世博會(huì)城市最佳實(shí)踐區(qū)高科技園區(qū)的施工管理

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

城市最佳實(shí)踐區(qū)位于2010年上海世博會(huì)E片區(qū)，包括南北2 個(gè)街坊，占地面積約為150 800 m2。其中，北部模擬街區(qū)共計(jì)包括14 個(gè)來(lái)自世界各地的不同案例。

城市最佳實(shí)踐區(qū)在可持續(xù)清潔能源利用、新型保溫墻體、智能節(jié)能控制系統(tǒng)以及新型建筑材料作了多方面的嘗試。各國(guó)城市參展案例都將自己對(duì)清潔能源的利用做了深入而積極地探討。

2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)[1-5]

2.1 技術(shù)要求高

由于各參展案例所采用的建筑節(jié)能環(huán)保技術(shù)基本上帶有實(shí)驗(yàn)性和前瞻性，因此以實(shí)踐區(qū)北部模擬街區(qū)各實(shí)物參展案例為依托，通過(guò)對(duì)主要案例中采用的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行研究、分析和總結(jié)，結(jié)合國(guó)際最前沿的建筑節(jié)能環(huán)保技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型施工工藝和產(chǎn)品。

由于所有的案例都不同程度地采用了先進(jìn)的工藝和設(shè)備，有些工藝要求和設(shè)備在國(guó)內(nèi)根本沒(méi)有采用過(guò)，如漢堡案例的整體氣密性實(shí)驗(yàn)，倫敦案例的太陽(yáng)能風(fēng)帽系統(tǒng)，阿爾薩斯案例的水幕墻系統(tǒng)等等，所以前期的技術(shù)研究就顯得尤為重要。也由于這些新技術(shù)在中國(guó)沒(méi)有實(shí)施過(guò)，更需要設(shè)計(jì)和施工緊密配合。如果這些技術(shù)問(wèn)題不解決，這些案例就失去了本身的特點(diǎn)，也就失去了存在的意義，城市最佳實(shí)踐區(qū)也就是一個(gè)失敗之作。因此在所有項(xiàng)目體成員面前的只有“自古華山一條路”，去克服一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)，才能取得項(xiàng)目的最后成功。

2.2 協(xié)調(diào)難度大

北部模擬街區(qū)包括來(lái)自世界各地共計(jì)14 個(gè)案例，每個(gè)案例其實(shí)都是一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目，都必須經(jīng)歷技術(shù)方案的確認(rèn)、設(shè)備選型、報(bào)價(jià)以及合同談判等一系列過(guò)程。所涉及單體達(dá)19 個(gè)，涉及到的案例建設(shè)方有12 個(gè)，設(shè)計(jì)方有8 個(gè)，施工參與單位、設(shè)備供應(yīng)單位數(shù)不勝數(shù)。所有這些參展方和設(shè)計(jì)師都來(lái)自五湖四海、世界各地，要在短短一年的時(shí)間內(nèi)必須完成所有單體的設(shè)計(jì)、合同談判、設(shè)備選型及建設(shè)等工作。此外各個(gè)參展方的管理要求和管理模式又各不相同，例如馬德里案例由馬德里獨(dú)自出資，外方獨(dú)自管理，羅阿案例、阿爾薩斯案例由中外分?jǐn)偝鲑Y、由外方管理，倫敦案例、羅阿燈管秀等案例由中外分?jǐn)偝鲑Y、中方管理，但主要設(shè)備由外方提供。不同的案例、不同的管理模式需要總承包面向不同的業(yè)主，但所有案例的能源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防、弱電控制以及室外總體控制體統(tǒng)均需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，因此，總承包的管理需要統(tǒng)籌安排，內(nèi)外兼顧，“國(guó)事外事”同步處理。

