港珠澳大桥桥隧转换人工岛岛上建筑设计关键点

2019-01-13肖利军姜立得

中国港湾建设 2019年5期

肖利军，姜立得

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510230）

港珠澳大桥桥隧转换人工岛为连接海底隧道的东、西人工岛，处于珠江口伶仃洋海域，距离珠海约23 km，面积各约10万m2。其岛上建筑包含主体建筑、附属建筑等，附属建筑涵盖越浪泵房、减光罩、消防泵房、消防水池、雨水泵房等建（构）筑物。

岛上建筑处于外海，与一般的陆地建筑在自然条件上有着较大差异，高温、高湿、高盐及高风压环境对建筑的耐久性提出了更高的要求；功能集成了监控、供电、给排水、消防、通风排烟、救援等10余项，功能复杂且涉及多单位协作，为隧道的安全运营及人工岛的日常维护办公等提供保障；独特的外海景观资源，给外海人工岛提供了潜在的商业价值。

通过从方案到施工图设计过程中的一些问题进行经验总结，能提高建筑师的专业水平，更好地对建筑施工图设计进行优化[1-2]，为业主服务。鉴于岛上建筑的特殊性，笔者通过5 a的工程实践，将设计及施工中发现的异于常规建筑的设计经验进行论述，为后续同类项目提供参考。

1 加强总体设计把控，确保转换人工岛的核心功能

转换人工岛设计集成桥隧结构、交通配套、供水供电通讯等市政配套、养护救援等办公商业设施，不同设计行业深度交叉，需不同标段设计院协同设计，因此作为总体院，不能简单的从项目的标段划分来理解各自的设计范围。

首先要捋清转换人工岛的核心功能，通过专项分析提高其抗风险能力，比如隧道洞口的防淹设计，其防淹设计及设备选型均由不同标段负责，但受近年来极端气象频发的影响，为确保隧道洞口雨水泵房的防淹能力，作为总体单位，委托专业单位根据近年来的数据收集重新实验模拟，建议在洞口新增1座雨水泵房，并邀请行业专家进行综合评定，通过后提请其他标段更新设计，确保了项目建成后的几次大台风带来的强降雨中隧道未出现大面积积水。

其次转换人工岛的供水供电通讯等市政设施均长距离从陆地供给，在人工岛通过专用机房再辐射至各个使用区域，而房建设计仅为其中的一部分，因此在与其对接时，需详细了解系统及设备的构成，所有设计及其设施从源头开展，避免出现接口空白或设施重合。如房建供电的源头变配电房前期界面模糊了配电房内部的出线设计口，后续施工出现空白，导致配电房的设备布置，综合布线需依据建成空间重新核定；房建通讯网络缺失房建机房与公网源头的衔接布线，项目标段联调联试时补充。同时由于场地狭小，道路监控已覆盖室外场地，但房建设计仍考虑了场地监控，造成二者设计重合。

2 提前落实外海人工岛的政府管控设施需求

转换人工岛大多处于外海，政府监管部门必须进驻管理，仅预留其办公及住宿空间不能满足其全部的使用要求。东、西人工岛房建竣工验收后，各部门才陆续提出要求，如全岛外侧的物理围栏及视频监控需求、进出岛的交通管制、办公区的机房配置要求等，部分需要在现有的办公空间重新装修，增加综合布线，造成资源浪费。类似项目需提前规划安排，提请业主尽早与政府部门深度沟通，落实需求，统一规划。

3 充分利用外海的景观资源，为商业开发提供条件

转换人工岛大多由于航道的原因，成为桥隧转换的设施出现，因此海上资源必成为人工岛的景观亮点，结合人工岛花费的不菲人力及物力资源，宜让更多的人们能够进入人工岛，开拓附加经济效益。如东、西人工岛地处珠江口外伶仃海域，可近距离观海，欣赏万吨巨轮及海豚出水；感受日出、日落的绚丽景象；远眺香港大屿山自然景色，感受香港机场飞机起降震撼时刻，等等。因此在人工岛规划时，考虑了尽可能大的人流集散及停车场所，预留商业开发空间，深度挖掘人工岛本身的建筑人文景观，增加旅游观赏点。

