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资本实验室·今日创新观察 聚焦前沿科技创新与传统产业升级 王进 在人类建造史上，那些伟大的土木工程都是每个时代思想、技术与知识的结晶；同时，新兴的技术又会推动土木工程去应对快速发展的经济和更复杂的需求。 作为传统的重型底层行业，各种基础建设项目对国计民生具有重要而深远的影响。随着新技术与这些项目的融合，设计、建造、材料、物流、维修维护等环节得以实现全方位的长足进步。 从桥梁到大厦，从水处理到防洪设施，智能、高效、经济、绿色环保将成为基础建设项目的基本要求，而这些项目也代表着现代土木工程的方向和未来。 显而易见，中国公司也正在全球土木工程建设领域扮演越来越重要的角色。 1.中国港珠澳大桥：全球最长的跨海大桥 建设工期：2009年-2018年 港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道，全长55公里，其中主体工程“海中桥隧”长35.578公里，海底隧道长约6.75公里，是世界最长的跨海大桥。
港珠澳大桥沉管隧道是全球最长的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道。 港珠澳大桥主线收费站为双向20条收费车道，仅保留两条人工收费车道，18条国产采用电子不停车收费(ETC)方式，通过使用粤通卡与港澳联名卡的电子标签，最快0.3秒实现通关，预计，每条ETC车道每天最多可通过一万辆车。 2.苏格兰昆斯费里大桥为未来的桥梁设计提供方向 建设工期：2011年-2017年 苏格兰昆斯费里大桥（Queensferry Crossing）是欧洲E15公路的M90公路段跨越福斯湾的一个跨海通道，将南昆斯费里和北昆斯费里连接起来。
昆斯费里大桥总投资高达13.5亿英镑，是目前世界上最大跨径三塔斜拉桥，全长2638米，其中斜拉桥长度为2090米，两个通航主跨的跨径为650米。大桥总共有14跨，3个混凝土塔，最高达210米。该桥采用栓焊结构，单个典型钢箱梁宽度为30.28米，梁高为4.53米，典型节段长度为16.2米。 该桥采用智能交通系统，覆盖了22千米长的走廊带；具有可变的强制速度限制功能，提升交通管理效率，减少拥堵，提高安全性，并减少尾气排放；其可变交通标志，有利于事故侦测，提供高质量的驾驶信息。 中国公司上海振华重工也参与该大桥的建设，并为大桥提供了3.5万吨钢结构。 3.上海中心大厦：世界上最节能的建筑之一 建设工期：2008年-2016年 上海中心大厦项目面积433954平方米，建筑主体为118层（地上），总高为632米，结构高度为580米，总造价为148亿人民币。
大厦有两个玻璃幕墙，一内一外，主体形状为内圆外三角，像两根管子套在一起。双层幕墙之间的空腔成为一个温度缓冲区，避免室内直接和外界进行热交换，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。 上海中心外幕墙玻璃以主体结构八道桁架层为界，共分为9区，每区幕墙自我体系相对独立，是世界上首次在超高层安装14万平方米柔性幕墙，被业界定义为“世界顶级幕墙工程”。 上海中心大厦建筑外观呈螺旋式上升，这种设计可以减少24%的风荷载，可以有效抵御台风的影响，同时，大楼安装了重量达1000吨的阻尼器，利用科学分布，可将大风对超高楼宇造成的摇摆降低到人体感受不到的程度。 大厦内安装的智能照明系统和空调系统可以根据室内人数自动调节亮度和温度。据测算，这套智能系统每年可以为大厦节省的电力，相当于减少了4000吨煤，1万吨二氧化碳的排放。 此外，大厦的综合节能率大于60%，内部圆形立面使其眩光度降低了14%，减少了能源消耗，绿化率达到31.1%，可再循环材料利用率超过10%，电梯采用加压舱设计和可以发电的转换器，能耗减少了30%。上海中心大厦成为世界上最节能的建筑之一。 4.沙特吉达塔是下一个全球最高的摩天大楼 建设工期：2013年-2020年 吉达塔（之前称为“王国塔”）位于沙特阿拉伯吉达港北面的红海沿岸，由美国建筑师阿德里安·史密斯设计，建筑设计高1000米，总投资为200亿美元。完成后，将成为世界最高的建筑，比目前全球最高的迪拜哈利法塔高出172米。
由于高处空气密度较低，塔顶的室外空气温度低于地面空气，这将为建筑提供自然冷却。建筑物外部将采用低导电玻璃，通过减少热负荷来节省冷却成本。 建筑将从顶层吸收了更凉爽、更清洁的空气，并对建筑进行空气调节，还将使用空调系统的冷凝水用于整个建筑物的灌溉和其他用途。 该建筑将集酒店、公寓和办公场所于一身，将带来超前的生活方式，以综合服务和多重功能吸引社会各类人群，旨在使其成为一个几乎可以自我维持的实体，接近“垂直城市”的概念。 5.美国纽约中央公园大厦旨在“超级可持续” 建设工期：2014年-2020年 中央公园大厦是由Extell Development Company和上海城投集团在美国纽约市曼哈顿中城开发的超高层综合商业/住宅项目。
