帆船酒店地基工程分析 - 图文

帆船酒店地基工程分析

雄踞在迪拜的海岸外，是全球最了不起的建筑物之一，高度超过321米，甚至超出了埃菲尔铁塔，这是地球上最高，恐怕也是最奢华的一家酒店，特地要让世人震惊，它的名字叫做阿拉伯塔，又称为帆船酒店。帆船酒店只需要几条曲线便能让人得知它的身份，除了建筑物本身，还能一眼就看出所在的地

点，它是21世纪的地标。帆船酒店的工程花了5年的时间，2年半时间在阿拉伯海填出人造岛，2年半时间用在建筑本身，使用了9000吨钢铁，并把250根基建桩柱打在40米深海下。这是一场空前的奋斗，把所有人的潜力发挥到极限。

1994年11月酒店动工，由于酒店需要建在海中，为此，总建筑师莱特建议专门为酒店造一座小岛。1995年，在完成人工岛的施工后，下一阶段就是地基的问题。

建筑工人在岛中央，把一段段巨大的钢材打入地底20米深，这样构成一道三角形的钢墙叫做钢板桩围堰。一种临时性的围护结构，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式

建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。施工团队把围堰里面的沙挖空，将成为酒店地下室的外围。但移除沙恐怕有其风险，海水的重量大举压向海床，这股力量迫使海

水渗透沙，很可能从下而上淹没人工岛，这是一项真正的挑战。

1

为了防止海水涌入，工程师麦克尼古拉斯在沙中注入液态水泥，从下面把它的钢墙壁封起来。不过移走沙土形成地下室的时候，压制海水力量的重量不断的减轻，水泥密封将受到最大的考验。最糟糕的情况是海水移动造成的压力，把坑洞的底部像香槟的瓶塞一样冲开。如果麦克尼古拉斯的计算错误，坑洞可能惨遭淹没，葬送数百名工人的性命。但一个优秀的工程师的设计应该是不存在问题的。在水泥密封固定之后，工人开始用挖土机移开沙土。结果与计算相同，钢墙和水泥密封都通过了考验。麦克尼古拉斯称这是他入行以来最骄傲的时刻之一。他的设计成功了。

1995年11月，兴建世界最高的酒店的人工岛大功告成，施工团队开始进行这个建筑的地基处理。任何摩天大楼都需要庞大的支撑，但帆船酒店的地点使难度增加，从来没有人在填筑土地上盖过这种建筑物，这可是一栋300多米的高楼，盖在阿拉伯海湾6米深的人工岛上。先前岩心钻探的结果不佳，问题也变得更加复杂。寻找地下岩床的团队钻入海床深处，但足足钻了180米深，还是没有找到实心的岩石，这会让他们的工作

更艰难，但建筑师仍旧不肯认输。一般人会以为他们疯了，在沙上盖这种建筑物？更别说在海里了。这座300多米的建筑物地基下方只是沙土而已，要如何抵御地震和时速近150公里的强风？建筑师拟出计划他们想把钢筋混凝土桩钻入沙土深处来支撑帆船酒店。但是要如何防止整座建筑物沉降呢？在现实工程中，按桩的受力情况，桩分为摩擦桩和端承桩。如果桩穿过并支撑在各种压缩土层时，主要依靠桩侧土的摩阻力支撑垂直荷载，这样的桩就称为摩擦桩。摩擦桩主要用于岩层埋置

2

很深的地基。在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受。

因此，设计团队靠的是“表面摩擦效应”，很好地利用了摩擦桩。这种阻力可以阻止两个粗糙的表面相互滑动。表面摩擦的重点在于沙和桩表面。桩越长，越深入地底，表面摩擦效应越大。用一根铁管来模拟摩擦桩的效果，一旦桩和周围沙的摩擦力相当于锤子施加的荷载，桩就会停止不动。但要用工程师克里普斯的设计来锚固帆船酒店，沙必须够压实，才能在建筑物桩周围制造阻力。钻孔工人把沙样本包裹在密封容器里面送去作分析，若结果显示沙太松，锚固建筑物的桩支撑力可能突然消失。

迪拜的地理条件让大家有理由担心，迪拜位于主要断层线的范围内，这座高耸的建筑物可能经不起地震摇晃。1964年6月，日本北部的新泻发生里氏7.5级的地震。由于这个地区盖在多沙的淤泥上，公寓大楼全数被震垮。这不是一般地震造成的倒塌，这种骇人的现象称为“液化”。当松软沙土的颗粒发生震动会把所有的气孔填满，压实沙占据的空间缩小，地面不再是实心的土壤，反而变得像液体一样。盖在移动的沙土上，任何建筑物都会倒塌。不过，岩心钻探的结果回来是个好消息，基地深处的是压实的钙化沙，不会有液化的威胁。但桩必须够长，让表面摩擦力稳固地基。为了安全起见，克里斯普不打算冒任何风险，规定地基要比原定计划加长20%，即把桩延长8米。地基处理一共打了桩250根直径1.5米、长45米的钢筋混凝土桩，这250根钢筋混凝土桩总长超过10公里，相当于35座这些桩支撑的摩天酒店。

在经过建筑主体设计和内部装潢后，1999年12月，帆船酒店终于赶在千禧之年前开门迎接首批超级富豪宾客。

从人工岛的填筑，到基坑开挖，最后到桩基础施工，帆船酒店工程虽然极具难度，很多问题都是前所未有的，但是工程师们很好的完成的任务，挑战了工程学的极限，看来，人的智慧的创造永远不能估量。

最后让我们联想到两例工程事故。第一例是上海楼盘倒塌事件，桩基础同为摩擦

3

桩，我们认为可能的原因是房屋本身设计的摩擦桩，抗倾覆弯矩安全系数较小。另外由于下雨，摩擦桩的摩擦力大大减少，导致桩所承受的弯矩小于滑坡弯矩，于是倒了。这一点可以看出帆船酒店的设计团队的智慧以及处理问题的方法的优越！第二例是香港圆洲角断桩案，2000年，圆洲角愉翠苑D、E座地盘三十六条桩柱中，有二十一支短桩，长度比指定短二至十五米，另有十一支桩柱没有钻至指定的岩石层，只钻入软泥层。另外，如右图所示，从圆洲角桩柱取出的石屎芯，由于短桩，石屎芯以石屎碎接驳而成，故出现 很多裂痕。桩柱完工后，两座楼宇建至三十三、三十四层，发现有严重不平均沉降。

从帆船酒店这个成功的实例的不难看出，要把一个建筑工程很好的完成，基础工程

的建设是至关重要的。尤其是像这种地下甚至于水下作业的高难度地基工程，更是要经行周密的实地测量和设计。此外，对于建筑材料的要求也不能有半点马虎，更不能偷工减料。而现在很多建设和施工单位往往在这方面做文章，赚黑心钱，所以我们有必要建立一个完善的建设规则，而不是“潜规则”。对于具有侵蚀性的地下水工程，应严格采用相应的抗侵蚀的材料。对于一些工程难题，设计团队和施工团队也要积极合作，要避免一些“门户之见”和“私利”问题，毕竟完成工程才是最重要的。所以，团队合作也是至关重要的，而我们大学生就应该培养这样的合作精神和能力。这是我们土木工程学生应该追求的目标。

4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/plv5.html