薛東波

(廣東省基礎(chǔ)工程集團有限公司 廣東廣州 510620)

0 引言

國內(nèi)傳統(tǒng)城市森林步道沿線多為樹木，地形復(fù)雜、地勢陡峭，起伏較大。對于道路系統(tǒng)不完善或者新開發(fā)的山區(qū)，建設(shè)森林步道需要大量砍伐樹木，而且在施工過程中會對地面植被造成較大程度的破壞，給生態(tài)環(huán)境造成影響。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)保、低碳節(jié)能、經(jīng)濟效益比最大化等，已成為建設(shè)城市森林步道趨勢。結(jié)合國內(nèi)外城市森林步道建設(shè)經(jīng)驗，福州城市森林步道工程建設(shè)是以“社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益最大化的理念引領(lǐng)，實現(xiàn)了在超長鋼桁架棧道上綠色生態(tài)與人性化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一”，并在工程上打破了開山填路破壞大、污染山火風(fēng)險大、水泥木材不生態(tài)的傳統(tǒng)建設(shè)模式，打開了山地步道項目“小而巧、小而美、小而省”的綠色建設(shè)新思路，為今后建設(shè)類似工程提供參考[1]。

1 工程簡介

1.1 工程概況

福州城市森林步道(又稱“福道”)，是福建省生態(tài)建設(shè)的重要實踐和重點民生工程。工程總投資6億元，是全國首條、亞洲最長的鋼結(jié)構(gòu)森林步道。福道環(huán)線總長19 km，含鋼結(jié)構(gòu)棧道、登山步道和車行道，其中鋼結(jié)構(gòu)架空步道長約8.2 km，登山步道長約6 km。福道在山地密林、地形多樣復(fù)雜的環(huán)境下建造，串聯(lián)起市中心4座山、5個公園，共規(guī)劃10個出入口與城市對接，沿線共有7座地標性服務(wù)建構(gòu)筑物，兩座特色景橋梁。

1.2 工程特點與難點

(1)當(dāng)?shù)卣敖ㄔO(shè)單位對生態(tài)建設(shè)標準極高，要求保護原始地形和植被，做到無便道，微創(chuàng)施工；

(2)本工程為國內(nèi)首條鋼結(jié)構(gòu)城市森林棧道，無先例可借鑒和參考；

(4)作為亞洲最長的鋼桁架林端棧道，將無障礙、優(yōu)美園林曲線、輕巧結(jié)構(gòu)樣式結(jié)合，并全線實現(xiàn)需克服許多技術(shù)難點；

(5)工程地形險峻復(fù)雜，施工條件惡劣，大型車輛無法通過，材料運輸困難；

(6)山地密林環(huán)境下，棧道建設(shè)的森林防火、植被保護、地形保護、防塵防水土流失等，都是施工的巨大難題；

(7)本工程沿著山體及懸崖設(shè)計棧道，桁架棧道盤旋于山體，懸崖棧道懸挑在險峻的懸崖上，山勢陡峭，安裝難度極大。

2 主要建造關(guān)鍵技術(shù)

2.1 山地密林環(huán)境下綠色生態(tài)建造技術(shù)

通過與上位綠道規(guī)劃和城市功能銜接的山地密林環(huán)境下，低影響綜合選線規(guī)劃，以降低建設(shè)對山體的影響，如圖1所示。福道建造采用輕巧通透的低影響“Y”型單柱棧道結(jié)構(gòu)形式、可循環(huán)回收達80%以上的全鋼結(jié)構(gòu)棧道主材應(yīng)用，不僅避免了資源浪費，還能在山地密林環(huán)境下，有效降低火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險性，符合國家生態(tài)建設(shè)的總體要求。

圖1 綜合選線規(guī)劃

全線鋼結(jié)構(gòu)棧道采用彈性好、韌性大的透光透水踏面設(shè)計應(yīng)用，使得橋梁通體結(jié)構(gòu)透光透水，全線8.2 km，2.4 m寬，近20 000 m2的棧道下方空間的植被可以接受陽光和雨露，生長不受影響，對生態(tài)環(huán)境的保護起到重要作用[2]。

裝配式結(jié)構(gòu)和螺栓連接的綜合運用建造方式，要求精準且精細化的設(shè)計施工。在鋼結(jié)構(gòu)棧道施工過程中，極大減少了現(xiàn)場加工、安裝施工造成的粉塵、污染和森林火災(zāi)風(fēng)險，是綠色生態(tài)理念貫穿項目建設(shè)全過程的重要措施。

