带来非常多的限制。

 

然乌湖营地  摄影:存在建筑

除了温差,极端天气也十分影响正常施工时间安排。西藏大部分地区一年有超过5个月的冰雪天气,夏季突发的雨雪、高温、大风等恶劣天气,也使得一年中可以正常施工的时间非常有限。邦达旅游集散中心所在的邦达草原,每年10月底开始下雪,一直要到次年5月左右冰雪才能解封。 

 

建设中的邦达旅游集散中心  ©小隐建筑

由于西藏地形复杂,大部分地区道路崎岖、弯多弯急、隧道涵洞密布,泥石流、塌方等造成道路损毁的情况时有发生,这对施工材料和设备的运输带来非常大的影响。超过13米的建材几乎无法运达施工现场,大型施工设备如吊车、打桩机等无法运送,道路损毁和恶劣天气也会导致运输时间的不可控。

 

高海拔对施工人员身体体能也是一项非常大的挑战。然乌湖海拔3900多米,2016年项目开工不到半个月,第一波工人就集体撤场,怒江观景台海拔2800多米,仅做桩基础打孔工作就换了6波工人。很多低海拔地区的施工人员根本无法适应高海拔气候,这也导致施工人员的选择变得局限。另外,高海拔对一些施工工艺也带来非常大的挑战,如电焊、混凝土浇筑、金属板材的安装等。 

 

天路72拐  ©小隐建筑
怒江观景台项目地  ©小隐建筑

 

材料与结构

 

谈不上独创性的研究,大部分建造手段都是日常的,或是前人用过但被大众逐渐遗忘的,我们只是选择了合适的建造方式来解决问题。而关于施工建造的独创性,我们认为还是要依靠革命性的新材料研发才能得以实现。

 

考虑到高寒地区的温差极大,在进行建筑选材时,要避免采用变形系数大的板材作为建筑材料,这些材料容易受温差变化导致老化、变形、脱落的加剧。于此,应主要选用石材、木材、水泥制品、当地本土材料和一些变形系数小的金属材料。

 

施工工艺方面,要尽可能多的采用胶粘的施工工艺,而尽可能少采用水泥粘接的施工工艺。一方面高寒地区施工周期短,不利于水泥粘接施工,极大的温差和冬季冰冻会造成水泥粘接大量的开裂、剥落、脱落、碱蚀等。

然乌湖营地建筑主体为钢结构,外观主材经过多番周折,最后选定白色水泥纤维板、红色耐候钢板、现场筛选的卵石、废弃火车枕木等。项目建成后一度成为318国道沿线的标杆项目,在西藏地区颇具影响力。怒江72拐峡谷观景台现在还在施工,建成后会是西藏地区独具特色的体验挑战项目。其中一号观景台主体是钢桁架结构,从悬崖上出挑27米,外观主材是红色耐候钢板和进口SGP夹胶玻璃。

 

然乌湖营地  摄影:存在建筑
怒江观景台效果图  ©小隐建筑

邦达旅游集散中心,建筑主体也是钢结构,坐落在海拔4200米的邦达草原,外观主材采用白色陶瓷薄板、铝单板、当地片石、石板瓦等。拉萨奔驰全球服务中心紧邻文成公主剧院,远眺布达拉宫,建筑主体也是钢结构,外观主材是白色和藏红色陶瓷薄板、深灰色的高强度合金铝板。

 

邦达旅游集散服务中心效果图  ©小隐建筑
拉萨奔驰全球服务中心效果图  ©小隐建筑

在西藏这种交通运输不便、施工周期受天气影响非常大的地方,钢结构是非常理想的建造方式,现场施工量少、安装快捷、综合造价可控。这些项目的外观主材共同特性是耐候性好,施工工艺相对简单,简化现场操作,利于项目落地。考虑到地区特殊条件,合理的施工时间和施工工序规划,也可以避免冰雪期和突发恶劣天气给施工建造带来严重的不良影响,从而保证项目进度。  

 

