陸勤靜，鄒蘭軍

(1.無(wú)錫市新發(fā)建設(shè)管理有限公司，江蘇 無(wú)錫 214028；2.上海中心氣象臺(tái)，上海 210030)

1 引言

工程建設(shè)行業(yè)與天氣條件之間的關(guān)系十分密切，工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、維護(hù)管理等環(huán)節(jié)無(wú)不受到氣象條件的影響[1-2]。江蘇屬于溫帶向亞熱帶的過(guò)渡性氣候，四季溫差較大，且春、秋季節(jié)氣溫變化較大，南濕北干，降水量夏秋多、冬春少，日照時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)建筑工程的規(guī)劃、施工、材料倉(cāng)儲(chǔ)保管、運(yùn)輸、安裝等方面都會(huì)產(chǎn)生重要影響。建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，開(kāi)展建筑工程氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出氣象條件影響的安全標(biāo)準(zhǔn)，使建筑工程很好地適應(yīng)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈿夂蛱攸c(diǎn)，可以趨利避害，提高建筑施工質(zhì)量[3-4]。工程建設(shè)環(huán)節(jié)，在建工程的露天施工也會(huì)受氣象條件的影響[5]。一場(chǎng)暴雨或一次大風(fēng)，不但會(huì)延誤施工周期，還可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是海上施工易受氣候多變不利因素影響，需要加強(qiáng)日常施工的安全措施[6]。侯學(xué)勇[7]研究認(rèn)為，提高房屋工程季節(jié)性施工質(zhì)量要做好風(fēng)、雨、雪、雷電擊、高低溫、沙塵等惡劣風(fēng)險(xiǎn)防范工作。張桂香等[8]分析了溫度、降水以及風(fēng)速等氣象條件對(duì)建設(shè)施工的影響，探討了建筑施工對(duì)氣象條件的要求。另外，在維護(hù)管理環(huán)節(jié)來(lái)看，建筑物也可能由于大風(fēng)、暴雨、雷電等災(zāi)害天氣影響而產(chǎn)生損害，比如，外立面支架或者屋頂廣告牌等會(huì)受氣象條件影響而脫落或者吹倒，還可能導(dǎo)致人員傷亡。

本文從建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和工程維護(hù)管理等環(huán)節(jié)出發(fā)，分析氣象影響問(wèn)題和相關(guān)氣象條件，并建議工程建設(shè)中，科學(xué)利用氣象條件，合理安排施工進(jìn)度，避免經(jīng)濟(jì)損失，保障建設(shè)工程安全。

2 建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的氣象影響問(wèn)題分析

建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要充足考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件，為防御氣象災(zāi)害，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估。建設(shè)工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段需要考慮雷電災(zāi)害、風(fēng)災(zāi)、澇災(zāi)等氣象災(zāi)害，開(kāi)展相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出安全標(biāo)準(zhǔn)，采取必要的防范措施，增強(qiáng)建筑物及工程等抵抗氣象災(zāi)害的能力。目前，也有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以參考[9]。如防雷工程必須遵守GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)物的特點(diǎn)等的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置。超高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要評(píng)估風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)[10-11]。一般來(lái)說(shuō)，150 m 以上的高層建筑基本都會(huì)進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。例如，上海的金茂大廈、上海環(huán)球金融中心和上海中心大廈，在設(shè)計(jì)建造時(shí)都考慮了上海地區(qū)梯度高度風(fēng)的氣候特征，特別是臺(tái)風(fēng)的影響，還進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)。

加強(qiáng)工程項(xiàng)目建設(shè)前的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，增加防雷、防暴雨等預(yù)防措施，可以減少或預(yù)防氣象災(zāi)害給工程建設(shè)帶來(lái)的潛在損失。水利工程、城鎮(zhèn)建設(shè)等工程需要重點(diǎn)考慮澇災(zāi)影響