4 建筑细部设计

4.1 地下室变配电房回填

转换人工岛利用隧道空箱空间布置了大量的设备用房，由于隧道空箱结构底板的2.98%找坡，同时结合35 kV变电所埋设电缆沟的需求，部分回填过高达1.5 m。隧道空箱结构深埋地下，仅靠楼梯间及吊装孔为外部运输通道，大型设备无法进入，同时轻质回填材料运输不能匹配泵送的压力，运输及施工较为困难。因此对于设于地下的大型变配电房，需结合其施工条件，在设备选型时可考虑上部出线设计，避免土建回填增加施工难度。

4.2 加强防飘雨设计

转换人工岛地处大海中央，四周无遮挡物，强降雨在台风的挟持下，无孔不入，应加强架空层及外门的防水设计。

1）架空层各项设施应按照室外空间设计，架空层地面应低于室内或设置门槛，架空层地面不宜采用整体面层，减少飘雨形成的积水流动；架空层机电设施如监控、应急照明需选用室外防水型设备，或与厂家商议增加可靠的防水装置。

2）幕墙外门及百叶防水

幕墙防飘雨叶片不能完全阻挡室外飘雨侵袭，房建进出风管道宜通过风井与室外连通，风井内壁表面采用外墙防水做法，风井地面需设置地漏，将极端气象下的雨水排出。风管与风井隔墙连接时设置一定的坡度，防止雨水通过风管进入室内。幕墙外门宜采用密封性较好的平开门，不宜采用地弹簧门，其双向开启的特性很难满足防飘雨的要求。

4.3 建筑物室内新风除湿

转换人工岛处外伶仃海域，属于典型的海洋性亚热带季风气候，每年从南中国海吹来的南风带着和暖而潮湿的空气，与从中国大陆北部来的寒冷气流相遇，形成静止锋，空气湿度非常大，极端情况湿度可达90%，同时空气中含有大量的盐分，对建筑设施及机电设备耐久性带来巨大挑战，因此首先设备选型及材料选择应优先考虑其耐盐雾特性，其次要严格控制外海潮湿空气直接进入室内。

1）地下室新风源头需增加除湿装置，确保进入地下室空间空气干燥。东、西人工岛主体建筑地下室布置大量的设备用房，涵盖35 kV变电所、消防泵房等保障隧道安全运营的核心设备，高湿度及高盐量空气如未经处理直接进入地下设备间，将极大的缩减核心设备的耐久年限，提高其维保成本。

2）地上空间外门需设置门斗，其人流密集出入门口可增设风幕，减少室外潮湿空气进入。室内空间宜采用机械通风，所有新风通过集中风井获取，空调除湿后进入室内空间。

3）夏季空调冷风出口温度最低，低于空气的露点温度，容易在出风口出现滴水，可通过采用塑料或木质风口来减弱滴水。

4.4 室外构件抗风

转换人工岛处于无遮挡开敞海域，海上台风不时侵袭，其构件的抗风安全尤为重要，针对这一特殊情况，对岛上建筑的屋顶风塔及隧道洞口的减光罩进行了优化设计：

1）屋顶风塔表皮初设方案采用的是单元式不锈钢幕墙，单元式幕墙对施工要求高，极小的施工误差可能导致巨大的抗风缺陷，且对其填缝密封胶的耐久性提出更高要求。因此在施工深化时，将方案调整为整体耐候钢表皮，通过焊接固定于结构骨架，表皮与骨架结为一体，且耐候钢本身的防锈特性，也提高了构件在海洋气候中的抗腐蚀能力。

2）隧道洞口原设计方案设置了110 m玻璃顶棚减光罩，但考虑到顶棚位于行车道上方，玻璃的抗风及自爆弱点，会给行车带来安全隐患。设计从其减光原理出发，通过设置疏密渐变的耐候钢门式框架，将整体顶棚式结构分解为数个单体，减少受风面积，提高抗风能力，同时单个门式框架犹如一座座雕塑，屹立于岛面，建筑效果独特新颖。