至善土木讲坛迎校庆“校企专家谈创新”系列讲座回顾(二): 东大-中天控股联合研究中心

发布者:张洁琪发布时间:2022-05-10浏览次数:229

2022427日下午,土木工程学院至善土木讲坛通过线上腾讯会议举办了“校企专家谈创新”-迎百廿校庆专题系列讲座第二期,本次讲座的嘉宾为中天控股集团技术总监、中天建设集团总工程师刘玉涛,讲座题目为《城市森林步道全过程建造关键技术研究与实践》。

开场介绍

讲座伊始,本期讲座主持人、东南大学土木工程学院吴京教授为刘总做了简要介绍。刘玉涛教授级高工现任中天控股集团技术总监、中天建设集团总工程师、东南大学-中天控股联合研究中心副主任,为国家一级注册结构工程师、国家注册土木工程师(岩士)一级建造师,入选金华市321人才计划和浙江省151人才计划。刘总长期以来致力于施工技术质量和技术研究工作,主持多项省部级课题,主持完成发明专利和各类标淮、省级工法、期刊论文数十项,获得各类科学技术奖十余次。受聘多个高校兼职教授,担任中国土木工程学会、中国施工企业管理协会、浙江省工程建设标准化专家委员会、浙江省建筑业行业协会等多个协会、学会专家,获得中国建筑业协会“全国建筑业优秀总工程师”、中国施工企业管理协会“科技创新先进个人”等荣誉称号。

讲座内容

刘总首先对中天控股集团做了简介。中天控股集团是国内最大的民营建筑企业之一,代表项目有武汉协和医院金银湖院区、杭州奥体中心主体育场等。其业务板块主要包括工程服务板块、地产置业板块和社区服务板块和新材料制造板块。技术进步成为企业发展核心驱动力,在设计引领、建筑工业化和数字化建造领域,形成独特技术优势。随后,刘总重点介绍了城市森林步道全过程建造关键技术的技术背景、主要技术创新内容和技术转化应用三个方面。

一、技术背景。

城市森林步道是一种线性的绿色敞开空间,通常沿河滨、溪谷、山脊等城市自然地貌,依势而为,一般设计为空间曲线形式。老龄化的到来,对于城市步道舒适性提出了更高的要求。国内外山地步道设计,大部分步道工程内容单一,或者按常规道路标准设计,以通达为主要目标;或者以人行(存在台阶等障碍物)为主要目标的道路工程,不考虑人性化设计。森林防火、植被保护、地形保护、防尘防水士流失等是施工的巨大难题。在这些要求和挑战下,中天控股集团在城市森林步道技术上做出了一些创新。

二、主要技术创新内容。

(1)超长森林步道的人性化设计技术

刘总介绍了其团队在福州所做的一条森林步道——福道,通过长约8.2公里的钢结构架空栈道、8.2公里的登山步道和6.2公里车行道的相互串联形成了立体灵活的游线网络。东起左海公园,西至闽江公园(国光段),工程内容包含钢结构栈道、服务建筑、景观桥及园林绿化等。每250米左右就有疏散台阶连接车行道或登山步道,不但利于疏散且可控制游览的时间,游览线路灵活,多数环线可做到进出口为同一节点不走回头路,极大地方便了游人。按人性化要求沿途布设休憩设施;亭廊的遮风避雨的功能与驻足休憩功能,提升了步道舒适性要求;特色山地建筑不仅为前来登山的行人提供了一个品茶与观景的平台,而且配套有卫生间等基础公共设施,为公众提供了一个完美的休憩场所。通过主入口所街接的无障碍支线步道进入主轴线,可无障碍游览所有重要节点和服务设施。超长林端无障碍栈桥设计:受限于山林原始标高条件,设置不同功能区域实现全龄段、全条件人群的便捷舒适游览。

(2)山地密林环境下绿色生态建造技术

采用轻巧通透的低影响“Y"型单柱栈道结构形式:“Y"型单柱基础占地不到1.5m,人工挖孔桩的施工模式无需扩大开挖,16m标准大柱距既美观又微创,通过后期生态复绿,栈道对地形几乎“0〞损伤。可循环回收达80%以上的全钢结构栈道主材应用:福道为实现材料生态和造型轻巧,除基础部分外,整体栈道和柱子开创性地采用全钢结构材料,回收率达80%、循环利用潜力大。避免了木材资源的消耗,且钢材不易着火的特性适合作为山体栈道的主材使用。保护性修复性绿化和重点绿化结合的策略:福道项目的绿化是从生态修复的角度出发,保护出来的绿化设计,是以尊重山体原生植被和修复山体历史创伤为基础,而进行色彩调整的绿化设计。森林步道基础采用人工挖孔桩,部分位置采用岩石锚杆,减少大型桩基设备进入破环山林环境。建造过程中,在有条件的线路采用改装型履带式运输桩基材料,在其他位置采用人工或骡马搬运的方式。

