薛永武:依靠科技创新 建设千年宝刹

 

摘要：法门寺合十舍利塔工程是陕西省委省政府确定的重点项目。陕建集团按照省政府的要求，尽全力将合十舍利塔工程打造成“千载佛家圣地，万世人文经典”和“陕西第二文化符号”...

 

 

陕西省土木建筑学会副理事长、陕西建工集团副总经理、总工程师薛永武的讲话：

主题：依靠科技创新建设千年宝刹

时间：二〇〇九年五月陕西建工集团总公司

 

     法门寺合十舍利塔工程是陕西省委省政府确定的重点项目。陕建集团按照省政府的要求，尽全力将合十舍利塔工程打造成“千载佛家圣地，万世人文经典”和“陕西第二文化符号”。

     该工程2007年4月8日开工，2008年元月8日主体封顶，原计划2008年8月8 日完工开放，由于资金等原因，确定新的时间为2009年4月20日完工。

     2009年4月20通过竣工综合验收。2009年5月9日隆重举行合十舍利塔落成典礼、佛指舍利安奉典礼。

我的汇报分为三个部分：

1. 工程基本情况

2. 合十舍利塔核心施工技术研发与创新

3. 绿色施工与领导关怀

1 . 工程基本情况

1.1  工程位置

工程所在地——位于陕西省宝鸡市扶风县法门镇。距西安市110公里，宝鸡市90公里。

1.2  总体规划

    法门寺佛教文化景区建设总体规划分为：佛教文化展示区和综合服务区两大区块。规划区总面积9平方公里。其中，佛教文化展示区又分为：佛、法、僧三分区。

    本次承建的法门寺合十舍利塔工程即为规划中的佛区部分，占地面积约3000亩。
1.3  工程简况

?  佛区部分包括：主塔区、佛光大道区、山门区三个单位工程。

?  佛光大道长1.27km，宽108m。

?  山门区由佛光门、般若门、菩提门、圆融门及东西广场组成。山门总建筑面积为约70000㎡。

1.4 建筑设计

?  法门寺合十舍利塔主体建筑根据使用要求，并结合佛教教义进行了合理的设计和布局。

?  主塔居中，塔身上部左右分开，双向折线往复倾斜，然后在顶端合拢。立面呈双手合十造型。双塔外侧为铝板幕墙镶配转角玻璃，内侧为万佛龛。

?  四周裙楼为莲花台基造型，干挂石材外装。

?  主塔布局：

    地下室为佛指舍利瞻奉大厅；

    一层为大雄宝殿（化身佛殿）；

    二层为报身佛殿；

    三层为法身佛；

    顶部为许愿桥、摩尼珠和塔刹。

1.5 结构形式选型

    根据建筑平面及空间布置，本工程塔楼主体结构形式选择劲性钢筋混凝土框筒组合结构，充分吸取钢结构和混凝土结构两者之优点。

    周边裙楼主要采用钢筋混凝土框架结构。局部则根据不同情况采用型钢混凝土组合结构。

 