2.3 不確定系數(shù)高，需要探索精神

城市最佳實(shí)踐區(qū)的各個(gè)案例的概念設(shè)計(jì)均由外方完成，由總包方配合完成施工圖，建造過(guò)程需要施工總承包進(jìn)行大量的深化設(shè)計(jì)工作，每一項(xiàng)深化設(shè)計(jì)工作均包含了大量的內(nèi)容，如阿爾薩斯水幕太陽(yáng)能幕墻體系，外方僅僅設(shè)計(jì)了建筑概念圖，僅僅提供了類(lèi)似“太空艙”的設(shè)計(jì)理念，即幕墻體系為雙層結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)側(cè)一層幕墻為水幕系統(tǒng)，幕墻的外層體系由形狀各異的單元組成獨(dú)特的造型，整個(gè)系統(tǒng)包括了玻璃幕墻系統(tǒng)、水系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，所有的這些系統(tǒng)均需要總包進(jìn)行完成。而這僅僅是深化設(shè)計(jì)工作的一項(xiàng)，上述深化設(shè)計(jì)正是各個(gè)參展案例的特點(diǎn)和魅力所在。如羅阿竹子外幕墻油畫(huà)系統(tǒng)、漢堡“被動(dòng)節(jié)能屋”、倫敦“零耗能”系統(tǒng)、馬德里“竹子幕墻”體系、澳門(mén)“歷史建筑原味復(fù)制” ，上述許多理念在國(guó)外的原型建筑物上也沒(méi)有采用過(guò)。“實(shí)踐區(qū)”建造過(guò)程實(shí)際上也是一個(gè)創(chuàng)作過(guò)程，沒(méi)有陳規(guī)可循，沒(méi)有現(xiàn)成的圖紙施工，具有極其強(qiáng)烈的探索和實(shí)驗(yàn)區(qū)的性質(zhì)。正如外國(guó)展示方所言，即使失敗也是一種成功，重要的是展示一種探索精神。

2.4 步序多、牽制廣，案例散，系統(tǒng)強(qiáng)，所有案例施工需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

城市最佳實(shí)踐區(qū)項(xiàng)目的自世博會(huì)遴選委員會(huì)遴選案例后，許多案例的方案還沒(méi)有落地，包括施工圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)以及建造過(guò)程僅僅剩余18個(gè)月的時(shí)間。為能順利交付布展，室外總體施工面臨著結(jié)構(gòu)施工必須同步進(jìn)行，由于施工場(chǎng)地狹小，永久道路下布滿了各種管線設(shè)施，所有的案例均采用了江水源空調(diào)系統(tǒng)，所有的冷熱供水系統(tǒng)必須與案例基本同步實(shí)施，方能保證后續(xù)的調(diào)試和功能啟用?？偝邪芾肀仨毨锚M小的空間，協(xié)調(diào)數(shù)十家實(shí)施單位，場(chǎng)地、道路、管線、系統(tǒng)調(diào)試、后續(xù)的布展都必須后續(xù)合理安排，分段實(shí)施，確保所有的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。

3 主要案例創(chuàng)新性實(shí)施

3.1 阿爾薩斯案例：水幕太陽(yáng)能設(shè)計(jì)施工

阿爾薩斯案例（圖1）水幕太陽(yáng)能按照雙層幕墻的節(jié)能理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，由內(nèi)外2 道幕墻組成，內(nèi)外幕墻間形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，空氣可以從下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，從上部排風(fēng)口離開(kāi)。春秋兩季自然通風(fēng)，冬夏兩季通過(guò)調(diào)整風(fēng)口的開(kāi)啟與關(guān)閉，使新風(fēng)經(jīng)過(guò)幕墻的空間夾層產(chǎn)生通道效應(yīng)，減少太陽(yáng)輻射，節(jié)約能源。光伏幕墻系統(tǒng)用光伏組件替代傳統(tǒng)的建筑幕墻，將光伏發(fā)電與建筑圍護(hù)融為一體，兼顧建筑立面的圍護(hù)功能、室內(nèi)環(huán)境的舒適、建筑外觀效果和光伏發(fā)電等要素。運(yùn)用光伏太陽(yáng)能技術(shù)，為水幕和開(kāi)啟系統(tǒng)提供部分能源。

圖1 阿爾薩斯案例

阿爾薩斯案例在雙層幕墻中獨(dú)創(chuàng)性的加入水幕設(shè)計(jì)，為建筑的外立面提供動(dòng)態(tài)效果和獨(dú)特的建筑感受，同時(shí)水循環(huán)體系需要解決水體的潔凈和重復(fù)利用的問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算對(duì)比，明確水系統(tǒng)的均衡水箱、水幕循環(huán)水泵、高位配水箱以及水膜厚度。