然乌湖营地  摄影:存在建筑
然乌湖营地构造分析  ©小隐建筑

从这个角度来说,我们完成的不仅仅是狭义上的设计,更要从设计的角度先行考虑项目落地偏远地区受到的制约。在设计初期就要尽可能多地考虑到材料运输的问题,避免采用大规格的建材。高寒地区采用钢结构建造时,要特别注意结构构件的合理拆分,保证材料科学的力学性能前提下,将材料拆分为便于运输的尺寸规格。同时很多大城市常用的设备都很难送达,要考虑合理的施工措施和机械设备,以及考虑好替代的施工手段,确保施工建造的顺利开展。

 

怒江观景台效果图  ©小隐建筑
怒江观景台钢结构模型  ©小隐建筑
怒江观景台钢结构安装拆分模拟  ©小隐建筑

高寒高海拔地区对施工人员身体体能、心理承受都是非常大的挑战,因此需尽可能避免复杂的施工工艺。理性选择合理的工艺做法和施工措施,提前在项目地区做好各类施工咨询工作,避免盲目追求“高技”导致的“水土不服”造成资源浪费。

 

这些技术问题藏区的项目都会遇到,怒江观景台项目是非常典型的代表,这个项目几乎可以囊括藏区所有项目遇到的问题。怒江观景台项目从设计之初,我们就提出了“挑战”的理念,除了提供给游客关于“挑战”的体验之外,项目本身的设计和建造也是对高海拔地区工程建设的一次重大“挑战”。

 

怒江观景台效果图  ©小隐建筑

观景台选址在一处悬崖之上,与怒江落差110米,场地横跨260多米的怒江,且正好处于河谷风口,北岸紧临318国道,但南岸却没有道路设施,可达性非常差。从一开始的地形测绘、地质勘查开始,设计工作就困难重重。

 

为了营造天路72拐、怒江峡谷“险中求险”的西行体验,设计方案也做了非常大胆的尝试和挑战。我们后续做了大量的专项设计论证工作,地灾评估、风洞试验、TMD计算、悬臂钢结构施工模拟等,为后续的施工建造提供了足够的技术支撑。

 

建设中的怒江观景台  ©小隐建筑

同时,怒江观景台空气稀薄,含氧率低,常年伴随六级以上大风,两岸山体表层地质结构不稳定,雨季期间泥石流及落石现象时有发生,施工安全隐患极大。在观景台的建设过程中,我们和施工团队一起攻克了不少难题。

 

难题一:测绘和测量放线。由于项目建筑物、构筑物的分部横跨260多米的怒江,怒江南岸只有仅能单人通行的崎岖毛路,需手脚并用才能通行。前期虽然做了1:100的详细地形图,在实际测量放线时也困难重重。有些点位处于悬崖峭壁上,河谷的风非常大,无人机无法精准操控,只能选择RTK测量仪人工放线。同时,没有临时施工便道,只能绑安全绳悬吊在悬崖上开展测量放线工作。

 

观景台险峻的场地现状  ©小隐建筑

难题二:基础开挖。观景台位于天路72拐和怒江虎跳峡之间,特殊的地理位置导致大型机械无法通过。观景台地基采用桩基础,桩基础处于悬崖峭壁上的不同面层,无道路及平整施工面,条件限制只能选择人工水磨钻方式进行桩基施工。

 

桩基最深达35米,下部全部为岩石,而且岩层不断变化,多数岩层的岩石坚硬且密度很大,更换了市面上50多种钻头都无法达到钻孔需求。项目部送取岩石样品至重庆、山东等刀具厂家进行岩石分析,才配置出适合本项目的定制钻头。桩基础的施工历经半年之久,更换了6个施工班组,经过数百人的努力才得以完成。

 

悬崖边打桩的水磨钻群  ©小隐建筑

难题三:人员、设备和材料的运送。施工人员和材料在施工现场的转运也是一个难题。怒江南岸没有施工便道,施工人员需要驾车绕行几公里,从临时钢桥跨过怒江,再步行至施工点位,在海拔2800多米的条件下,工人从施工板房到达施工点位需要接近2个小时,来回耗费约4个小时(无负重的情况下)。

 