型    钢：                                          采用Q345GJ-C低合金建筑结构钢；

钢    筋：                                          采用HRB335、HRB400级钢筋；

混凝土：                                            主塔采用C60高强混凝土。

                                                    裙楼采用C35混凝土。

结构体系：                                          劲性钢筋混凝土筒体组合结构

高层建筑高度级别：              B

结构重要性系数：                     1.1

结构的设计使用年限：                 100年

结构安全等级：                       一级

抗震设防类别：                       乙类

抗震设防烈度：                       7度

结构抗震等级：                       框架一级，筒体特一级

地基基础设计等级：                   甲级

建筑桩基安全等级：                   一级

建筑场地类别：                       Ⅱ类

耐火等级：                           一级

1.6 工程责任主体

  工程名称：法门寺合什舍利塔工程

  建设单位：法门寺文化景区建设有限公司

  监理单位：陕西中建西北工程监理有限公司

  设计单位：大原建筑设计咨询上海有限公司

            上海建学建筑与工程设计所有限公司

            中国建筑西北设计研究院有限公司

施工总承包单位：陕西建工集团总公司       

                参建单位：陕西建工集团三公司

                陕西建工集团五公司

                陕西建工集团机械施工公司

                陕西建工集团设备安装公司

                陕西建工集团承包八部

                陕西省华山路桥工程公股份有限公司

2.合十舍利塔核心施工技术
研发与创新

2.1 工程特点

  本工程就整体而言，突出地具有“难、高、紧”的特点。

  难——双塔双折异型超高建筑；

  高——结构100年耐久性要求；

  紧——三分之一超短施工工期。

2.2 工程难点分析

    本工程的特点形成了施工的难点。

    双塔双折异型，且总高148m、型钢混凝土结构部分127m的超高设计，目前国内尚无先例。在建筑上是一个创新，在结构上是一个挑战。——超限审查专家王亚勇语。

    因此也就在施工过程中的结构稳定性保证、模架体系选择、大倾斜钢构吊装、施工三维测量定位、混凝土超高泵送等技术方面，给施工带来了诸多的难度。

    超常规的100年结构耐久性设计，一方面要求钢构部分的对接焊缝为质量等级一级，评定等级一级。这超过了国内奥运工程之一。——鸟巢的设计要求。（其为质量等级一级，评定等级二级）

    另一方面要求混凝土浇注的表面裂缝宽度不能大于0.1mm，这也高于一般混凝土结构表面裂缝宽度不大于0.3mm的标准。

    本工程的正常工期无施工定额可以直接套用。据设计方估算的合理施工工期应超过四年，实际合同工期仅为一年半。其中主体结构地下部分为三个月，地上部分为六个月。加之工程边设计边施工，前期准备不十分到位，对过程中各分项工程施工质量验收一次合格率提出了更高的要求；同时也给关键施工技术突破，以及立体交叉施工的安全性增加了难度。

2.3 高起点高标准目标策划

    鉴于法门寺合十舍利塔工程重要的社会意义和特殊的社会影响，集团总公司对此给与了高度的重视。从工程一开始就坚持高起点、高标准地进行管理目标策划——将该工程列为集团重点核心工程，明确工程的质量目标是：确保省级优质样板工程，即“长安杯”；争创国家优质工程“鲁班奖”，“全国新技术应用示范工程”。

    在工期目标上全力确保按期交付使用，实现省政府的要求；现场管理目标为创建省级文明工地、国家级科技应用示范工程；用户目标是全方位、全过程地为用户提供至诚至美的服务，把合十舍利塔项目建设成用户和社会的放心工程、满意工程。
2.4 加强对工程建设的组织领导

   一、根据法门寺合十舍利塔工程规模特别大、施工难度特别高、工期特别紧的特点，为了加强对工程的组织、协调、领导，实现优质、高效、安全的目标，集团总公司成立了由总经理任组长、集团各参建单位、科研院所、职能处室的主要负责人担任成员的工程创优领导小组。

   同时成立了以总工程师为组长的法门寺施工技术攻关领导小组，成员由各参建单位总工程师和集团科技研发中心组成。

   二、确定了由集团总公司总承包的管理模式，集合集团优势资源，加强现场协调管理，抽调优秀人员组建成立了总承包项目经理部，任命集团副总经理、总工程师担任总承包项目经理部的总经理，挑选了三公司、五公司、机械施工公司、安装公司、集团总公司承包八部、华山路桥公司等单位，组成强有力的现场施工力量，在总公司项目经理部的统一组织下，步调一致，协同作战，共同打造集团品牌。
2.5  全面实施科技攻关

    合十舍利塔工程是集团总公司成立以来承接的最大项目，涉及的施工技术也是最难的项目。钢构、砼、模板、钢筋均属非常规施工，其技术难点多数也是国内土木工程方面的前沿研究课题。从课题研究到施工准备，乃至工程施工都是一个复杂的多专业交叉的系统工程。

    根据工程的实际状况，项目部首先确定了技术攻关的整体思路——坚持实施“三个结合”，即设计与施工相结合、科研与项目相结合、专家与专业工程技术人员相结合。把施工的难题作为技术攻关的课题，形成相应的施工工艺标准，并在此基础上制订出相应的施工技术方案，在反复研究论证实践的基础上最终形成企业自有的施工工法。

具体实施措施：

     一是，科技攻关领导小组下设置总工办公室，将集团内一流的技术管理人员汇集起来，在科技攻关领导小组的具体指导下，定期进行讨论，确定技术攻关课题、组织科研论证、研讨施工技术方案。

