廣州熱線

資本實驗室·今日創(chuàng)新觀察

聚焦前沿科技創(chuàng)新與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級

王進

在人類建造史上，那些偉大的土木工程都是每個時代思想、技術(shù)與知識的結(jié)晶；同時，新興的技術(shù)又會推動土木工程去應(yīng)對快速發(fā)展的經(jīng)濟和更復(fù)雜的需求。

作為傳統(tǒng)的重型底層行業(yè)，各種基礎(chǔ)建設(shè)項目對國計民生具有重要而深遠的影響。隨著新技術(shù)與這些項目的融合，設(shè)計、建造、材料、物流、維修維護等環(huán)節(jié)得以實現(xiàn)全方位的長足進步。

從橋梁到大廈，從水處理到防洪設(shè)施，智能、高效、經(jīng)濟、綠色環(huán)保將成為基礎(chǔ)建設(shè)項目的基本要求，而這些項目也代表著現(xiàn)代土木工程的方向和未來。

顯而易見，中國公司也正在全球土木工程建設(shè)領(lǐng)域扮演越來越重要的角色。

1.中國港珠澳大橋：全球最長的跨海大橋

建設(shè)工期：2009年-2018年

港珠澳大橋是連接香港、珠海、澳門的超大型跨海通道，全長55公里，其中主體工程“海中橋隧”長35.578公里，海底隧道長約6.75公里，是世界最長的跨海大橋。

港珠澳大橋沉管隧道是全球最長的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道。

港珠澳大橋主線收費站為雙向20條收費車道，僅保留兩條人工收費車道，18條國產(chǎn)采用電子不停車收費(ETC)方式，通過使用粵通卡與港澳聯(lián)名卡的電子標(biāo)簽，最快0.3秒實現(xiàn)通關(guān)，預(yù)計，每條ETC車道每天最多可通過一萬輛車。

2.蘇格蘭昆斯費里大橋為未來的橋梁設(shè)計提供方向

建設(shè)工期：2011年-2017年

蘇格蘭昆斯費里大橋（Queensferry Crossing）是歐洲E15公路的M90公路段跨越福斯灣的一個跨海通道，將南昆斯費里和北昆斯費里連接起來。

昆斯費里大橋總投資高達13.5億英鎊，是目前世界上最大跨徑三塔斜拉橋，全長2638米，其中斜拉橋長度為2090米，兩個通航主跨的跨徑為650米。大橋總共有14跨，3個混凝土塔，最高達210米。該橋采用栓焊結(jié)構(gòu)，單個典型鋼箱梁寬度為30.28米，梁高為4.53米，典型節(jié)段長度為16.2米。

該橋采用智能交通系統(tǒng)，覆蓋了22千米長的走廊帶；具有可變的強制速度限制功能，提升交通管理效率，減少擁堵，提高安全性，并減少尾氣排放；其可變交通標(biāo)志，有利于事故偵測，提供高質(zhì)量的駕駛信息。

中國公司上海振華重工也參與該大橋的建設(shè)，并為大橋提供了3.5萬噸鋼結(jié)構(gòu)。

3.上海中心大廈：世界上最節(jié)能的建筑之一

建設(shè)工期：2008年-2016年

上海中心大廈項目面積433954平方米，建筑主體為118層（地上），總高為632米，結(jié)構(gòu)高度為580米，總造價為148億人民幣。

大廈有兩個玻璃幕墻，一內(nèi)一外，主體形狀為內(nèi)圓外三角，像兩根管子套在一起。雙層幕墻之間的空腔成為一個溫度緩沖區(qū)，避免室內(nèi)直接和外界進行熱交換，采暖和制冷的能耗比單層幕墻降低50%左右。

上海中心外幕墻玻璃以主體結(jié)構(gòu)八道桁架層為界，共分為9區(qū)，每區(qū)幕墻自我體系相對獨立，是世界上首次在超高層安裝14萬平方米柔性幕墻，被業(yè)界定義為“世界頂級幕墻工程”。