观景台基础为钢筋混凝土深桩基,主体为高等级钢结构,外观主材为混凝土、钢构件、耐后钢板、不锈钢、特种玻璃等。用于怒江南岸的材料虽然经过多次的设计拆解,但仍然非常重,单靠人力无法送到。一些中小型的施工机械(挖掘机、破碎机、空压机等)也无法到达南岸。

 

为此,项目部先搭建了临时跨江滑索,保障施工机械的两岸来往,后来又架设了货运滑索,保障施工材料顺利送达南岸。同时,通过多方努力,一台100吨吊车被送达南岸施工现场,并在怒江北岸搭建了60式塔吊。施工材料运达现场后使用吊车卸货,再使用塔吊转运至过江吊装平台。通过滑索送达对岸后,只得采用人工方式转运至各施工部位,前后需要至少4次转运。

 

跨江货运滑索  ©小隐建筑
悬崖边的塔吊和吊车  ©小隐建筑

难题四:混凝土浇筑。主要结构体系中,结构师禁止使用自拌混凝土,必须采用高等级商混以保证结构质量。距离项目地最近的混凝土搅拌站在八宿县城,相隔40多公里,车程时间为1个多小时。搅拌车无法到达怒江南岸,由于搅拌车太重,也无法通过货运滑索过江。

 

为此我们在怒江上搭建了150米左右的便桥,在便桥上铺设混凝土输送专用管道,将混凝土打到对岸。混凝土输送过程经常发生堵管的情况,发生堵管则必须在1小时内立即疏通,否则混凝土凝固,输送管道报废,需要切断再重新铺设新的管道。另外由于搅拌站距离太远,搅拌车运输过程耗费时间久,跨江的输送也非常复杂,所以每一车混凝土都需要争分夺秒,合理安排好整个运输和浇筑流程,稍有不慎,一车混凝土就废了。

 

跨江便桥  ©小隐建筑
输送管道进行跨江混凝土浇筑作业  ©小隐建筑

怒江南岸混凝土浇筑点位较多,部分悬崖顶部的少量栈道点位因输送距离太长,实在不能采用混凝土输送管直接浇筑,经结构师同意,我们采用自拌料方式工作,在满足质量要求的前提下,施工效率极低、进展缓慢。

 

自拌混凝土浇筑  ©小隐建筑

难题五:悬崖侧壁基础施工。观景台的跨江玻璃吊桥需要在悬崖侧壁进行隧道锚碇基础施工,隧道锚碇30米深,作业面距平台20多米高,下部便是涛涛怒江,机械没法到场,只能在悬崖上搭建脚手架组群,采用空压机风镐凿进。由于山体表层石头有风化松动的情况,施工过程中,山体上方常有落石掉落。

 

侧壁基础施工中搭建在悬崖上的脚手架  ©小隐建筑
崖壁上的隧道锚  ©小隐建筑
隧道锚钻掘作业  ©小隐建筑

难题六:钢结构吊装。观景台为钢桁架结构,悬臂端外挑27米,悬臂支座附近桁高2.4米,桁架高度由支座处向悬臂端逐渐减小。悬臂端桁高1.5米,离怒江垂直高度约110米。根据318国道的运输限制,我们综合考虑分析决定,桁架在工厂分46段制作运输至现场,在现场拼装后再进行吊装,其中悬挑部分主桁架分为26段。由于吊装对悬臂结构的预起拱、焊接、控制点位移等要求极高,加上现场随时伴有大风,整个安装过程对工人要求之高,在西藏地区是罕见的。

 

钢结构吊装  ©小隐建筑

 

文化的调和共融

 

有接触交流,自然就有冲突,更为重要的是如何化解冲突,到达共识共赢。无论是“宗教信仰”还是“地方规则”,尊重是大前提。对当地“宗教信仰”提前做全面的了解是避免冲突的最佳方法,这方面的冲突是要杜绝的,否则会引起严重的矛盾。“地方规则”方面,提前了解当地一些俗成的约定,协同当地政府做好沟通,达成多方共赢共同发展的共识,为施工建造提前扫清障碍。  

 

