高原极端环境下装配式营地舒适性建造技术

林子琨，丁学正，廖满平，张 茅，阳 威

（1.中建二局土木工程集团有限公司，北京 101100；2.中国建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

某高原项目地处四川盆地与青藏高原过渡的西南缘，海拔为3 500～3 750m，属典型高原地貌，空气密度低、高寒缺氧、温差大、紫外线强，气候变化剧烈，在这种极端环境下，短期或长期暴露高原低氧环境均会诱发机体中枢神经系统功能异常，引起认知功能障碍。而工程建设人员身体机能下降，工作效率降低可达50%以上，体内血红细胞含氧量降低30%以上，这样的施工环境对人员健康保障、建设营地提出了更高的要求。为此，项目采取供氧、保暖、增压、太阳能利用、低碳技术及后勤保障等策略，全方位提升建设营地舒适性，助力世纪工程建设。

1 高原营地建设总体方案

运用低空摄影技术，配置大疆M300 RTK 无人机，搭载禅思P1 镜头对工程整体路线进行无人机航测，生成倾斜摄影模型。基于航测模型，初步规划一处地势平坦、交通便利、环境安全、水源丰富的位置作为营地。

航测结束后，利用Infraworks 软件对同一坐标系下的无人机航测地形与Revit 建立的营地结构模型进行整合，建立营地实景三维模型，快速获取拟建营地周边地形地貌等空间信息。随后将整合后的模型嵌套进区域地图中，准确规划营地的道路、排水等事项，如与既有道路连接、既有排水管网连接等。同时由于倾斜摄影模型包含坐标、高程、水文、既有交通等信息，有利于规避泥石流滑坡、洪积扇、岩堆等不良地质区域，选择地形宽广、地质条件较好的区域作为营房建设地址。项目部总体规划如图1。

图1 项目部总体建设规划

项目驻地营房屋顶安设太阳能电板，降低项目驻地能耗。驻地共划分五大区域，分别是办公区、生活区、运动场区、文化走廊展示区和停车区。主要设施有办公室、会议室、信息化中心、小型制氧站及动场等。营区周围采用波纹板围护，并涂以蓝白相间色彩。营地所有房屋采用箱式房，实现营地模块化、快速建造机械化。另外，修建产业工人社区，占地面积为5 245m2，包括医务室、理发室、超市等生活用房，共126 间，可住500 人，内设小型制氧站。项目部所有居住、办公空间均采用装配式技术，将可折叠式集装箱板房运输到高原项目部，再通过起重机快速拼装，实现1 个月营地搭建，如图2。

图2 装配式拼装营地

2 供氧、增压及保暖方案

项目驻地海拔均在3 500m 以上，在工区驻地和产业工人社区内分别设置小型制氧站1 个，通过管道将氧气供到每个卧室，在房间内设置供氧使用终端。房间工作、休息人员可智能化设置房间氧气浓度。氧气终端设有氧气浓度感知传感器，一旦浓度满足即停止制氧站向房间供氧。其余人员相对较少的场所使用分散式供氧设备进行供氧，如图3。另外，施工一线还配置微型压力氧仓，仓内一方面提供具有一定压力的氧气，可助于氧分子进入血红细胞；另外一方面，适当增加仓内压力，使感到不适的作业人员可缓解高原低压导致的不良反应。

图3 驻地造氧设备及低压氧舱

项目营地处高原型大陆性季风气候区，气候寒冷、无霜期长、光照多，气温低，冬长而干冷，夏凉多低温，无四季之分，且驻地日温差常超过20℃；1～4 月气温较低，最低温度约-15℃；即使是温度较高的6～7 月，夜间温度也常低于10℃，同样需要进行供暖。为此，项目采用石墨烯空调进行供暖，石墨烯空调功率约2.6kW，内设智能温度传感器，当环境温度达到预定值时，供暖自动停止；当低于预定值时，供暖功能启动，如图4。

图4 石墨烯供暖房间

3 低碳建设方案

3.1 光伏玻璃利用技术

光伏玻璃幕墙是一种将太阳能光伏组件压入，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃。采用光伏玻璃幕墙替换传统的玻璃幕墙，镶嵌于两片玻璃之间，利用太阳能电池组件将太阳光能直接转化为电能储存并使用。太阳能电池组件利用太阳光的光子能量，使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动，从而产生电压。

甘孜州光照时间长，全年光照时间约2 700h，整个光伏系统装机容量为200kW，240m2光伏玻璃幕墙年发电量约8 万kWh，节约用电成本5.2万元，等效每年节约标准煤26.91t，减排二氧化碳约70.5t，产生的绿色电力用于照明、动力等用能需求。240m2光伏玻璃幕墙总造价为41 万元，1m2单价约为1 700 元，1m2普通玻璃幕墙造价约为750 元，综上，使用该光伏玻璃幕墙4.4 年即可收回成本。表1 为光伏玻璃幕墙标准参数，通过标准件光伏玻璃，可直接运输至现场拼装成幕墙。光伏玻璃幕墙不仅具备普通幕墙维护、隔热、美观功能，又兼具绿色发电及能源自给功能，减少了资源消耗，响应绿色建造、节能减排、零碳建筑及双碳目标的大趋势。

表1 标准光伏玻璃幕墙参数

3.2 清洁能源利用技术

项目现场配置多套FT-QC8 小型自动气象站，实现气象数据智能化采集、无人化监管及数据动态查收。该气象站支持短信预警、云平台查看、数据曲线分析、数据后处理及外置运行Javascript 脚本等功能。气象站由气象传感器、采集器、太阳能供电系统、立杆支架及云平台5部分组成。采集器供电接口为GX-12-3P 插头，输入电压5V，带RS232 输出Json 数据格式；配置太阳能供电、铅酸电池，实现监测站无人化值守；数据上传间隔为30～65 535s，并可根据需要自行设置。

3.3 固废处理及环境监测

设置1 处固体废物处置工程，用于施工营地易腐垃圾（餐厨垃圾）的堆肥处理。主要施工流程：基坑开挖→基础浇筑、养护→排水沟施工→设备及防雨棚安装→设备运营／养护。工程选址位于项目驻地下风口，基坑沟槽采用人工配合挖掘机施工，结构混凝土采用钢模板立模，溜槽浇筑，设备采用快速腐熟与恶臭控制一体化堆肥机，安装采用起重机吊装，人工配合安装。堆肥产物由专人定期清理，用于生态恢复、场坪绿化或填埋处理。其他一般生活垃圾就近转运至地方既有垃圾填埋场进行处置。

项目对施工噪声、光照辐射强度、空气湿度、温度、风速等数据进行动态建设，并上传至智能化云平台，可动态查看数据。生活区垃圾集中堆放，定期用垃圾车运往指定处理点处理；生活污水排入污水收集容器处理并拉到指定地点，经污水处理设施处理达标后排放，如图5。

图5 污水处理设备

4 卫生保障建设

设置备品室、监护室。室内隔热、保温效果良好，室内照明、取暖、供氧等设施设备齐全，达到室温不低于16℃的取暖条件。工地健康监护室配备智能健康检测设备1 套，内外科急救箱1套，配备吸气终端及氧气袋。配套设施具备诊疗电脑系统及远程会诊功能，为标段医生巡诊提供条件。

5 结语

高原地区生态脆弱、环境恶劣，本文通过无人机信息化等手段，从光伏玻璃、固废处理及环境监测、卫生建设等4 个技术方案出发，为作业人员提供了较好的居住环境。高原项目驻地现代化建设也有效保护了当地生态环境，为后续高原地区营地建造奠定了基础。