世博會城市最佳實踐區高科技園區的施工管理

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

城市最佳實踐區位于2010年上海世博會E片區，包括南北2 個街坊，占地面積約為150 800 m2。其中，北部模擬街區共計包括14 個來自世界各地的不同案例。

城市最佳實踐區在可持續清潔能源利用、新型保溫墻體、智能節能控制系統以及新型建筑材料作了多方面的嘗試。各國城市參展案例都將自己對清潔能源的利用做了深入而積極地探討。

2 工程特點與難點[1-5]

2.1 技術要求高

由于各參展案例所采用的建筑節能環保技術基本上帶有實驗性和前瞻性，因此以實踐區北部模擬街區各實物參展案例為依托，通過對主要案例中采用的關鍵施工技術進行研究、分析和總結，結合國際最前沿的建筑節能環保技術，形成具有自主知識產權的新型施工工藝和產品。

由于所有的案例都不同程度地采用了先進的工藝和設備，有些工藝要求和設備在國內根本沒有采用過，如漢堡案例的整體氣密性實驗，倫敦案例的太陽能風帽系統，阿爾薩斯案例的水幕墻系統等等，所以前期的技術研究就顯得尤為重要。也由于這些新技術在中國沒有實施過，更需要設計和施工緊密配合。如果這些技術問題不解決，這些案例就失去了本身的特點，也就失去了存在的意義，城市最佳實踐區也就是一個失敗之作。因此在所有項目體成員面前的只有“自古華山一條路”，去克服一個個技術難關，才能取得項目的最后成功。

2.2 協調難度大

北部模擬街區包括來自世界各地共計14 個案例，每個案例其實都是一個單獨的項目，都必須經歷技術方案的確認、設備選型、報價以及合同談判等一系列過程。所涉及單體達19 個，涉及到的案例建設方有12 個，設計方有8 個，施工參與單位、設備供應單位數不勝數。所有這些參展方和設計師都來自五湖四海、世界各地，要在短短一年的時間內必須完成所有單體的設計、合同談判、設備選型及建設等工作。此外各個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自出資，外方獨自管理，羅阿案例、阿爾薩斯案例由中外分攤出資、由外方管理，倫敦案例、羅阿燈管秀等案例由中外分攤出資、中方管理，但主要設備由外方提供。不同的案例、不同的管理模式需要總承包面向不同的業主，但所有案例的能源系統、空調系統、消防、弱電控制以及室外總體控制體統均需要統一協調，因此，總承包的管理需要統籌安排，內外兼顧，“國事外事”同步處理。

2.3 不確定系數高，需要探索精神

城市最佳實踐區的各個案例的概念設計均由外方完成，由總包方配合完成施工圖，建造過程需要施工總承包進行大量的深化設計工作，每一項深化設計工作均包含了大量的內容，如阿爾薩斯水幕太陽能幕墻體系，外方僅僅設計了建筑概念圖，僅僅提供了類似“太空艙”的設計理念，即幕墻體系為雙層結構體系，內側一層幕墻為水幕系統，幕墻的外層體系由形狀各異的單元組成獨特的造型，整個系統包括了玻璃幕墻系統、水系統、太陽能發電系統、風系統以及控制系統，所有的這些系統均需要總包進行完成。而這僅僅是深化設計工作的一項，上述深化設計正是各個參展案例的特點和魅力所在。如羅阿竹子外幕墻油畫系統、漢堡“被動節能屋”、倫敦“零耗能”系統、馬德里“竹子幕墻”體系、澳門“歷史建筑原味復制” ，上述許多理念在國外的原型建筑物上也沒有采用過。“實踐區”建造過程實際上也是一個創作過程，沒有陳規可循，沒有現成的圖紙施工，具有極其強烈的探索和實驗區的性質。正如外國展示方所言，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，系統強，所有案例施工需要統籌協調

城市最佳實踐區項目的自世博會遴選委員會遴選案例后，許多案例的方案還沒有落地，包括施工圖設計、系統深化設計以及建造過程僅僅剩余18個月的時間。為能順利交付布展，室外總體施工面臨著結構施工必須同步進行，由于施工場地狹小，永久道路下布滿了各種管線設施，所有的案例均采用了江水源空調系統，所有的冷熱供水系統必須與案例基本同步實施，方能保證后續的調試和功能啟用。總承包管理必須利用狹小的空間，協調數十家實施單位，場地、道路、管線、系統調試、后續的布展都必須后續合理安排，分段實施，確保所有的節點目標。

3 主要案例創新性實施

3.1 阿爾薩斯案例：水幕太陽能設計施工

阿爾薩斯案例（圖1）水幕太陽能按照雙層幕墻的節能理念進行設計，由內外2 道幕墻組成，內外幕墻間形成一個相對封閉的空間，空氣可以從下部進風口進入，從上部排風口離開。春秋兩季自然通風，冬夏兩季通過調整風口的開啟與關閉，使新風經過幕墻的空間夾層產生通道效應，減少太陽輻射，節約能源。光伏幕墻系統用光伏組件替代傳統的建筑幕墻，將光伏發電與建筑圍護融為一體，兼顧建筑立面的圍護功能、室內環境的舒適、建筑外觀效果和光伏發電等要素。運用光伏太陽能技術，為水幕和開啟系統提供部分能源。

圖1 阿爾薩斯案例

阿爾薩斯案例在雙層幕墻中獨創性的加入水幕設計，為建筑的外立面提供動態效果和獨特的建筑感受，同時水循環體系需要解決水體的潔凈和重復利用的問題。通過計算對比，明確水系統的均衡水箱、水幕循環水泵、高位配水箱以及水膜厚度。