(3)栈道结构多元化模块融合设计与施工技术

为克服因弧线造型而带来的设计、生产、施工中的困难,森林步道全线采用钢结构模块化融合设计,设计6种标准化基础模块,把复杂多变的栈道线形,归纳为由多组基本模块组成的多变组合。模块划分需要满足设计使用要求、美观要求及施工设备的要求。主结构由下部支墩和上部桥段组成。支墩座落在桩基础上,分为两节,下节为混凝土柱墩,上节为Y型钢柱。装配式结构和螺栓连接的综合运用建造方式,要求精准且精细化的设计施工,极大减少了现场加工、安装施工造成的粉尘、污染和森林火灾风险,是绿色生态理念贯穿项目建设全过程的重要措施。全钢结构架空栈道生态性好、环境破坏极小、综合单价与其它类型栈道相当,是一种生态经济效益比最大化的做法。

(4)钢结构制作安装设备研制及应用技术

刘总提到施工中的一个原则:坚持在施工中不砍伐、破坏、移除现状树木、林地及植被,不得改变现有的林地环境。在施工中有一些限制条件:施工将使用大量大型钢构件,按常规要开山修路,运送大型施工构件及机械设备;森林栈道构件布置范围广,汽车吊、履带吊、塔吊等常规机械难以全区域运行;步道构件数目2000多个,需就近设置临时堆放场地,如果要开设施工便道,既要满足运输,又要满足构件堆放要求。刘总团队通过头脑风暴模拟了多种措施,最后决定改装架桥机来实现。参考架桥机的施工思路改装吊机设备,必须轻量化以适应人行桥;结合改装设备的施工技术应全面完善;复核森林步道原结构是否满足设备荷载。满足不破坏山林环境的原则,整体技术可行,但是需重点攻关上述可行性问题。通过反复的技术攻关,在城市森林步道方面,中天集团已形成较为完善的核心知识产权体系。

三、技术转化应用。

中天控股集团应用该技术成果的福州城市森林步道载誉满满,包括荣获国际建筑奖、DFA亚洲最具影响力设计奖等。CCTV《新闻联播》等栏目多次专题报道,该技术在国内起到示范引领作用,对国内休闲健身步道的应用推广影响深远。在福道之后,该技术成果已在深圳光明小镇红桥公园、珠海凤凰山山地步道、板樟山山地步道等国内多地应用,每一处完工后均会成为靓丽风景线。在更多项目应用过程中,通过PDCA循环,最初的技术成果也在进行全方位的拓展。如在珠海凤凰山山地步道(全长11公里)的建设中,由于山体地势影响,难以做到全线统一坡度,考虑人性化和无障碍要求,将步道整体分为无障碍区(坡度≤8%)、普通区(坡度10%)、运动区(坡度10%),并根据出入口位置合理布置三类功能区。

最后,刘总对于未来的发展做出展望:研究适宜山林环境的新型步道基础体系、结构体系,向建筑工业化方向拓展;对多功能装配式步道铺设机器人进行智能化改造,向绿色智能化步道铺设机器人方向改进。

互动环节

Q: 线上观众:

在技术创新时,考虑的荷载主要是施工荷载,那么是否施工荷载工况就是最不利的工况?是否需要考虑使用阶段的一些自然灾害的影响?

A刘玉涛教授:

步道在设计时首先按照正常的工况进行设计,会考虑侧向风荷载和构筑物抗震要求行调整,但是一般的控制情形就是施工工况。杆件按照正常的工况设计好后,会再根据吊机、运输车辆和分段荷载再来进行验算,如果不足够会再采取加强措施,如增加管的壁厚等。

Q: 线上观众:

路桥施工的施工机械很难重复利用,那么步道施工机械怎么取费?

A:刘玉涛教授:

这个问题问的很专业,非常好。一般情况下成本计算会考虑折旧。机械的上部装置可以重复利用,比如小车的成本并不高,不到100万一台,并且也都可以重复利用。下部机构需要根据不同项目的需求尺寸来看,如果尺寸相同,则可以重复利用;如果尺寸不合适,也可以通过回收钢材获得残值。

Q: 线上观众:

对于步道的地基施工是如何实现环境影响最小化的?

A:刘玉涛教授:

项目建设地址会有一些原来的道路,即我们所说的土路以及车行道。在设计时尽可能与原来的步行道、车行道相交处进行建设;如果建设地址完全在林地里面,对于钢筋、混凝土、模板等材料,一般通过人工和畜力来进行运输以减小施工影响。

讲座总结

讲座最后,吴京教授对本场讲座进行了总结:

第一,刘玉涛工程师的汇报内容非常详实,让我们看到了引以为傲的中国建造技术。我们做一个工程,不仅要考虑受力设计的合理性,还需要考虑人文、生态、社会等多方影响。工程是一个综合的项目,会受到来自多方综合的挑战。同学们不仅需要学好力学基础,还需要在学习工作中去提升人文等方面的素养,这样针对一个工程才能得到一个最完美的方案。刘总的讲座也介绍了城市森林步道项目会面对什么挑战,如何去解决。

第二,今后我们要面临的挑战不仅仅在房屋建筑领域,但是只要我们有了技术基础,不管在什么领域都可以快速积累经验,进行技术创新,培养锻炼更多的人才。各位同学不仅要在大学打好基本功,在今后的职业生涯生也要不断学习,不断积累技术经验。最后,也欢迎各位同学持续关注中天控股集团。

吴京教授也代表各位同学为刘玉涛工程师带来的精彩讲座表示感谢!