建筑高470米，建成后，中央公园大厦将成为美国第二高的摩天大楼。建筑利用尖端工程减少碳排放、优化空气循环和内部气候控制。 中央公园大厦的总投资高达30亿美元，由芝加哥建筑事务所Adrian Smith + Gordon Gill Architecture设计。 6. NBBJ的无影摩天大楼可能代表着摩天大楼设计的未来 全球设计与建筑公司NBBJ为伦敦格林威治半岛的综合开发项目提出了一个全新的创意概念。通过建造两栋高楼，相互用外墙面将阳光反射到阴暗部位，从而消除高大建筑物周边地面阴冷黑暗的问题。
建筑师们的设计包括对建筑物外部的重新思考，重新定向和漫射阳光，使大楼底部的阴影明显减少60％，为行人和附近建筑物的人们提供更多的日光。 7. Alvarado水处理厂将使圣地亚哥的水处理能力增加一倍 建设工期：2008年-2028年 美国Alvarado水处理厂于1951年开始运营，已经开始了为期20年升级和改造计划。该计划分为五个阶段，旨在提供最先进的水处理设施，预计工作寿命为75年。预计到2030年满足圣地亚哥不断增长的人口的预期需求。
升级完成后，该项目可使每日水处理能力提高一倍，达到每天80万立方米。升级计划还包括一个已经完成的1.1兆瓦的太阳能发电系统，该系统每年可产生20%的用电量，每年节省4万美元。 该项目还从氯气消毒转化为臭氧消毒。臭氧的加入使圣地亚哥市不仅能够提供含有较低水平的致癌消毒副产品的更安全的水，而且还能提供无味且口感更好的水。升级和扩展现有的传统处理工艺涉及新的预处理（絮凝和沉淀池）和双介质过滤器，以及新的替代清洁井。 该项目在2013年获得了美国杰出土木工程成就奖（OCEA）。 8.美国奥斯威戈湖拦截下水道（LOIS）可能是下水道的未来 建设工期：2008年-2012年 美国俄勒冈州奥斯威戈湖市拦截下水道工程（LOIS）使用一种可以使用100年的创新型浸没式浮力下水道，取代传统的陆基下水道管道，可以有效防止腐蚀和地震影响。
新系统由直径为18英寸至42英寸的浮力管道组成，通过固定在湖底的锚和系绳，将下水管道固定在湖床上方约2.4-5.8米之间，并沿管道安装了浸入式浮力不锈钢检修孔，通过可拆卸的铝制沉箱进入管道进行维护和清洁。 该项目耗资1亿美元，浸没式浮力下水道可以在使用寿命期间节省约2000万美元的运营和维护成本。与陆基系统相比，该项目将管道长度减少了40%，并节省了大量材料、重型建筑及交通运输设备的费用。 9.利比亚人造河项目将是有史以来最大的灌溉项目 建设工期：1985年-2030年 利比亚人造河项目从二十世纪八十年代开始建设，是一项跨世纪工程。该项目通过约1300口井（大部分的井深超过500米）将撒哈拉沙漠的地下淡水抽上来，再用累计全长4000公里、直径4米的巨型钢筋混凝土管道，输送到全国各地，每天可以运输650万立方米地下水。该项目是当今世上水利工程之最，被称为世界的第八大奇迹。
整个工程分为5个阶段，总造价接近250亿美元。目前已完成的阶段为许多利比亚人民带去了充足淡水，改善了生活质量。一旦该项目完成，利比亚将实现粮食生产的自给自足。 但受制于国内外的影响，人工河项目的未来不容乐观 10.威尼斯潮汐屏障MOSE可能成为防洪的未来 建设工期：2003年-2015年 为了让城市免受洪水的侵害，威尼斯开发了一种灵活的综合暴风潮屏障系统（MOSE），将威尼斯的泻湖和大海在高潮汐时隔离开，同时，又能通过创新的锁紧系统确保持续的港口活动。
瑞典特瑞堡集团参与该项目建设，主要负责多功能防御系统和定制密封系统的设计和安装。该项目的总成本约为55亿欧元。 虽然该项目规模不大，但未来可能会为其它沿海城市抵御洪水提供参考。 11.美国卡尔斯巴德海水淡化厂可以解决未来的淡水危机 建设工期：2015年-2020年 美国圣地亚哥市的卡尔斯巴德海水淡化厂是美国最大的海水淡化厂。该项目使用反渗透技术（reverse osmosis），即用强力水泵将海水冲入2000根白色玻璃钢管来抽提掉盐分。得到处理的水会通过一根长10英里的输水管向高处运输至圣地亚哥现有的输水网系统。目前该工程可以每天为居民提供5000万加仑（约19万立方米）的淡水。
尽管该项目在美国排第一，但在全球海水淡化工厂中勉强挤入前50名，随着技术成本的降低，未来，海水淡化或将成为解决全球淡水危机的重要技术。（参考信息：interestingengineering） |
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