港珠澳大橋橋隧轉換人工島島上建筑設計關鍵點

肖利軍，姜立得

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

港珠澳大橋橋隧轉換人工島為連接海底隧道的東、西人工島，處于珠江口伶仃洋海域，距離珠海約23 km，面積各約10萬m2。其島上建筑包含主體建筑、附屬建筑等，附屬建筑涵蓋越浪泵房、減光罩、消防泵房、消防水池、雨水泵房等建（構）筑物。

島上建筑處于外海，與一般的陸地建筑在自然條件上有著較大差異，高溫、高濕、高鹽及高風壓環境對建筑的耐久性提出了更高的要求；功能集成了監控、供電、給排水、消防、通風排煙、救援等10余項，功能復雜且涉及多單位協作，為隧道的安全運營及人工島的日常維護辦公等提供保障；獨特的外海景觀資源，給外海人工島提供了潛在的商業價值。

通過從方案到施工圖設計過程中的一些問題進行經驗總結，能提高建筑師的專業水平，更好地對建筑施工圖設計進行優化[1-2]，為業主服務。鑒于島上建筑的特殊性，筆者通過5 a的工程實踐，將設計及施工中發現的異于常規建筑的設計經驗進行論述，為后續同類項目提供參考。

1 加強總體設計把控，確保轉換人工島的核心功能

轉換人工島設計集成橋隧結構、交通配套、供水供電通訊等市政配套、養護救援等辦公商業設施，不同設計行業深度交叉，需不同標段設計院協同設計，因此作為總體院，不能簡單的從項目的標段劃分來理解各自的設計范圍。

首先要捋清轉換人工島的核心功能，通過專項分析提高其抗風險能力，比如隧道洞口的防淹設計，其防淹設計及設備選型均由不同標段負責，但受近年來極端氣象頻發的影響，為確保隧道洞口雨水泵房的防淹能力，作為總體單位，委托專業單位根據近年來的數據收集重新實驗模擬，建議在洞口新增1座雨水泵房，并邀請行業專家進行綜合評定，通過后提請其他標段更新設計，確保了項目建成后的幾次大臺風帶來的強降雨中隧道未出現大面積積水。

其次轉換人工島的供水供電通訊等市政設施均長距離從陸地供給，在人工島通過專用機房再輻射至各個使用區域，而房建設計僅為其中的一部分，因此在與其對接時，需詳細了解系統及設備的構成，所有設計及其設施從源頭開展，避免出現接口空白或設施重合。如房建供電的源頭變配電房前期界面模糊了配電房內部的出線設計口，后續施工出現空白，導致配電房的設備布置，綜合布線需依據建成空間重新核定；房建通訊網絡缺失房建機房與公網源頭的銜接布線，項目標段聯調聯試時補充。同時由于場地狹小，道路監控已覆蓋室外場地，但房建設計仍考慮了場地監控，造成二者設計重合。

2 提前落實外海人工島的政府管控設施需求

轉換人工島大多處于外海，政府監管部門必須進駐管理，僅預留其辦公及住宿空間不能滿足其全部的使用要求。東、西人工島房建竣工驗收后，各部門才陸續提出要求，如全島外側的物理圍欄及視頻監控需求、進出島的交通管制、辦公區的機房配置要求等，部分需要在現有的辦公空間重新裝修，增加綜合布線，造成資源浪費。類似項目需提前規劃安排，提請業主盡早與政府部門深度溝通，落實需求，統一規劃。

3 充分利用外海的景觀資源，為商業開發提供條件

轉換人工島大多由于航道的原因，成為橋隧轉換的設施出現，因此海上資源必成為人工島的景觀亮點，結合人工島花費的不菲人力及物力資源，宜讓更多的人們能夠進入人工島，開拓附加經濟效益。如東、西人工島地處珠江口外伶仃海域，可近距離觀海，欣賞萬噸巨輪及海豚出水；感受日出、日落的絢麗景象；遠眺香港大嶼山自然景色，感受香港機場飛機起降震撼時刻，等等。因此在人工島規劃時，考慮了盡可能大的人流集散及停車場所，預留商業開發空間，深度挖掘人工島本身的建筑人文景觀，增加旅游觀賞點。

4 建筑細部設計

4.1 地下室變配電房回填

轉換人工島利用隧道空箱空間布置了大量的設備用房，由于隧道空箱結構底板的2.98%找坡，同時結合35 kV變電所埋設電纜溝的需求，部分回填過高達1.5 m。隧道空箱結構深埋地下，僅靠樓梯間及吊裝孔為外部運輸通道，大型設備無法進入，同時輕質回填材料運輸不能匹配泵送的壓力，運輸及施工較為困難。因此對于設于地下的大型變配電房，需結合其施工條件，在設備選型時可考慮上部出線設計，避免土建回填增加施工難度。