     二是，聘请了多位各相关专业的国内知名专家作为项目的技术顾问，对课题的立项、论证、研究及成果汇总，给予全面指导。

专家顾问团

?叶可明（中国工程院院士）

?徐永基（西北建筑设计院原总工程师）

?赵玉章（中国建筑学会模板与脚手架专业委员会, 常务副主任兼秘书长）

?郝际平（西安建筑科技大学研究生院院长）

?王社良（西安建筑科技大学特聘教授）

?崔庆怡（陕西省建科院总工顾问、混凝土专家）

?陈涉生（陕西省建科院混凝土所所长）

?张宣关（陕西省建科院钢结构所所长）

?申善强（省建筑业联合会秘书长）等

三是，采取“走出去、请进来”的方法，先后前往北京、上海、广州、哈尔滨等地调研学习100多人次，回来后反复进行内部方案讨论，另外还先后邀请工程院士、结构大师等10多位专家，以及中国建筑科学研究院、机械科学研究院哈尔滨焊接研究所、中国西北建筑设计研究院、清华大学、西安建筑科技大学、北京模架协会、陕西省质监站、宝鸡市质监站等多家单位的专业技术人员，组织召开技术研讨和方案论证。

科研协作单位：

?  清华大学

?  建筑科技大学钢结构研究所

?  陕西省结构研究所

?  中国模架协会

?  陕西省建筑科学研究院

?  中国西北建筑设计研究院        

    四是，先后多次派出技术人员，前往上海设计院沟通了解设计情况。积极主动与设计院就设计图纸沟通讨论，发现问题及时提出建议，使设计方案更加优化。

    五是，为解决施工工艺难题，验证方案的可行性和实施效果，在施工现场对工程钢筋、模板、混凝土进行了足尺模拟试验，检验了高支模大体积混凝土墙体及墙内箱型钢柱的混凝土浇注等施工方法及效果。

    在工程施工技术攻关领导小组的统一领导下，项目部已逐步形成了从分析工程难点、确定研究课题、论证施工方案、开展科研攻关、指导施工、完善方案，到最终编制企业施工工艺标准和工法的一套科学完整的技术工作流程，既促进了项目的科技创新工作，也进一步发展丰富了集团的技术储备。

    截至目前，进行的重点课题研究有30项，已形成的施工方案有138个。这些施工方案陆续成为企业工艺标准和工法，其中，七项工法已通过省级工法评审。另外，还有四项科研成果已申报新型实用技术专利。有五项工法申报国家级工发。

2.6主要施工工艺及技术方案：

具体施工特点与要求：

结构双向倾斜，控制点难以垂直投递。

受气温、日照、风载影响，各部位坐标均处于变化之中，不易精确定位。

随着结构自重的增加，结构将产生复杂的变形。

钢构工程量大，总重约16000吨。

在54米标高处，单榀桁架最大起吊重量27.5吨。

焊缝质量设计等级高、验收标准高，现场作业环境差。

    使用大型专业计算机软件，按照施工图完成三维建模后，再根据不同施工阶段的实际工况条件，进行模拟计算分析，得出结构构件的受力情况和施工变形预调值，用于指导现场的钢构吊装施工，以及后续的钢筋、模板工程施工。

    通过使用专业计算机软件，建立构件的三维坐标系，然后用基准柱测控标识计算构件坐标，在柱各侧面上贴反光贴片，用双机通过外控网对构件在三个方向精确定位。

双机抬吊

    在主塔的施工塔吊选择时，为了降低电力消耗，选定了两台480塔吊与两台320塔吊，分两组搭配使用。在超重构件吊装时，由于同组两台塔吊型号不同，同一性能指标的参数有所差异，使得双机抬吊的操作要求非常高。因此实施前，除在计算机上反复进行空间模拟操作外，还组织相关技术人员充分讨论双机抬吊方案和操作细节。确保了抬吊的成功实施。

    焊缝总长20万米，全部对接焊缝为质量等级一级，评定等级一级。受野外作业、温差变化等影响，现场工况下不易达到要求。

焊接方法：对称施焊、二氧化碳气体保护、多层、多道施焊。

消除残余应力：后热处理

    为保证质量，项目部根据当地近十年来的气象条件调查资料，专赴哈尔滨进行了-10℃低温条件下焊接工艺评定。在取得工艺突破后，进行了仿真实验和评定。

    焊工培训与选拔：全国范围内选拔优秀焊工，通过试焊训练和考核，按能力定岗。

    临时水平连接桁架是本工程主塔主体施工过程中，为保证结构稳定性设置的临时辅助设施。主塔施工完成后，需予以卸载拆除。

    由于主塔结构的特殊性，卸载时主体结构的受力方向不同于以往常见的重力方向，而为水平方向。对此，项目部专门研究制定了加热置换水平放张卸载技术方案，并邀请了各相关专业的专家多次对方案进行讨论论证，保证了这一专项施工方案的完善性和可行性。