該項技術國內外沒有類似工程可以借鑒，總承包通過詳細分析，幕墻開啟和閉合控制的原理，結合機械精密加工工藝和自動化控制技術，發明創造了具有自主知識產權的開啟和關閉系統，以同軸開啟同步控制系統。

阿爾薩斯的水幕太陽能艙是整體安裝，單塊玻璃面積國內最大，太陽能電板及玻璃均需定制加工。其次由于內層玻璃長期直接與水流接觸，對防水要求極高的整體調試需要各專業協調配合，工程施工時難度極大。

通過科技攻關，總承包發揮總集成總協調的作用，帶領幕墻深化、弱電控制、機械精加工、信號控制、水系統、空調系統等各參與單位，最終實現了水幕太陽能水循環系統、太陽能發電系統、呼吸系統、機械開啟與關閉系統、通風系統的設計與施工，得到了國外展覽方的高度評價。

3.2 漢堡案例：Passive House被動節能屋施工

本工程作為國內首座被動節能建筑，無先例可循，且案例必須通過一系列測試，并得到被動節能屋協會的相關證明。總承包在實施之前，必須吸收并消化相關規范和指南，使之在工程建設過程中有章可循，有法可依（圖2）。

圖2 被動節能屋示意

首先，工程建設完成之后必須通過在建筑內中制造一個 50 Pa的恒低壓，根據氣壓變化探測建筑物的缺陷部位，并對建筑物的缺陷部位進行填補和修整，以減少建筑物的室內外能量交換。

其次，工程采用了基于地熱交換的地源熱泵系統，為確保系統的可靠性，總承包通過現場場地深度30 m土體的熱交換進行了實測實驗，明確軟土熱工參數。

再次，為確保案例中室內氣溫的恒定，減少室內外能量的損失，本案例將空調熱水通過混凝土樓板的芯層溫控管道再回流至熱交換機組，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，同時未來樓板后置或者打孔等都不能對管道作任何的破壞，施工的難度極高。

混凝土芯部溫度控制系統在本建筑物內每層分別設置混凝土芯層溫度控制系統的流量子分配器。案例所有的辦公區域、會議室、展廳以及起居空間都要設置混凝土芯部溫度控制系統。

為保證達到被動節能的效果，該案例提供了一種系統性的解決方案，建筑物外墻采用采用德國進口的Halfen件支撐連接。

通過一系列措施，總承包成功地首次在國內建造了符合Passive House節能標準的被動節能屋，漢堡案例所有的概念和設想均得到了成功的實施。

3.3 倫敦案例：風動儲能保溫除濕太陽能風帽系統及現澆鋼筋混凝土空心樓蓋施工

風動儲能保溫除濕太陽能風帽系統，利用風力和太陽能系統聯動將室外空氣進行溫度和濕度的調節后，與室內空氣進行交換，達到空調和新風系統的雙重作用。由于該系統在國內為首次應用，通過風力跟蹤旋轉裝置的風力跟蹤性能系統安裝和調試、溶液除濕系統的安裝和調試，以及系統多種運行模式下的調試，保證了工程的順利進行。

現澆鋼筋混凝土空心樓蓋（GBF板）技術是建筑結構領域的一項重大創新，本課題通過分析GBF板的特點，重點解決預制構件與混凝土和受力鋼筋綁扎以及定位等技術難點，確保在節能和節省材料的同時保證結構的安全性（圖3）。

圖3 倫敦案例風帽系統

3.4 案例與室外總體管線同步或者管線先行的實施的管理

由于各個案例高度智能化，且街區面積比較狹小，其主要展館和案例緊密結合，因此，園區管線縱橫，管線十分密集。工程共計包括14 種各專業主要管線，此外園區還包括照明、燈光秀、場地臨時電話等各種淺埋管線。

現場的管線較多且錯綜復雜，室外管線施工意味著施工現場的道路將全部破壞，施工的車輛無法通行，各施工面的材料和設備無法進入現場。因此管線的施工必須要分段進行，確保施工道路的暢通。施工道路按管線的施工進度分階段保留和設置，此外，施工堆場需要根據管線施工動態布置，以工程進度、質量為主線，在確保進度、質量的同時，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進場，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，有利于在整個主體結構施工期間現場文明標準化管理，不會出現為趕工期現場到處開挖，不會造成整個現場的道路癱瘓，以保證整個項目的進度。

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總工期的影響，確保了后續開展的節點，為外國設計方留有了時間。

根據現場實際情況，最終選擇了世博城市最佳實踐區模擬街區與室外管線總體項目同步、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展，創造性地發揮了總承包、總集成、總協調和總管理的責任。

4 結語

作為實踐區北部模擬街區的管理和施工總承包，充分發揮了以往各大型工程中積累的豐富施工經驗，利用了各種技術資源，優勢互補，集成創新，順利實現了建筑的節能理念。

在北部模擬街區施工的過程中，總承包克服了種種困難和挑戰，先后承擔了超過60 項深化設計的內容，高標準、高質量地完成了14 個城市參展案例。在施工過程中始終以技術創新為指導原則，積極配合組織方、各國外參展方以及國外建筑設計方和國內各設計院，結合工程實際情況，及時解決和攻克了工程施工過程中出現的一系列技術難題，為工程建設提供了優質的服務，保證了重大工程的質量、進度與安全。城市最佳實踐區作為世博會標志性工程，最終實現了既定節點和目標，樹立了一個管理樣本。