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首页 >> 品典中国 >>富强 >>政策智库 >> 在南极如何“像造车子一样造房子”?
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在南极如何“像造车子一样造房子”?

时间:2024-07-09     【转载】   来自:新华网

  2024年是中国极地考察40周年。40年来,在党的领导下,我国极地事业从无到有、由弱到强,一代代极地工作者勇斗极寒、坚忍不拔、拼搏奉献、严谨求实、辛勤工作,取得了丰硕成果。位于地球最南端、神秘遥远的“冰雪大陆”南极洲是进行科学研究的“圣殿”,一批又一批中国科考健儿奔赴南极,他们到南极探索什么科学奥秘?他们如何进行科学探索?取得哪些科研成果?南极还有哪些未解之谜?新华访谈联合新华社上海分社“上天入海”工作室,围绕南极的气候变化、冰盖稳定性、海冰融化、天文发展、动物状况等领域推出系列访谈“探南极”。 

  考察站是进行南极科学考察的“大本营”。在远离人类文明、暴风雪肆虐的“冰雪大陆”建设考察站,是一个国家综合实力的象征。21世纪以来,随着运输能力、建造能力、机械装备等科技能力大幅提升,世界各国考察站建设主要选择钢结构装配式和模块化建造方式,实现了“像造车子一样造房子”。

  本期“探南极”专访第30次、34次南极考察队员、中建科技集团有限公司研究院极地建筑专家王中军。

 王中军在中国第30次南极考察中。 新华社记者 张建松 摄

  新华访谈:请问南极考察站的建筑有何特殊要求?保温、防火、供电等问题如何解决?

  王中军:南极的自然环境十分恶劣,人类到达南极以后,如何立足是最先遇到的难题。早期,南极探险队采用帐篷、雪屋和木屋;进入21世纪,随着人类运输能力、建造能力、机械装备施工等能力提升,考察站建设主要选择钢结构装配式和模块化建造方式,建筑的保温、抗风、防火等要求极高。

  如何保温:南极是地球上最寒冷的大陆,考察站一般采用双重或多层保温设计。我国南极昆仑站、秦岭站的保温都是采用内部功能模块与外部保温层相结合,内部功能模块的保温自成一体,外围护把整个建筑封闭起来,等于穿了一件“棉衣”。我国南极长城站、中山站、泰山站都是采用钢结构装配式建造,外墙保温分为内外两层,外层侧重保温和防水,内层侧重是防火和保温,两者互为补充。泰山站还在屋顶附加了一层气凝胶。

  如何防火:南极是地球上最干燥的大陆,火灾是造成南极遇难人数最多的灾害之一,考察站防火极其重要。我们应对的措施是:尽量选择不燃的建材,严格进行防火分区;规划时合理利用地形,根据建筑的功能、关联性、火灾的危险性,合理划分为几个分散布置的组团。例如,生活科研用房应布置在全年最大频率风向的上风侧;油罐区、燃气瓶组站应布置在全年最小频率风向的上风侧;可燃材料仓库应布置在全年最小频率风向的下风侧;难燃和不燃材料仓库宜布置在全年最大频率风向的下风侧。

  中国南极中山站的油罐。 新华社记者 张建松 摄

  如何供电:南极考察站采用发电机供电,发电设施是考察站的“心脏”,必须做到绝对保险。目前,我国南极长城站、中山站的发电机都有三台,一用一备一修,一旦有故障,备用发电机会自动启动,达到无缝连接。随着环保意识的增强,各国考察站都在增加绿色能源比例。我国南极秦岭站绿色能源将达到60%,既有科考站的升级改造后,也会努力参照这个标准。

  生活用水:南极考察站用水有三种来源,湖水、融雪和海水淡化。我国昆仑站、泰山站建设在冰盖上,只能靠融雪取水,水质绝对一流。长城站、中山站附近都有小水库,过滤后直接使用。秦岭站附近没有水源,采用海水淡化供水。

  无人值守:目前我国五座南极考察站,昆仑站、泰山站是度夏站,每年大部分时间无人值守,但检测设备是持续工作的。供电有电池和发电机两种形式,发电机选用风冷形式,防止停机时结冰,可远程控制启动。

  中国南极秦岭站。(中国极地研究中心供图)

  新华访谈:请问我国新建的南极秦岭站,在建造方式上有何特点和亮点?

  王中军:我国南极秦岭站的设计理念,吸收采纳了其他国家新建考察站的建造经验,采用架空的钢结构装配式与模块化组合的方式。相比之下,我国秦岭站的整体设计与建造的数字化、装配化技术应用程度更高。在国内钢结构制造的时候,利用数字孪生技术原理,对构件进行了三维激光扫描并按实际情况建模,与设计图纸建构的理论模型进行比对,根据比对结果对构件进行调整,并对主体结构实拼进行验证,为外围护体系的安装提供了精准可靠的平台。

  新华访谈:请介绍一下您在南极参与建造了哪些建筑?建造过程中最大的困难是什么?如何克服?

  王中军:我从2013年设计南极泰山站开始接触南极项目,同时设计了长城站1号栋的保护性改造项目,当年随第30次南极考察队踏上了心驰神往的南极大陆,完成秦岭站(当时叫罗斯海新建站)的场地踏勘测绘工作。从此痴情于这片冰清玉洁、神秘壮美的圣地。

  此后的十多年,我先后主持设计了巴西南极科考站、中山站卫星地面站和车辆维修库项目、秦岭站大临设施、昆仑站修缮改造等,还设计制造了南极冰雪机场移动候机楼、内陆队功能舱、特种雪橇等。

  在“冰雪大陆”南极洲进行建设施工主要面临三大困难:

  第一大困难是施工窗口期短。受极气温、冰情、风暴的影响,留给现场可施工的时间少得可怜。昆仑站地处南极最高点,深入冰盖1260km,施工周期只有30天;泰山站离海边520km,施工周期45天左右;中山站和秦岭站施工周期不足两个月;长城站处在亚南极,情况好一些,施工周期接近三个月。

  第二大困难是运输物资艰难。南极建设物资要经过上万公里的海上运输,这期间要穿过南半球著名的“魔鬼西风带”,经过南极特有的浮冰区,近一个月时间才能到达南极陆缘冰区。如果海冰够厚,可以在海冰卸货,用雪橇把物资运到岸上;否则,就要依靠直升机吊运了。因为近岸水深不足,即使海冰化了,破冰船也不能靠岸,需要用吃水浅的驳船多次倒运。而昆仑站泰山站地处南极内陆,还需要漫长的雪橇运输。

  第三大困难是现场施工条件恶劣。极地酷寒、狂风暴雪、高原缺氧、强紫外线辐射、重型机械不足等,都大大限制了施工效率。

  南极考察是一个国家综合实力的象征,是一项功在当代、利在千秋的崇高事业。在我国每一个考察站的建设中,都离不开一批又一批南极考察队员在远离祖国的地球最南端,战风斗雪、惜时如金、拼搏奋斗。“爱国、求实、创新、拼搏”的南极精神是激励我们战胜一切困难的力量之源!

  

  王中军,中建科技集团有限公司研究院总建筑师,两次参加南极科学考察,获得“中国极地考察30周年先进个人”光荣称号


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