1）分析大數(shù)據(jù)對城市交通系統(tǒng)在日常運營中的監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析對事件進行預(yù)演，估計事件的偏差。通過對事件偏差程度的分析，考慮是否可以采取相應(yīng)的防范措施，同時還可以對一些特殊情況進行深入的探討。

在山地密林環(huán)境下，為滿足建設(shè)生態(tài)的要求，創(chuàng)新采用微創(chuàng)施工技術(shù)，將施工對自然環(huán)境的破壞降到最低,做到對原生態(tài)環(huán)境最大的保護，實現(xiàn)“四節(jié)一?！钡木G色施工。

2.2 超長森林步道的人性化設(shè)計技術(shù)

福道建造通過林端棧道、車行道、登山步道串聯(lián)形成易疏散、多選擇的立體游線系統(tǒng)，如圖2所示。超長林端無障礙棧橋采用1∶16坡度設(shè)計，實現(xiàn)全齡段、全條件人群的便捷舒適游覽。采用富有彈性的鋼格柵板踏面設(shè)計，不僅減小了步行對膝蓋的壓力，還提高了行人步行舒適性[3]。

圖2 林端棧道、登山步道和車行道立體串聯(lián)

福道注重生態(tài)設(shè)計和精細建設(shè)。緊鄰棧道兩側(cè)的都是原生大樹，與棧道線位重合的胸徑15 cm以上的樹，都必須保留從棧道中穿出。給穿梭在森林棧道的游客帶來了舒心體驗。

為滿足游客夜間安全、舒適地穿梭在森林棧道，創(chuàng)新采用滿足步行照明且降低對野生動物影響的約束性柔和照明設(shè)計，實現(xiàn)游客舒適性游覽與生態(tài)、動物和諧共處。

2.3 棧道結(jié)構(gòu)多元化模塊融合設(shè)計技術(shù)

將園林曲線、輕巧造型與裝配式模塊融合，實現(xiàn)符合傳統(tǒng)審美、貼合山地的超長林端森林棧道，如圖3所示。

圖3 掩映在密林中的優(yōu)美棧道曲線

(1)無障礙和美學(xué)并重：將園林道路空間曲線的曲徑通幽特點與無障礙設(shè)計相結(jié)合，既保證園林景觀貼合山地形態(tài)的優(yōu)美曲線要求，又克服了復(fù)雜山地環(huán)境下各類人群的無障礙適用需求，是福道建設(shè)的重要創(chuàng)新。

(2)無障礙模塊標準化：超長棧橋采取標準化裝配式設(shè)計是技術(shù)發(fā)展的方向。將無障礙標準要求的輪椅坡道最大高度與水平長度的有關(guān)規(guī)定結(jié)合構(gòu)件的模塊化裝配式設(shè)計是福道建設(shè)的一項重要創(chuàng)新。

(3)低碳環(huán)保安全施工：鋼管桁架構(gòu)件適用于法蘭盤螺栓拼接，而模塊化設(shè)計有利于工廠標準化加工、現(xiàn)場裝配。相較于現(xiàn)場焊接施工，螺栓拼接提高了施工質(zhì)量及精準度，減小現(xiàn)場的揚塵、廢氣等污染物，施工低碳環(huán)保，避免焊接火星，降低了密林施工的火災(zāi)風(fēng)險。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)制作安裝設(shè)備研制及應(yīng)用技術(shù)

為了使曲線徑向連接的現(xiàn)代感極強的棧道造型與自然環(huán)境的高度協(xié)調(diào)融合，同時實現(xiàn)高精度、高效化、生態(tài)化預(yù)制拼裝棧橋的設(shè)計施工，采用BIM技術(shù)平臺是協(xié)同設(shè)計、施工管理和后期運營的基礎(chǔ)。利用BIM協(xié)調(diào)性、模擬性、可視性、優(yōu)化性的特點，來實現(xiàn)項目造型尺度的把握、銜接和精細化模塊設(shè)計。極大提高了圖紙及鋼結(jié)構(gòu)加工過程中實施效果的預(yù)判和調(diào)整，極大的增加了工程質(zhì)量的把控。