上海中心大廈建筑外觀呈螺旋式上升，這種設(shè)計可以減少24%的風(fēng)荷載，可以有效抵御臺風(fēng)的影響，同時，大樓安裝了重量達1000噸的阻尼器，利用科學(xué)分布，可將大風(fēng)對超高樓宇造成的搖擺降低到人體感受不到的程度。

大廈內(nèi)安裝的智能照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)人數(shù)自動調(diào)節(jié)亮度和溫度。據(jù)測算，這套智能系統(tǒng)每年可以為大廈節(jié)省的電力，相當(dāng)于減少了4000噸煤，1萬噸二氧化碳的排放。

此外，大廈的綜合節(jié)能率大于60%，內(nèi)部圓形立面使其眩光度降低了14%，減少了能源消耗，綠化率達到31.1%，可再循環(huán)材料利用率超過10%，電梯采用加壓艙設(shè)計和可以發(fā)電的轉(zhuǎn)換器，能耗減少了30%。上海中心大廈成為世界上最節(jié)能的建筑之一。

4.沙特吉達塔是下一個全球最高的摩天大樓

建設(shè)工期：2013年-2020年

吉達塔（之前稱為“王國塔”）位于沙特阿拉伯吉達港北面的紅海沿岸，由美國建筑師阿德里安·史密斯設(shè)計，建筑設(shè)計高1000米，總投資為200億美元。完成后，將成為世界最高的建筑，比目前全球最高的迪拜哈利法塔高出172米。

由于高處空氣密度較低，塔頂?shù)氖彝饪諝鉁囟鹊陀诘孛婵諝?，這將為建筑提供自然冷卻。建筑物外部將采用低導(dǎo)電玻璃，通過減少熱負(fù)荷來節(jié)省冷卻成本。

建筑將從頂層吸收了更涼爽、更清潔的空氣，并對建筑進行空氣調(diào)節(jié)，還將使用空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水用于整個建筑物的灌溉和其他用途。

該建筑將集酒店、公寓和辦公場所于一身，將帶來超前的生活方式，以綜合服務(wù)和多重功能吸引社會各類人群，旨在使其成為一個幾乎可以自我維持的實體，接近“垂直城市”的概念。

5.美國紐約中央公園大廈旨在“超級可持續(xù)”

建設(shè)工期：2014年-2020年

中央公園大廈是由Extell Development Company和上海城投集團在美國紐約市曼哈頓中城開發(fā)的超高層綜合商業(yè)/住宅項目。

建筑高470米，建成后，中央公園大廈將成為美國第二高的摩天大樓。建筑利用尖端工程減少碳排放、優(yōu)化空氣循環(huán)和內(nèi)部氣候控制。

中央公園大廈的總投資高達30億美元，由芝加哥建筑事務(wù)所Adrian Smith + Gordon Gill Architecture設(shè)計。

6. NBBJ的無影摩天大樓可能代表著摩天大樓設(shè)計的未來

全球設(shè)計與建筑公司NBBJ為倫敦格林威治半島的綜合開發(fā)項目提出了一個全新的創(chuàng)意概念。通過建造兩棟高樓，相互用外墻面將陽光反射到陰暗部位，從而消除高大建筑物周邊地面陰冷黑暗的問題。

建筑師們的設(shè)計包括對建筑物外部的重新思考，重新定向和漫射陽光，使大樓底部的陰影明顯減少60％，為行人和附近建筑物的人們提供更多的日光。

7. Alvarado水處理廠將使圣地亞哥的水處理能力增加一倍

建設(shè)工期：2008年-2028年

美國Alvarado水處理廠于1951年開始運營，已經(jīng)開始了為期20年升級和改造計劃。該計劃分為五個階段，旨在提供最先進的水處理設(shè)施，預(yù)計工作壽命為75年。預(yù)計到2030年滿足圣地亞哥不斷增長的人口的預(yù)期需求。

升級完成后，該項目可使每日水處理能力提高一倍，達到每天80萬立方米。升級計劃還包括一個已經(jīng)完成的1.1兆瓦的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)每年可產(chǎn)生20%的用電量，每年節(jié)省4萬美元。

