高原極端環境下裝配式營地舒適性建造技術

林子琨，丁學正，廖滿平，張 茅，陽 威

（1.中建二局土木工程集團有限公司，北京 101100；2.中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

某高原項目地處四川盆地與青藏高原過渡的西南緣，海拔為3 500～3 750m，屬典型高原地貌，空氣密度低、高寒缺氧、溫差大、紫外線強，氣候變化劇烈，在這種極端環境下，短期或長期暴露高原低氧環境均會誘發機體中樞神經系統功能異常，引起認知功能障礙。而工程建設人員身體機能下降，工作效率降低可達50%以上，體內血紅細胞含氧量降低30%以上，這樣的施工環境對人員健康保障、建設營地提出了更高的要求。為此，項目采取供氧、保暖、增壓、太陽能利用、低碳技術及后勤保障等策略，全方位提升建設營地舒適性，助力世紀工程建設。

1 高原營地建設總體方案

運用低空攝影技術，配置大疆M300 RTK 無人機，搭載禪思P1 鏡頭對工程整體路線進行無人機航測，生成傾斜攝影模型。基于航測模型，初步規劃一處地勢平坦、交通便利、環境安全、水源豐富的位置作為營地。

航測結束后，利用Infraworks 軟件對同一坐標系下的無人機航測地形與Revit 建立的營地結構模型進行整合，建立營地實景三維模型，快速獲取擬建營地周邊地形地貌等空間信息。隨后將整合后的模型嵌套進區域地圖中，準確規劃營地的道路、排水等事項，如與既有道路連接、既有排水管網連接等。同時由于傾斜攝影模型包含坐標、高程、水文、既有交通等信息，有利于規避泥石流滑坡、洪積扇、巖堆等不良地質區域，選擇地形寬廣、地質條件較好的區域作為營房建設地址。項目部總體規劃如圖1。

圖1 項目部總體建設規劃

項目駐地營房屋頂安設太陽能電板，降低項目駐地能耗。駐地共劃分五大區域，分別是辦公區、生活區、運動場區、文化走廊展示區和停車區。主要設施有辦公室、會議室、信息化中心、小型制氧站及動場等。營區周圍采用波紋板圍護，并涂以藍白相間色彩。營地所有房屋采用箱式房，實現營地模塊化、快速建造機械化。另外，修建產業工人社區，占地面積為5 245m2，包括醫務室、理發室、超市等生活用房，共126 間，可住500 人，內設小型制氧站。項目部所有居住、辦公空間均采用裝配式技術，將可折疊式集裝箱板房運輸到高原項目部，再通過起重機快速拼裝，實現1 個月營地搭建，如圖2。

圖2 裝配式拼裝營地

2 供氧、增壓及保暖方案

項目駐地海拔均在3 500m 以上，在工區駐地和產業工人社區內分別設置小型制氧站1 個，通過管道將氧氣供到每個臥室，在房間內設置供氧使用終端。房間工作、休息人員可智能化設置房間氧氣濃度。氧氣終端設有氧氣濃度感知傳感器，一旦濃度滿足即停止制氧站向房間供氧。其余人員相對較少的場所使用分散式供氧設備進行供氧，如圖3。另外，施工一線還配置微型壓力氧倉，倉內一方面提供具有一定壓力的氧氣，可助于氧分子進入血紅細胞；另外一方面，適當增加倉內壓力，使感到不適的作業人員可緩解高原低壓導致的不良反應。

圖3 駐地造氧設備及低壓氧艙

項目營地處高原型大陸性季風氣候區，氣候寒冷、無霜期長、光照多，氣溫低，冬長而干冷，夏涼多低溫，無四季之分，且駐地日溫差常超過20℃；1～4 月氣溫較低，最低溫度約-15℃；即使是溫度較高的6～7 月，夜間溫度也常低于10℃，同樣需要進行供暖。為此，項目采用石墨烯空調進行供暖，石墨烯空調功率約2.6kW，內設智能溫度傳感器，當環境溫度達到預定值時，供暖自動停止；當低于預定值時，供暖功能啟動，如圖4。