鋼結(jié)構(gòu)安裝設(shè)備研制及應(yīng)用技術(shù)部分，創(chuàng)新設(shè)計了多功能裝配式棧道鋪設(shè)機與漸進式施工技術(shù)，解決了密林山地環(huán)境的運輸、吊裝等難題[4]。棧道鋪設(shè)機包含“起重設(shè)備”及“運輸車”兩部分，采用先進的系統(tǒng)控制技術(shù)，設(shè)計了載荷保護、防滑保護、防傾斜保護、防出軌保護等創(chuàng)新內(nèi)容，利用已成形的橋段，多方向、漸進式安裝鋼結(jié)構(gòu)棧道，實現(xiàn)綠色生態(tài)建設(shè)，如圖4所示。

圖4 多功能裝配式棧道鋪設(shè)機與漸進式施工技術(shù)

2.5 跨地形結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

(1)山體索塔組合鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)

福道全線穿梭多變的地形與復(fù)雜的山勢，山中樹多林密，樹木高度均在10 m以上(終點段大樹密集，樹的高度≥13 m)，根據(jù)建設(shè)單位要求，不能砍伐樹木及破壞地貌結(jié)構(gòu)。建造過程存在著運輸材料無道路通行、鋼結(jié)構(gòu)安裝定位精度技術(shù)要求高、施工面窄長且成彎曲狀分布、步道多條高空電網(wǎng)從上方穿過、施工現(xiàn)場安裝難度大，工期緊湊等難題。

如果采用塔吊等方式進行吊裝，其成本過高。針對以上難題，創(chuàng)新采用索道運輸構(gòu)件，解決了無道路運輸?shù)碾y題[5]。創(chuàng)新研制異型構(gòu)件Y型鋼柱雙吊桿裝置，2個井架可以依次交錯向前周轉(zhuǎn)使用，安裝及拆卸方便快捷，節(jié)能高效。不僅可以避免單個拔桿吊裝穩(wěn)定性差、安裝精度低的問題；還能最大程度的保護原生植被。 創(chuàng)新研制架空棧道欄桿安裝裝置，實現(xiàn)景觀步道兩側(cè)欄桿同時安裝，并且可以行走推運，對外部環(huán)境依賴性低。

(2)懸崖棧道鋼結(jié)構(gòu)組合吊裝施工技術(shù)

懸崖棧道始于福州客運汽車西站，標高從27.85 m至89.60 m，沿著山體及懸崖設(shè)計，桁架棧道盤旋于山體，懸挑在險峻的懸崖上，山勢陡峭，安裝難度非常大。

懸崖棧道結(jié)構(gòu)形式分為鋼懸崖棧道和桁架式懸崖棧道兩種?，F(xiàn)場跨越地形復(fù)雜，施工區(qū)段不利于起重設(shè)備停放，大部分構(gòu)件難以用汽車吊直接吊裝，需其他機械配合施工。因地制宜，充分發(fā)揮各類吊裝設(shè)備的功能，建立了空間交叉吊裝管理體系，具體分4個區(qū)域進行安裝，如圖5所示。

圖5 懸崖棧道施工平面圖

(1)CW65-CW43區(qū)段采用大型汽車吊(200 t)吊裝。

(2)CW42-CW34區(qū)段選用拔桿吊裝。

(3)CW34-CW05區(qū)段采用50 t履帶吊、拔桿吊裝，構(gòu)件采用人工、驢、馬、拖拉機等進行接駁運輸，50 t履帶吊和構(gòu)件由500 t汽車吊從西客站后院吊裝至上部平臺。

(4)CW05-CW01區(qū)段選用拔桿吊裝。

有效解決了懸挑式棧道與桁架式懸崖棧道鋼結(jié)構(gòu)安裝受場地限制的難題。

3 結(jié)語

福州城市森林步道作為國內(nèi)首條鋼結(jié)構(gòu)懸空棧道，在山地密林和多樣地形環(huán)境下，創(chuàng)新采用山地密林環(huán)境下綠色生態(tài)建造技術(shù)、超長森林步道的人性化設(shè)計技術(shù)、棧道結(jié)構(gòu)多元化模塊融合設(shè)計技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)制作安裝設(shè)備研制，及應(yīng)用技術(shù)，及跨地形結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)等多項建造關(guān)鍵技術(shù)，適應(yīng)了多變的地形與復(fù)雜的山勢，實現(xiàn)了在山地密林環(huán)境下的低影響建造，將超長鋼結(jié)構(gòu)棧道與自然環(huán)境、游客的舒適體驗融合。福道創(chuàng)新、人性化的設(shè)計，精細、微創(chuàng)的施工，為國內(nèi)山地步道生態(tài)建造帶來全新的思路和實踐，是建設(shè)美麗中國——綠水青山就是金山銀山最佳詮釋[6]。