該項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外沒(méi)有類(lèi)似工程可以借鑒，總承包通過(guò)詳細(xì)分析，幕墻開(kāi)啟和閉合控制的原理，結(jié)合機(jī)械精密加工工藝和自動(dòng)化控制技術(shù)，發(fā)明創(chuàng)造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開(kāi)啟和關(guān)閉系統(tǒng)，以同軸開(kāi)啟同步控制系統(tǒng)。

阿爾薩斯的水幕太陽(yáng)能艙是整體安裝，單塊玻璃面積國(guó)內(nèi)最大，太陽(yáng)能電板及玻璃均需定制加工。其次由于內(nèi)層玻璃長(zhǎng)期直接與水流接觸，對(duì)防水要求極高的整體調(diào)試需要各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)配合，工程施工時(shí)難度極大。

通過(guò)科技攻關(guān)，總承包發(fā)揮總集成總協(xié)調(diào)的作用，帶領(lǐng)幕墻深化、弱電控制、機(jī)械精加工、信號(hào)控制、水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等各參與單位，最終實(shí)現(xiàn)了水幕太陽(yáng)能水循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、機(jī)械開(kāi)啟與關(guān)閉系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，得到了國(guó)外展覽方的高度評(píng)價(jià)。

3.2 漢堡案例：Passive House被動(dòng)節(jié)能屋施工

本工程作為國(guó)內(nèi)首座被動(dòng)節(jié)能建筑，無(wú)先例可循，且案例必須通過(guò)一系列測(cè)試，并得到被動(dòng)節(jié)能屋協(xié)會(huì)的相關(guān)證明。總承包在實(shí)施之前，必須吸收并消化相關(guān)規(guī)范和指南，使之在工程建設(shè)過(guò)程中有章可循，有法可依（圖2）。

圖2 被動(dòng)節(jié)能屋示意

首先，工程建設(shè)完成之后必須通過(guò)在建筑內(nèi)中制造一個(gè) 50 Pa的恒低壓，根據(jù)氣壓變化探測(cè)建筑物的缺陷部位，并對(duì)建筑物的缺陷部位進(jìn)行填補(bǔ)和修整，以減少建筑物的室內(nèi)外能量交換。

其次，工程采用了基于地?zé)峤粨Q的地源熱泵系統(tǒng)，為確保系統(tǒng)的可靠性，總承包通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地深度30 m土體的熱交換進(jìn)行了實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，明確軟土熱工參數(shù)。

再次，為確保案例中室內(nèi)氣溫的恒定，減少室內(nèi)外能量的損失，本案例將空調(diào)熱水通過(guò)混凝土樓板的芯層溫控管道再回流至熱交換機(jī)組，使得能量得到充分的利用，但芯層溫控管道必須精確地控制在混凝土樓板中間位置，同時(shí)未來(lái)樓板后置或者打孔等都不能對(duì)管道作任何的破壞，施工的難度極高。

混凝土芯部溫度控制系統(tǒng)在本建筑物內(nèi)每層分別設(shè)置混凝土芯層溫度控制系統(tǒng)的流量子分配器。案例所有的辦公區(qū)域、會(huì)議室、展廳以及起居空間都要設(shè)置混凝土芯部溫度控制系統(tǒng)。

為保證達(dá)到被動(dòng)節(jié)能的效果，該案例提供了一種系統(tǒng)性的解決方案，建筑物外墻采用采用德國(guó)進(jìn)口的Halfen件支撐連接。

通過(guò)一系列措施，總承包成功地首次在國(guó)內(nèi)建造了符合Passive House節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的被動(dòng)節(jié)能屋，漢堡案例所有的概念和設(shè)想均得到了成功的實(shí)施。

3.3 倫敦案例：風(fēng)動(dòng)儲(chǔ)能保溫除濕太陽(yáng)能風(fēng)帽系統(tǒng)及現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋施工

風(fēng)動(dòng)儲(chǔ)能保溫除濕太陽(yáng)能風(fēng)帽系統(tǒng)，利用風(fēng)力和太陽(yáng)能系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)將室外空氣進(jìn)行溫度和濕度的調(diào)節(jié)后，與室內(nèi)空氣進(jìn)行交換，達(dá)到空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)的雙重作用。由于該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)為首次應(yīng)用，通過(guò)風(fēng)力跟蹤旋轉(zhuǎn)裝置的風(fēng)力跟蹤性能系統(tǒng)安裝和調(diào)試、溶液除濕系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，以及系統(tǒng)多種運(yùn)行模式下的調(diào)試，保證了工程的順利進(jìn)行。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋（GBF板）技術(shù)是建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，本課題通過(guò)分析GBF板的特點(diǎn)，重點(diǎn)解決預(yù)制構(gòu)件與混凝土和受力鋼筋綁扎以及定位等技術(shù)難點(diǎn)，確保在節(jié)能和節(jié)省材料的同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的安全性（圖3）。