圖4 石墨烯供暖房間

3 低碳建設方案

3.1 光伏玻璃利用技術

光伏玻璃幕墻是一種將太陽能光伏組件壓入，能夠利用太陽輻射發電，并具有相關電流引出裝置以及電纜的特種玻璃。采用光伏玻璃幕墻替換傳統的玻璃幕墻，鑲嵌于兩片玻璃之間，利用太陽能電池組件將太陽光能直接轉化為電能儲存并使用。太陽能電池組件利用太陽光的光子能量，使得被照射的電解液或者半導體材料的電子移動，從而產生電壓。

甘孜州光照時間長，全年光照時間約2 700h，整個光伏系統裝機容量為200kW，240m2光伏玻璃幕墻年發電量約8 萬kWh，節約用電成本5.2萬元，等效每年節約標準煤26.91t，減排二氧化碳約70.5t，產生的綠色電力用于照明、動力等用能需求。240m2光伏玻璃幕墻總造價為41 萬元，1m2單價約為1 700 元，1m2普通玻璃幕墻造價約為750 元，綜上，使用該光伏玻璃幕墻4.4 年即可收回成本。表1 為光伏玻璃幕墻標準參數，通過標準件光伏玻璃，可直接運輸至現場拼裝成幕墻。光伏玻璃幕墻不僅具備普通幕墻維護、隔熱、美觀功能，又兼具綠色發電及能源自給功能，減少了資源消耗，響應綠色建造、節能減排、零碳建筑及雙碳目標的大趨勢。

表1 標準光伏玻璃幕墻參數

3.2 清潔能源利用技術

項目現場配置多套FT-QC8 小型自動氣象站，實現氣象數據智能化采集、無人化監管及數據動態查收。該氣象站支持短信預警、云平臺查看、數據曲線分析、數據后處理及外置運行Javascript 腳本等功能。氣象站由氣象傳感器、采集器、太陽能供電系統、立桿支架及云平臺5部分組成。采集器供電接口為GX-12-3P 插頭，輸入電壓5V，帶RS232 輸出Json 數據格式；配置太陽能供電、鉛酸電池，實現監測站無人化值守；數據上傳間隔為30～65 535s，并可根據需要自行設置。

3.3 固廢處理及環境監測

設置1 處固體廢物處置工程，用于施工營地易腐垃圾（餐廚垃圾）的堆肥處理。主要施工流程：基坑開挖→基礎澆筑、養護→排水溝施工→設備及防雨棚安裝→設備運營／養護。工程選址位于項目駐地下風口，基坑溝槽采用人工配合挖掘機施工，結構混凝土采用鋼模板立模，溜槽澆筑，設備采用快速腐熟與惡臭控制一體化堆肥機，安裝采用起重機吊裝，人工配合安裝。堆肥產物由專人定期清理，用于生態恢復、場坪綠化或填埋處理。其他一般生活垃圾就近轉運至地方既有垃圾填埋場進行處置。

項目對施工噪聲、光照輻射強度、空氣濕度、溫度、風速等數據進行動態建設，并上傳至智能化云平臺，可動態查看數據。生活區垃圾集中堆放，定期用垃圾車運往指定處理點處理；生活污水排入污水收集容器處理并拉到指定地點，經污水處理設施處理達標后排放，如圖5。

圖5 污水處理設備

4 衛生保障建設

設置備品室、監護室。室內隔熱、保溫效果良好，室內照明、取暖、供氧等設施設備齊全，達到室溫不低于16℃的取暖條件。工地健康監護室配備智能健康檢測設備1 套，內外科急救箱1套，配備吸氣終端及氧氣袋。配套設施具備診療電腦系統及遠程會診功能，為標段醫生巡診提供條件。

5 結語

高原地區生態脆弱、環境惡劣，本文通過無人機信息化等手段，從光伏玻璃、固廢處理及環境監測、衛生建設等4 個技術方案出發，為作業人員提供了較好的居住環境。高原項目駐地現代化建設也有效保護了當地生態環境，為后續高原地區營地建造奠定了基礎。