中国 (海南) 南海博物馆为国家重点项目, 总用地面积100 196m², 总建筑面积70 593m², 建筑基底面积28 093 m², 建筑层数地上5层, 地下1层。建筑高度24～50m, 建筑最高点48.45 m, 为特大型博物馆。2016年5月动工, 2017年6月完成竣工验收, 2018年4月26日举行开馆仪式, 正式对社会公众开放。

博物馆地属海南省琼海市谭门中心渔港片区, 距海岸线不到2 000m, 海南岛属热带岛屿季风性气候, 受东北和西南季风影响, 常风较大, 热带风暴和台风频繁, 海风盐碱度较高, 对场馆建筑防洪、防台风雨和金属管道防腐蚀等方面, 均有着十分不利的因素, 笔者参与前期水文气候资料的收集、临海建设工程针对性风险预测及预防措施研讨, 并全程参与本工程的设计工作, 现结合设计过程及取得的初步成效进行总结。

博物馆北侧紧邻潭门中心渔港, 上游为合水水库, 依水而建。馆内有大量珍贵的馆藏文物, 一旦淹水将造成不可挽回的损失, 其地理位置的特殊性, 注定建筑防洪为设计的重中之重。建筑防洪最关键的就是建筑物高程的确定, 即室内±0.00m标高的可靠性必须做到万无一失, 确保场馆的安全。既不能盲目抬高, 加大填方量及增加造价, 又不能因地势过低, 存在安全隐患。

建筑防洪按技术分类, 可分为3种类型: (1) 永久措施 (长久设置, 在洪水时不需人工操作) 。 (2) 移动式措施 (必须在洪水前设置) 。 (3) 应急措施 (在洪水时临时设置) 。其中永久措施是最直接、最重要的技术手段, 包括防洪墙、围堤和建筑物加高, 移动式措施和应急措施只是补充手段。

根据本项目的实际情况, 本文仅对建筑防洪永久措施进行探讨, 而永久措施中的防洪墙或围堤由于其形态过于笨重、呆板, 与本项目的建筑造型风格不一致, 严重破坏建筑美感, 不建议采用, 提高建筑物高程是本项目的首选手段。

由于潭门镇行政级别不高, 历史的水文气候资料极其缺乏, 为了合理确定博物馆的地面高程, 经多方资料收集, 获取清澜海洋站1990～2007年验潮资料, 依据此资料的统计, 海域多年平均潮位为1.03m (85高程) , 极端最高潮位为3.15m, 出现在1972年11月8日, 为受7220号台风登陆引发风暴潮叠加在天文高潮位所致;极端最低潮位-0.71 m, 出现在2005年6月23日。清澜累年平均潮差为0.89m, 极端最大潮差2.55m, 分别出现在1991年7月和1992年7月。可知, 极端最高水位为3.15m。

同时依据2016年2月1日现场实测资料, 北侧道路标高为4.0～5.0m。根据收集的经验值, 2010年10月5日上游合水水库最大泄洪水位为超过周边道路1.0m以上, 则对应最高的水位标高5.0～6.0m, 为受特大暴雨袭击所致, 不是正常的排洪水位, 比周边水文资料条件更为不利。

综合各种因素, 考虑到场地较容易受海边涨潮、风浪侵袭或水库泄洪而被淹浸, 但同时又要考虑西南侧市政规划道路与博物馆建筑高程的合理衔接, 因此将室内首层设计标高±0.00 m设为高程5.50m, 室外高程5.05m。该高程的确定, 既考虑了防洪水位, 又同时兼顾土方量, 最大程度减少地下室挖方和其他区域填方。不但节省工程投资, 还缩短了工期, 为博物馆历时一年的建成做出了重大贡献。

博物馆地属热带, 热带风暴和台风频繁, 防台风雨设计需重点考虑2个方面:地下室防雨水倒灌和地上建筑防雨水侵袭。以下结合本项目的实际水文气候条件, 对2方面的设计进行分析及总结。

出于政策原因, 博物馆的选址位于易发生洪涝灾害的位置, 北靠潭门中心渔港, 港内水位受潮汐影响, 变化幅度较大, 一旦遇高潮位叠加暴雨时, 周边水体及管网内水位急速上升, 对场地雨水的排放将十分不利, 增加了地下室雨水倒灌的风险。

根据历史经验, 不论是江河水库排洪还是建筑物防雨水倒灌, 治水的手段都是疏和堵, 其中疏为绿色措施, 是主要手段, 堵是灰色措施, 是辅助手段, 在实际运用中两者相结合, 疏导为主, 堵塞为辅, 本项目也不例外。雨水疏导的主要措施: (1) 提高室外场地雨水重现期的设计年限, 按10年一遇进行降雨量的计算, 加大雨水管渠的排水量。 (2) 地下室车库入口周围地面合理找坡, 把雨水排向远离建筑物一侧, 并设置雨水口尽快把地面雨水收集排走。 (3) 地下室车库入口坡道设上、中、下3道截水沟, 并在截水沟末端设集水井和排水泵, 按50年一遇雨水量进行配泵, 快速把截留雨水排出室内。同时, 还辅助设置必要的堵水措施: (1) 地下室车库入口设置挡水斜坡, 既不影响行车, 又能有效防止暴雨时室外路面雨水通过车库入口倾泻到地下室内。 (2) 仓库内平时储备沙包、小型柴油发电机等防洪应急器材, 一旦出现险情时, 可快速进行人工防洪。

