《探南極》係列訪談第五期丨在南極如何“像造車子一樣造房子”?-新華網
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2024 06/06 15:17:49
來源:新華網

《探南極》係列訪談第五期丨在南極如何“像造車子一樣造房子”?

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  2024年是中國極地考察40周年。40年來,在黨的領導下,我國極地事業從無到有、由弱到強,一代代極地工作者勇鬥極寒、堅忍不拔、拼搏奉獻、嚴謹求實、辛勤工作,取得了豐碩成果。位于地球最南端、神秘遙遠的“冰雪大陸”南極洲是進行科學研究的“聖殿”,一批又一批中國科考健兒奔赴南極,他們到南極探索什麼科學奧秘?他們如何進行科學探索?取得哪些科研成果?南極還有哪些未解之謎?新華訪談聯合新華社上海分社“上天入海”工作室,圍繞南極的氣候變化、冰蓋穩定性、海冰融化、天文發展、動物狀況等領域推出係列訪談“探南極”。 

  考察站是進行南極科學考察的“大本營”。在遠離人類文明、暴風雪肆虐的“冰雪大陸”建設考察站,是一個國家綜合實力的象徵。21世紀以來,隨著運輸能力、建造能力、機械裝備等科技能力大幅提升,世界各國考察站建設主要選擇鋼結構裝配式和模組化建造方式,實現了“像造車子一樣造房子”。

  本期“探南極”專訪第30次、34次南極考察隊員、中建科技集團有限公司研究院極地建築專家王中軍。

 王中軍在中國第30次南極考察中。 新華社記者 張建松 攝

  新華訪談:請問南極考察站的建築有何特殊要求?保溫、防火、供電等問題如何解決?

  王中軍:南極的自然環境十分惡劣,人類到達南極以後,如何立足是最先遇到的難題。早期,南極探險隊採用帳篷、雪屋和木屋;進入21世紀,隨著人類運輸能力、建造能力、機械裝備施工等能力提升,考察站建設主要選擇鋼結構裝配式和模組化建造方式,建築的保溫、抗風、防火等要求極高。

  如何保溫:南極是地球上最寒冷的大陸,考察站一般採用雙重或多層保溫設計。我國南極昆侖站、秦嶺站的保溫都是採用內部功能模組與外部保溫層相結合,內部功能模組的保溫自成一體,週邊護把整個建築封閉起來,等于穿了一件“棉衣”。我國南極長城站、中山站、泰山站都是採用鋼結構裝配式建造,外墻保溫分為內外兩層,外層側重保溫和防水,內層側重是防火和保溫,兩者互為補充。泰山站還在屋頂附加了一層氣凝膠。

  如何防火:南極是地球上最幹燥的大陸,火災是造成南極遇難人數最多的災害之一,考察站防火極其重要。我們應對的措施是:盡量選擇不燃的建材,嚴格進行防火分區;規劃時合理利用地形,根據建築的功能、關聯性、火災的危險性,合理劃分為幾個分散布置的組團。例如,生活科研用房應布置在全年最大頻率風向的上風側;油罐區、燃氣瓶組站應布置在全年最小頻率風向的上風側;可燃材料倉庫應布置在全年最小頻率風向的下風側;難燃和不燃材料倉庫宜布置在全年最大頻率風向的下風側。

  中國南極中山站的油罐。 新華社記者 張建松 攝

  如何供電:南極考察站採用發電機供電,發電設施是考察站的“心臟”,必須做到絕對保險。目前,我國南極長城站、中山站的發電機都有三臺,一用一備一修,一旦有故障,備用發電機會自動啟動,達到無縫連接。隨著環保意識的增強,各國考察站都在增加綠色能源比例。我國南極秦嶺站綠色能源將達到60%,既有科考站的升級改造後,也會努力參照這個標準。

  生活用水:南極考察站用水有三種來源,湖水、融雪和海水淡化。我國昆侖站、泰山站建設在冰蓋上,只能靠融雪取水,水質絕對一流。長城站、中山站附近都有小水庫,過濾後直接使用。秦嶺站附近沒有水源,採用海水淡化供水。

  無人值守:目前我國五座南極考察站,昆侖站、泰山站是度夏站,每年大部分時間無人值守,但檢測設備是持續工作的。供電有電池和發電機兩種形式,發電機選用風冷形式,防止停機時結冰,可遠端控制啟動。

  中國南極秦嶺站。(中國極地研究中心供圖)

  新華訪談:請問我國新建的南極秦嶺站,在建造方式上有何特點和亮點?

  王中軍:我國南極秦嶺站的設計理念,吸收採納了其他國家新建考察站的建造經驗,採用架空的鋼結構裝配式與模組化組合的方式。相比之下,我國秦嶺站的整體設計與建造的數字化、裝配化技術應用程度更高。在國內鋼結構制造的時候,利用數字孿生技術原理,對構件進行了三維鐳射掃描並按實際情況建模,與設計圖紙建構的理論模型進行比對,根據比對結果對構件進行調整,並對主體結構實拼進行驗證,為週邊護體係的安裝提供了精準可靠的平臺。

  新華訪談:請介紹一下您在南極參與建造了哪些建築?建造過程中最大的困難是什麼?如何克服?

  王中軍:我從2013年設計南極泰山站開始接觸南極項目,同時設計了長城站1號棟的保護性改造項目,當年隨第30次南極考察隊踏上了心馳神往的南極大陸,完成秦嶺站(當時叫羅斯海新建站)的場地踏勘測繪工作。從此癡情于這片冰清玉潔、神秘壯美的聖地。

  此後的十多年,我先後主持設計了巴西南極科考站、中山站衛星地面站和車輛維修庫項目、秦嶺站大臨設施、昆侖站修繕改造等,還設計制造了南極冰雪機場移動候機樓、內陸隊功能艙、特種雪橇等。

  在“冰雪大陸”南極洲進行建設施工主要面臨三大困難:

  第一大困難是施工窗口期短。受極氣溫、冰情、風暴的影響,留給現場可施工的時間少得可憐。昆侖站地處南極最高點,深入冰蓋1260km,施工周期只有30天;泰山站離海邊520km,施工周期45天左右;中山站和秦嶺站施工周期不足兩個月;長城站處在亞南極,情況好一些,施工周期接近三個月。

  第二大困難是運輸物資艱難。南極建設物資要經過上萬公里的海上運輸,這期間要穿過南半球著名的“魔鬼西風帶”,經過南極特有的浮冰區,近一個月時間才能到達南極陸緣冰區。如果海冰夠厚,可以在海冰卸貨,用雪橇把物資運到岸上;否則,就要依靠直升機吊運了。因為近岸水深不足,即使海冰化了,破冰船也不能靠岸,需要用吃水淺的駁船多次倒運。而昆侖站泰山站地處南極內陸,還需要漫長的雪橇運輸。

  第三大困難是現場施工條件惡劣。極地酷寒、狂風暴雪、高原缺氧、強紫外線輻射、重型機械不足等,都大大限制了施工效率。

  南極考察是一個國家綜合實力的象徵,是一項功在當代、利在千秋的崇高事業。在我國每一個考察站的建設中,都離不開一批又一批南極考察隊員在遠離祖國的地球最南端,戰風鬥雪、惜時如金、拼搏奮鬥。“愛國、求實、創新、拼搏”的南極精神是激勵我們戰勝一切困難的力量之源!

  

  王中軍,中建科技集團有限公司研究院總建築師,兩次參加南極科學考察,獲得“中國極地考察30周年先進個人”光榮稱號

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