該項目還從氯氣消毒轉(zhuǎn)化為臭氧消毒。臭氧的加入使圣地亞哥市不僅能夠提供含有較低水平的致癌消毒副產(chǎn)品的更安全的水，而且還能提供無味且口感更好的水。升級和擴展現(xiàn)有的傳統(tǒng)處理工藝涉及新的預(yù)處理（絮凝和沉淀池）和雙介質(zhì)過濾器，以及新的替代清潔井。

該項目在2013年獲得了美國杰出土木工程成就獎（OCEA）。

8.美國奧斯威戈湖攔截下水道（LOIS）可能是下水道的未來

建設(shè)工期：2008年-2012年

美國俄勒岡州奧斯威戈湖市攔截下水道工程（LOIS）使用一種可以使用100年的創(chuàng)新型浸沒式浮力下水道，取代傳統(tǒng)的陸基下水道管道，可以有效防止腐蝕和地震影響。

新系統(tǒng)由直徑為18英寸至42英寸的浮力管道組成，通過固定在湖底的錨和系繩，將下水管道固定在湖床上方約2.4-5.8米之間，并沿管道安裝了浸入式浮力不銹鋼檢修孔，通過可拆卸的鋁制沉箱進入管道進行維護和清潔。

該項目耗資1億美元，浸沒式浮力下水道可以在使用壽命期間節(jié)省約2000萬美元的運營和維護成本。與陸基系統(tǒng)相比，該項目將管道長度減少了40%，并節(jié)省了大量材料、重型建筑及交通運輸設(shè)備的費用。

9.利比亞人造河項目將是有史以來最大的灌溉項目

建設(shè)工期：1985年-2030年

利比亞人造河項目從二十世紀(jì)八十年代開始建設(shè)，是一項跨世紀(jì)工程。該項目通過約1300口井（大部分的井深超過500米）將撒哈拉沙漠的地下淡水抽上來，再用累計全長4000公里、直徑4米的巨型鋼筋混凝土管道，輸送到全國各地，每天可以運輸650萬立方米地下水。該項目是當(dāng)今世上水利工程之最，被稱為世界的第八大奇跡。

整個工程分為5個階段，總造價接近250億美元。目前已完成的階段為許多利比亞人民帶去了充足淡水，改善了生活質(zhì)量。一旦該項目完成，利比亞將實現(xiàn)糧食生產(chǎn)的自給自足。

但受制于國內(nèi)外的影響，人工河項目的未來不容樂觀

10.威尼斯潮汐屏障MOSE可能成為防洪的未來

建設(shè)工期：2003年-2015年

為了讓城市免受洪水的侵害，威尼斯開發(fā)了一種靈活的綜合暴風(fēng)潮屏障系統(tǒng)（MOSE），將威尼斯的瀉湖和大海在高潮汐時隔離開，同時，又能通過創(chuàng)新的鎖緊系統(tǒng)確保持續(xù)的港口活動。

瑞典特瑞堡集團參與該項目建設(shè)，主要負(fù)責(zé)多功能防御系統(tǒng)和定制密封系統(tǒng)的設(shè)計和安裝。該項目的總成本約為55億歐元。

雖然該項目規(guī)模不大，但未來可能會為其它沿海城市抵御洪水提供參考。

11.美國卡爾斯巴德海水淡化廠可以解決未來的淡水危機

建設(shè)工期：2015年-2020年

美國圣地亞哥市的卡爾斯巴德海水淡化廠是美國最大的海水淡化廠。該項目使用反滲透技術(shù)（reverse osmosis），即用強力水泵將海水沖入2000根白色玻璃鋼管來抽提掉鹽分。得到處理的水會通過一根長10英里的輸水管向高處運輸至圣地亞哥現(xiàn)有的輸水網(wǎng)系統(tǒng)。目前該工程可以每天為居民提供5000萬加侖（約19萬立方米）的淡水。

盡管該項目在美國排第一，但在全球海水淡化工廠中勉強擠入前50名，隨著技術(shù)成本的降低，未來，海水淡化或?qū)⒊蔀榻鉀Q全球淡水危機的重要技術(shù)。（參考信息：interestingengineering）