建设中的邦达旅游集散中心  ©小隐建筑

首先是尊重,在尊重的前提下探索突破和创新的可能性。在临近城镇、村庄的地方,我们从生活习俗、建筑形制、装饰、材质、色彩等方面,尽可能与周边形成和谐的建筑文化基调;在远离城镇、村庄的地方,我们更多关注建筑与自然的关系,让建筑更好地融入自然环境当中,在此基础上把地域文化的一些特质做一些重点表达,如信仰、色彩、传统元素等。时代在不断进步,在尊重当地的前提下,当地人也在希望与时俱进,介入一些当代的、新的理念和思想,能促进相互的发展、进步、融合。

 

邦达旅游集散中心和拉萨奔驰全球服务中心紧邻城镇,尽可能与周边民居和当地传统建筑元素去呼应,然乌湖营地、怒江观景台远离城镇,设计上更倾向当代,与自然融合。

 

然乌湖营地  摄影:存在建筑
怒江观景台  ©小隐建筑

 

绿色建造

 

建设肯定就会有一定的破坏,设计策略上我们会从建筑选址、建筑介入大地的方式、建筑材料、建筑构造等多方面去思考。不去破坏原有地势和大树是基本原则,在藏区小规模的草地、地被植物的恢复还是相对容易的,但种树是非常困难的事情。所有项目我们都充分利用地形,因地制宜,避免大挖大填。我们选择钢结构和预制装配为主的建造方式,也是为了降低施工建造对环境的影响。

 

例如,然乌湖营地选址在一片泥石流冲沟堆积而成的荒地上,建筑整体架空,一方面是为了应对北侧318国道雨季的洪水,另一方面,是为了尽可能将土地还给自然,种植草地和灌木,同时在旁边上百亩荒地上植树。几年过去树木长成,营地已然处在丛林之中。

 

然乌湖营地选址泥石流冲沟  ©小隐建筑
2021年营地长大的树木  ©小隐建筑

有的项目位于比较荒凉的地方,建筑对环境的影响非常小,反倒是环境不太适合建筑的发展。我们改造环境,通过植树造林、发展果林经济等手段,以人力去改善和营造一个更“绿色”的自然环境。

 

怒江观景台矗立在一片荒漠悬崖之上,希望打造318国道沿线极限挑战的旅游地标,通过观景台衍生出更多旅游项目,发展当地经济。为此,政府在观景台北侧规划种植大规模的果林,数年以后,这片荒漠定会被绿荫庇护。

 

观景台北侧新种果林  ©小隐建筑

 

经济及市场效益

 

所有业主的需求基本都是一致的:生存和发展。高原地区的发展离不开大家的参与。然而,高海拔对人的身体机能和生理感受都有非常大的影响,很多商业活动在这些地方都没法开展。结合业主的资源,一起探索适合项目的商业业态,并研发对应的产品是一个非常艰难的过程。为了提高人们的活跃度,更好的感受高原生活,建筑设计也需要更多考虑人在高海拔地区活动的舒适性,包括供暖、供氧、合理的交通规划等。

 

经济、市场与建筑设计间是一个相互作用的过程,很大程度上经济及市场效益会直接影响一个场所的活力。在正常的情况下,场所的吸引力决定了人们是否愿意参与进去,促进这里的经济及市场。这时,一个好的设计方案对一个地方的发展有着非常重要的促进作用,这种作用力是以点带面的,是高效的。建筑是服务于人的活动,人们是否愿意参与进去,直接决定了建筑场所的活力,而一个场所的活力很大程度上又决定了经济及市场效益。

 

然乌湖营地  ©小隐建筑

然乌镇人口1496人,共133户。然乌湖营地落成后引入“农业电商”,为当地村民提供一个农特产品对外营销的平台,带动贫困户60户,人均收益从3千元/年(工资收入)不到提高到3.5万元/年(工资收入),项目年扶贫分红400万元;同时带动周边新建酒店45家,全面改善游客居住环境。怒江观景台目前已为当地增加了至少48个就业岗位,就业收入超过300万元/年。期待观景台落成后,能为区域旅游赋能,为这片热土的发展注入新的活力。

 

然乌湖营地  ©小隐建筑

 


 

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