    现场实施的各阶段中，相关数据经设计方审查，认为各阶段实测结果与方案预计结果的符合性很好，卸载是成功的，主体结构安全性未受影响。

    根据主塔主体结构位形观测结果，到目前为止，位形变化最大处（74m标高指根处东西方向）的偏差为26mm。

混凝土配合比研究

    现场建立高标准的试验室；与集团科技研发中心合作，进行高强高性能高流态C60混凝土配合比研发

-15度超高泵送混凝土配合比技术的研发

 

    现场建立高标准的试验室；与集团科技研发中心合作，进行高强高性能高流态C60混凝土配合比研发

-15度超高泵送混凝土配合比技术的研发，混凝土质量过程控制的重点要素

购置电子含水率快速测试仪，检验砂石含水率；

采取合理的冬季施工措施，确保混凝土搅拌质量；

    采用先进的电子测温技术，控制大体积混凝土内外温差，减少混凝土表面收缩裂缝；

    利用超声波检测技术，保证箱形柱内混凝土浇注的密实度。

基础筏板混凝土施工

    筏板混凝土量12.950 m3，底板总厚度8米，分三次浇筑。浇筑厚度分别为3米、3米、2米，创造了省内现场搅拌混凝土日浇筑量2300立方米的最高纪录。浇筑后未发现质量缺陷。混凝土强度均达到设计要求，浇筑性能良好。在基础部位超大体积混凝土施工过程中，进行了大量试验，积累了技术数据、丰富了施工经验。

汶川5.12地震后的全面检查

扶风的地震烈度报告为6度

现场震感明显，塔刹摆幅有1m以上，施工电梯轨道严重变形。

3绿色施工与领导关怀

    本工程自编制施工组织设计开始，就将节能减排绿色环保作为重要的着眼点，从材料选择，施工工艺确定，到施工现场管理等诸多方面都给与了充分的重视与兼顾。       

3.1 优化混凝土配合比、最大限度减少CO2排放量

    本工程设计中，±0.000以下采用的是C35混凝土，±0.000以上主要采用的是C60高强混凝土。

    作为其主要材料的水泥，在生产过程中不但要耗费较多的能源，而且还要排放出大量的CO2废气。因此我们将减少水泥用量作为首选的攻关课题加以研究。

    通过科研和对比实验，优化混凝土了配合比。C35配合水泥用量由330kg优化到260kg。每立方米节约水泥70kg；C60配合水泥用量由500kg优化到395kg。每立方米节约水泥105kg。

    根据计算，C35混凝土节约水泥约6000吨。C60混凝土节约水泥约6400吨。

3.2  节约钢材

    本工程的核心部分——合十舍利塔主塔，为劲性钢筋混凝土结构。该结构充分发挥了钢材的性能，加之较为合理的钢骨布置，使得设计含钢量仅为4.2％左右。较之普通钢筋混凝土结构，大大降低了钢材的用量。

    同时，对于大量的箍筋绑扎，采用新的箍筋对焊工艺，及钢筋直螺纹连接工艺，仅在±0.000以下节约钢材130多吨；

3.3  节约木材

    针对本工程建筑造型的特点，创新发明了如前所述的新型爬模体系。减少了方木的使用量，而且降低了吊装损耗，提高了木模板的周转率及支模功效。

    为了实现项目的节能降耗，设计中采用了地源热泵技术，以及节能的中空玻璃。

    施工现场管理中，在节水方面，结合现场文明施工管理，设置了雨污水回收池。回收水经沉淀后，用于车辆冲洗，以及路面降尘。

    在节电方面，除落实各项节电管理措施外，重点对塔吊等各种大型施工进行精心计算，合理选择设备型号，减少浪费。

    一方面，对各种进场材料设备严格把关，任何不符合国家环保要求的材料设备，一律不得使用，并做退场处理。

    另一方面，对现场集中堆积的土方，用密目网覆盖；对混凝土搅拌站实施隔离，在水泥罐上安装除尘装置等措施减少环境污染；对施工噪音则执行严格的控制标准，尽量减少对邻近居民的干扰。

    通过创建资源节约型项目，营造环境优美型工地，既塑造了项目文化，又提升了企业品牌。

 

结束语

?  法门寺合十舍利塔工程是将传统文化和现代艺术紧密结合的一个标志性建筑，彰显博大精深的佛教文化和现代建筑的宏大气势。

?  通过承建法门寺合十舍利塔，使我们对特殊工程的技术攻坚工作，找到了方法，形成了思路，为我们今后施工类似工程打下了基础。

?  陕建集团在法门寺合十舍利塔工程建设中，接受了挑战，经受了考验，锻炼了队伍，培养了人才。提升了集团的品牌。借此机会，衷心感谢所有关心、支持法门寺合十舍利塔建设的领导、专家、科研单位和各参建单位。