针对本项目的重要性, 还做了如下创新设计, 提高防护能力: (1) 地下室地面标高不按传统设计统一为相同的标高, 在设备区, 供配电房地面标高与车库统一, 特意把空调机房、水泵房地面降板1.0 m设计, 降板区面积1 665m², 按淹水深度0.6m计, 可存储雨水量999m³。这样设计的目的是形成一个应急雨水缓冲区, 万一雨水倒灌到地下室内时, 可把雨水临时引导到缓冲区, 避免地下室内的供配电设备和汽车淹水, 造成经济损失。 (2) 抬高降板区内的设备安装高度, 设备基础抬高到0.6m, 配电柜抬高到0.8m, 电箱采用上进上出的布线方式, 防止降板区设备较其他区域更易于淹水。 (3) 加大降板区内排水泵的排水能力, 车库入口和降板区内排水泵设计最大排水能力为590m³/h, 可快速把降板区雨水排出室内。 (4) 台风期间, 城市供电系统经常受损并出现大面积停电的情况, 为确保排水泵正常运转, 车道入口、降板区集水井的排水泵均按双电源供电。

雨水对建筑物的侵袭, 主要表现在雨水在风力的驱逐下, 从建筑物围蔽结构的缝隙侵入, 本项目选址紧靠南海海岸线, 直线距离不到2 000m, 又地属热带, 热带风暴和台风频繁, 台风季, 高风速加剧了雨水对建筑物侵袭的力度。

台风地区雨水的特点: (1) 降雨历时长, 基本上与台风周期一样, 雨随风起、雨随风停, 一般历时5～6h。 (2) 瞬间降雨强度大, 伴随着台风登陆, 台风经过之处暴雨狂泻, 一次可达数百毫米以上, 极易造成灾害。 (3) 大气降雨在强风的驱逐下, 流速加快, 作用力加大, 破坏性强。对此, 本项目主要考虑了如下针对性的防台风雨措施: (1) 对外墙、外门窗均做加强防水设计, 特别是门窗边框采用了高强度的防水材料进行封堵。 (2) 两道门设计, 一般情况下, 普通的门洞很难做到完全密闭, 特别是门的下方, 缝隙往往较大, 地面雨水或积水, 因属于同一标高平面上, 借助高速的风力驱逐, 极易沿地面向室内流淌, 因此, 设计借鉴北方严寒地区为防止室内暖气外逸, 室外冷空气入侵设置门斗的做法, 将所有直通室外的开门, 均设计成前后两道门的型式。这样设计的目的是阻挡风雨。建成投入使用后取得了较好的效果。经现场简易检测表明, 台风季, 第一道门可阻挡85%以上的风力, 经第一道门后, 风速已大大降低, 地面雨水的流速也大大减缓, 且台风夹带的雨水基本上被阻挡在第一道门之外。 (3) 双截水沟设计, 为有效截留沿地面流淌进来的雨水, 在第一道门外侧设置第一道截水沟, 在两道门之间的过渡区设置第二道截水沟, 并设置排水管把截流沟的雨水引走。

博物馆临海建设, 常年遭受海风、海水潮气吹拂, 而海风和海水潮气中富含盐碱物质, 对各种材料均有一定的腐蚀性, 特别是金属类型的材料, 腐蚀性更强。

本项目由政府财政全额出资, 对工程造价从严控制, 设计合同明确为限额设计, 禁止工程实施过程中超出财政预算资金。因此造价咨询相关部门对各类材料均做明确的规定, 其中消防供水管道采用热浸镀锌钢管, 管材的抗盐碱腐蚀性能一般。为延长其使用寿命, 有必要采取一些非常规的做法, 力求降低外界不利因素对管道的影响, 经项目组内多次研讨后, 最终采用的措施主要如下: (1) 加强明露管道的外层保护, 所有在室外明露安装的管道, 除刷涂常规的保护漆外, 加设20mm厚的保温材料包裹, 外包0.8mm厚铝箔保护层, 尽可能减少海风、海水潮气对管道的直接吹拂, 减缓管道的腐蚀速度。 (2) 调整管道的安装形式, 沿海侧, 因地下水位受潮汐影响间歇性提高, 如埋地金属管道间歇性受地下水浸润, 将加重管道的腐蚀程度。因此, 在沿海侧安装的管道, 尽可能采用架空敷设的方式, 不可避免需要埋地敷设时, 在地下水的常水位之上敷设, 做“四油三布”加强防腐, 并外套PVC管道保护。 (3) 提高空气干燥度, 空气潮湿度的高低与管道腐蚀度成正相关关系, 空气越干燥, 腐蚀程度越轻, 反之腐蚀程度重, 一般情况下, 地下空间空气潮湿度较地上场所严重, 因此要求暖通空调专业设置送排风系统, 并设定为经常运转状态, 提高地下空间的空气干燥度; (4) 合理布管, 室内空间, 管道在吊顶内等干燥区域安装, 同时避免管道穿越潮湿的机房或与室外相通的半室外场所, 可减缓管道的腐蚀速率。

鉴于篇幅, 本文对临海建设的具体工程从3个方面进行了总结, 没有完全覆盖整个项目的设计难点, 临海建设的项目, 因其地理、水文气候等自然条件的特殊性, 与内陆建设的项目相比较, 还存在很多设计特殊性及疑难问题, 本文未予提及。同时, 因博物馆建成时间未满2年, 本文工程中采用措施的有效性, 还有待时间的检验。