无论你是想庆祝永恒的爱,或是想重燃爱的火焰,没有比漂在大海里隐秘的绿岛更适合的地方了,你可以脑补一个画面:田园牧歌般的落日、精致的私人别墅以及相对而坐的红酒晚餐。可是,要成就这一浪漫场景,
“我们的征途是星辰大海”。
——这句久负盛名的话,如果是指航天事业,大抵是在讲星际空间的探索;如果在开发领域,则指的是海岛的建设。
放眼世界,前有纽约长岛、卡塔尔珍珠岛,以及闻名于世的迪拜棕榈岛。唯独中国,在人工岛屿的开垦上鲜有作为。
好在这个“世界名岛为零”的纪录被定格在了2015年。位于青岛的万达东方影都“星光岛”,正在替中国弥补大型人工岛屿建设的缺席。
当万达从政府手中接过这片2500亩(相当于250个标准足球场大小)的填海地块时,专家团队发现,要保证海上建筑的安全、舒适、防水、防潮,岛上建设面临其复杂程度,要远远超过陆地作业。
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万丈高楼平地起 海岛建筑地基这样打?!
虽然抬头远眺便可看见远处的海景,你仍然难以确信,脚下踩着的地方原先真是汪洋一片?要确保海岛安全,海底淤泥处理便是其中一项重要工作。
海底淤泥,它是能伸能缩的麻烦先生。即使是经验老道的工程师,也在初期对其一筹莫展,不知如何是好。尽管最外围的巨型开山石(通常为两三米见方),能够有效抵挡住海潮来袭,但围堰内的淤泥包如不及时处理,将会短期内造成严重的土地沉陷问题。
在初期讨论阶段,曾有人建议“用高压水将淤泥液化,然后抽排至海里”,这个方案虽清除了淤泥,但劣势也相当明显。工程专家、青岛万达副总经理兼项目部总经理李发明说,如果将淤泥彻底定义为“废物”——则涉及到15000㎡面积×6m高度,超过10万立方的淤泥,对环境保护来讲是非常不利的。
如何确保安全与环保?研究一度陷入僵局。经过13轮探讨和三轮专家联席会议,终于确定了“三步骤终极解决方案”:先用开山石回填淤泥,把多余的淤泥挤出来并清理掉,对淤泥上方的10米厚度的回填碎石进行强夯,完美解决淤泥包潜在的沉降隐患。李发明对“强夯”,严格要求达到8000千牛米的强。8000千牛米(kN*m)的数值是什么概念?相当于一个40吨的重物,以20米高度自由落体。
回填的土方碎石在经过8000千牛米的重力强夯后,不仅解决淤泥包的问题,更根据海洋潮汐表及相关资料,精确计算高水位叠加百年一遇波浪的最不利因素,达到“抵御百年一遇风与浪”的硬性指标。
当海上建筑高达100米时,稳定性如何保证?
强夯后的地面只初步解决了沉降的问题,而要确保岛上建筑的稳定性,必须打桩至海底基岩,所以入海的承重桩成了关键。
和陆地上的建筑施工方式不同,海上建筑的承重,不是靠脚下的土地,而是依赖于深入基岩的承重桩。
相比之下,驾轻就熟的陆上建筑有着天然的优势,通常15吨的地基承载力足矣。此番移师海上作业,“入海桩的承载力”成了盘踞在万达面前的新难题:必须保证直径为800mm的单桩承重桩≥1500吨。
2014年冬天,冒着严寒,万达联合多家有资质的试验检测机构,完成了一项实地测验。
为测算桩的极限承载力,根据设计试桩标准,桩只要能承载1000吨重物(等同于陆地上的地基承载力)即可通过考核。而事实上,用以施重的混凝土块多次累加、直至2200吨,桩的承载力仍未达到极限。
这项“大直径桩”的静载检测得到了专业人士的一致肯定,有专家提议,将这组实验数据形成的过程,做成一个专项论文,可为日后的海岛工程设计提供的理论依据。
接下来,承重桩的实施怎么做?它必须穿过回填层,穿过大的开山石块,最终伸入到海底基岩中风化岩层。传统的预制桩不可能入岩,怎样在基岩上成孔成了棘手问题。期间有人建议采用“旋挖桩”的工艺,即机械切割。考虑到主体不密实,会导致混凝土往外渗透的风险,这个方案连同最初的几个方案一并被否。
不断推敲,试验,否决。
历时八月调研、试桩,最终选用的工艺是冲孔——冲击成孔,作业效率并不是很高,但能充分确保桩的品质。在现场试桩(2200吨的那次试验)后,中国建研院地基所的三任所长在出席评审会时,均给予了高度评价,表示这项工作对全行业都具有指导意义!
直立堤岸,海浪返冲入海的力量有多大?
这项海上超级工程的尾声,随着土体沉降和建筑承载等问题的完美解决,迎来了第三个极其考验工程设计的难题:将外围的堤岸,由斜坡改为直立堤岸。
懂海的人知道,海浪袭来,如果是斜坡,它的能量会被渐次消耗。而如果是直立堤岸,则意味着它像一面无处借力的墙,海浪——自然界潮汐的能量,将会全额负载在这面“墙”上…
为确保直立堤岸的安全性,万达就“海浪返冲入海”的难题展开了多次专家会议。无奈席上各方意见相左,在施工方式难以定夺的情况下,万达力邀中国水利行业资深院士谢院士在听完工程概况后,综合权衡了直立堤岸的利弊,结合其数十年作业经验,就岸线改造工程作了风险可控的全新方案,最终全票通过、一锤定音:用沉箱造直立堤岸——抛石入海成基床,然后放入水泥预制的沉箱,往沉箱内填石块及四周加固处理。
>为建造直立堤岸而投放的水泥预制沉箱。
看起来简单,可是沉箱该多大、该多深,才能保证应对百年一遇的风浪?结构是否稳定?浪涌量是多少?因为国内并无先例参考,所以每个环节都需要强有力的数据验证。结合诸多数据,经过多次严谨的数模、物模论证和研究,整个后方陆域的稳定性,在原有基础上得到了强力改善。对于整个人工岛的安全,这个堤岸是长城一样有力的屏障。
工程师告诉我们,通过这座桥,就从陆地到达了星光岛。
从地基到地面建筑,从防风到防浪,从实验室到千亩海岛的实践,这群人,在用科学精神让建筑与自然融合。
他们谈到星光岛,谈到两年后,一座10万人居住、年游客量2000万人的超级社区将在海中诞生,眼睛都熠熠发光,让我感受到,能亲自参加这样一个宏伟的项目、闯过重重难关,是一件多么幸运和自豪的事情。