4.2 加強防飄雨設計

轉換人工島地處大海中央，四周無遮擋物，強降雨在臺風的挾持下，無孔不入，應加強架空層及外門的防水設計。

1）架空層各項設施應按照室外空間設計，架空層地面應低于室內或設置門檻，架空層地面不宜采用整體面層，減少飄雨形成的積水流動；架空層機電設施如監控、應急照明需選用室外防水型設備，或與廠家商議增加可靠的防水裝置。

2）幕墻外門及百葉防水

幕墻防飄雨葉片不能完全阻擋室外飄雨侵襲，房建進出風管道宜通過風井與室外連通，風井內壁表面采用外墻防水做法，風井地面需設置地漏，將極端氣象下的雨水排出。風管與風井隔墻連接時設置一定的坡度，防止雨水通過風管進入室內。幕墻外門宜采用密封性較好的平開門，不宜采用地彈簧門，其雙向開啟的特性很難滿足防飄雨的要求。

4.3 建筑物室內新風除濕

轉換人工島處外伶仃海域，屬于典型的海洋性亞熱帶季風氣候，每年從南中國海吹來的南風帶著和暖而潮濕的空氣，與從中國大陸北部來的寒冷氣流相遇，形成靜止鋒，空氣濕度非常大，極端情況濕度可達90%，同時空氣中含有大量的鹽分，對建筑設施及機電設備耐久性帶來巨大挑戰，因此首先設備選型及材料選擇應優先考慮其耐鹽霧特性，其次要嚴格控制外海潮濕空氣直接進入室內。

1）地下室新風源頭需增加除濕裝置，確保進入地下室空間空氣干燥。東、西人工島主體建筑地下室布置大量的設備用房，涵蓋35 kV變電所、消防泵房等保障隧道安全運營的核心設備，高濕度及高鹽量空氣如未經處理直接進入地下設備間，將極大的縮減核心設備的耐久年限，提高其維保成本。

2）地上空間外門需設置門斗，其人流密集出入門口可增設風幕，減少室外潮濕空氣進入。室內空間宜采用機械通風，所有新風通過集中風井獲取，空調除濕后進入室內空間。

3）夏季空調冷風出口溫度最低，低于空氣的露點溫度，容易在出風口出現滴水，可通過采用塑料或木質風口來減弱滴水。

4.4 室外構件抗風

轉換人工島處于無遮擋開敞海域，海上臺風不時侵襲，其構件的抗風安全尤為重要，針對這一特殊情況，對島上建筑的屋頂風塔及隧道洞口的減光罩進行了優化設計：

1）屋頂風塔表皮初設方案采用的是單元式不銹鋼幕墻，單元式幕墻對施工要求高，極小的施工誤差可能導致巨大的抗風缺陷，且對其填縫密封膠的耐久性提出更高要求。因此在施工深化時，將方案調整為整體耐候鋼表皮，通過焊接固定于結構骨架，表皮與骨架結為一體，且耐候鋼本身的防銹特性，也提高了構件在海洋氣候中的抗腐蝕能力。

2）隧道洞口原設計方案設置了110 m玻璃頂棚減光罩，但考慮到頂棚位于行車道上方，玻璃的抗風及自爆弱點，會給行車帶來安全隱患。設計從其減光原理出發，通過設置疏密漸變的耐候鋼門式框架，將整體頂棚式結構分解為數個單體，減少受風面積，提高抗風能力，同時單個門式框架猶如一座座雕塑，屹立于島面，建筑效果獨特新穎。

4.5 大型構件吊裝

轉換人工島集成市政及隧道通風、排煙功能，其設施均為大型設備，為確保設備后期的可修、可更換，需結合其特殊的海洋環境，充分考慮其吊裝設備工藝。

東、西人工島地下室35 kV變電所的變壓器設備重達36 t，尺寸約為4 m×4 m×3.5 m，距離首層地面約12 m，原設計采用在首層架空區設置永久天車，通過垂直吊裝移出室外檢修，但在深化設計中發現存在以下問題：

1）天車主體結構需增設牛腿及軌道結構梁，同時吊車的控制裝置位于軌道梁上方，結合起吊設備的高度，對首層空間要求高。

2）天車機電設備長期暴露在架空層高濕度、高鹽霧空氣中，需定期維護，提高其防腐蝕能力。

3）牛腿及軌道梁對建筑立面影響很大。

因此設計通過調研，借鑒集裝箱碼頭的吊裝經驗，將天車吊裝方案優化為移動式跨運車方案，即采用手動葫蘆結合移動鋼框架形式，設備吊裝時通過快速組裝形成專用裝置，閑置時拆裝存于室內，局部設備可油封保存，提高其耐久性，不影響建筑外觀及平時使用。

5 結語

轉換人工島島上建筑設計需特別考慮其處外海環境，場地狹小，氣候惡劣等自然條件。同時結合大橋的超長耐久年限及巨大影響，在確保其核心功能的前提下，提高各項構件及機電設施的耐久性，整體統籌，減少建設及后期運營的資源浪費。