圖3 倫敦案例風(fēng)帽系統(tǒng)

3.4 案例與室外總體管線同步或者管線先行的實(shí)施的管理

由于各個(gè)案例高度智能化，且街區(qū)面積比較狹小，其主要展館和案例緊密結(jié)合，因此，園區(qū)管線縱橫，管線十分密集。工程共計(jì)包括14 種各專(zhuān)業(yè)主要管線，此外園區(qū)還包括照明、燈光秀、場(chǎng)地臨時(shí)電話等各種淺埋管線。

現(xiàn)場(chǎng)的管線較多且錯(cuò)綜復(fù)雜，室外管線施工意味著施工現(xiàn)場(chǎng)的道路將全部破壞，施工的車(chē)輛無(wú)法通行，各施工面的材料和設(shè)備無(wú)法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。因此管線的施工必須要分段進(jìn)行，確保施工道路的暢通。施工道路按管線的施工進(jìn)度分階段保留和設(shè)置，此外，施工堆場(chǎng)需要根據(jù)管線施工動(dòng)態(tài)布置，以工程進(jìn)度、質(zhì)量為主線，在確保進(jìn)度、質(zhì)量的同時(shí)，最大限度地降低成本，提高工效。

管線施工原則為：

首先，在各案例施工前完成江水源及雨污水施工，便于各案例外墻施工完畢后配套單位及時(shí)進(jìn)場(chǎng)，先施工江水源，然后施工總體雨污水管。

其次，總體先行施工后，有利于在整個(gè)主體結(jié)構(gòu)施工期間現(xiàn)場(chǎng)文明標(biāo)準(zhǔn)化管理，不會(huì)出現(xiàn)為趕工期現(xiàn)場(chǎng)到處開(kāi)挖，不會(huì)造成整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的道路癱瘓，以保證整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。

再次，按照先深后淺，壓力管先于重力管的施工原則，北部管線施工主要分3 個(gè)階段。

最后，部分案例和管線同步施工，消除了部分案例由于前期方案不確定對(duì)總工期的影響，確保了后續(xù)開(kāi)展的節(jié)點(diǎn)，為外國(guó)設(shè)計(jì)方留有了時(shí)間。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，最終選擇了世博城市最佳實(shí)踐區(qū)模擬街區(qū)與室外管線總體項(xiàng)目同步、施工局部管線室外總體管線先行施工，有力地保障了工程的如期開(kāi)展，創(chuàng)造性地發(fā)揮了總承包、總集成、總協(xié)調(diào)和總管理的責(zé)任。

4 結(jié)語(yǔ)

作為實(shí)踐區(qū)北部模擬街區(qū)的管理和施工總承包，充分發(fā)揮了以往各大型工程中積累的豐富施工經(jīng)驗(yàn)，利用了各種技術(shù)資源，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，集成創(chuàng)新，順利實(shí)現(xiàn)了建筑的節(jié)能理念。

在北部模擬街區(qū)施工的過(guò)程中，總承包克服了種種困難和挑戰(zhàn)，先后承擔(dān)了超過(guò)60 項(xiàng)深化設(shè)計(jì)的內(nèi)容，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成了14 個(gè)城市參展案例。在施工過(guò)程中始終以技術(shù)創(chuàng)新為指導(dǎo)原則，積極配合組織方、各國(guó)外參展方以及國(guó)外建筑設(shè)計(jì)方和國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)院，結(jié)合工程實(shí)際情況，及時(shí)解決和攻克了工程施工過(guò)程中出現(xiàn)的一系列技術(shù)難題，為工程建設(shè)提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，保證了重大工程的質(zhì)量、進(jìn)度與安全。城市最佳實(shí)踐區(qū)作為世博會(huì)標(biāo)志性工程，最終實(shí)現(xiàn)了既定節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)，樹(shù)立了一個(gè)管理樣本。