。一般的，因大雨、暴雨或長(zhǎng)期降雨量過(guò)于集中而產(chǎn)生大量的積水和徑流，排水不及時(shí)，致使土地、房屋等漬水、受淹而造成的災(zāi)害稱為雨澇災(zāi)害[12]。夏季極端強(qiáng)降雨多、致災(zāi)性強(qiáng)，中小河流洪水頻發(fā)，水位高，容易造成澇災(zāi)，在設(shè)計(jì)選址時(shí)應(yīng)充分考慮地質(zhì)地勢(shì)條件、氣候和水文條件等，并采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃思路。中國(guó)的“海綿城市”設(shè)計(jì)思想充分考慮了城市設(shè)計(jì)與城市水循環(huán)的管理、保護(hù)和保存的結(jié)合，確保了城市水循環(huán)管理能夠尊重自然水循環(huán)和生態(tài)過(guò)程[13]。雨水在城市的各個(gè)角落以面源的方式生成地表徑流，以分散的方式在城市中建造生態(tài)景觀，實(shí)現(xiàn)多重積極效應(yīng)。如凈化城市雨水、增強(qiáng)排水功能和雨水收集系統(tǒng)，保護(hù)并增強(qiáng)自然受納水體環(huán)境的生態(tài)完整性，增強(qiáng)城市生態(tài)濕地吸納雨水的功能，是減少城市內(nèi)澇的重要途徑之一。

另外，還有一些工程需要考慮特殊的氣象條件，如青藏鐵路的建設(shè)。作為這樣一個(gè)世界矚目的工程，鐵路建設(shè)專家們充分考慮了氣候變化的影響。由于青藏高原的多年凍土大多屬高溫凍土，極易受工程的影響產(chǎn)生融化下沉，為了保障青藏鐵路的安全暢通，必須考慮全球變暖背景下青藏高原以及鐵路沿線氣溫和凍土的變化[14-15]。氣象部門(mén)對(duì)氣溫、凍土和鐵軌溫度進(jìn)行觀測(cè)，提供了青藏鐵路沿線402 個(gè)氣象站的地面氣象要素資料，為建設(shè)單位解決凍土問(wèn)題以及設(shè)計(jì)凍土區(qū)路線提供了數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)氣象學(xué)家的預(yù)估結(jié)果，并參考了其他高緯度國(guó)家的類似經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，鐵路設(shè)計(jì)專家采取了多種凍土保護(hù)措施。如采用熱棒、片石通風(fēng)路基、片石通風(fēng)護(hù)道、通風(fēng)管路基、鋪設(shè)保溫板等多項(xiàng)設(shè)施，提高了凍土路基的穩(wěn)定性，保障了鐵路的安全運(yùn)行。

3 施工建設(shè)中的氣象影響問(wèn)題分析

氣象條件不僅影響建設(shè)工程材料、工程施工質(zhì)量，還影響施工工期和人員健康等。產(chǎn)生這些影響的氣象因素主要有氣溫、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)、降水和日照等。

降水對(duì)室外施工及混凝土澆筑有顯著影響[16]。一般來(lái)說(shuō)，降雨量小于10 mm 以下的小雨會(huì)影響混凝土澆筑時(shí)的水灰比，使其混凝土強(qiáng)度降低；降雨量在10～25 mm 的中雨，容易沖刷墻體的砂漿水泥； 降雨量在25～50 mm 的大雨會(huì)使所挖土方形成積水，混凝土澆筑遭到?jīng)_刷，易遺留施工縫，砂石被雨淋濕或被雨水浸泡后會(huì)增加含水率，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性，從而影響工程質(zhì)量。

溫度對(duì)建設(shè)施工的影響很大。例如，上海南浦大橋主橋橋面江心合龍段的施工過(guò)程就充分考慮了溫度的影響[17]。南浦大橋是上海市區(qū)黃浦江上第一座斜拉鐵索橋，于1991年6月8日合龍。疊合梁橋面對(duì)溫度變化極為敏感，據(jù)統(tǒng)計(jì)，日夜溫差每升降1 ℃，江跨段鋼梁長(zhǎng)度便可伸縮5～6 mm(即單側(cè)伸縮量為3 mm/℃），所以一般來(lái)說(shuō)，疊合梁橋面安裝的黃金季節(jié)是秋、冬、春3 季，此時(shí)氣溫較低，日溫差變化小，日照影響少，鋼梁橋面及斜拉索長(zhǎng)度隨氣溫變化不大，橋面標(biāo)高容易控制，索力調(diào)整較為順利。而在夏季施工時(shí)，晝夜溫差較大，當(dāng)橋面懸拼較長(zhǎng)時(shí)，標(biāo)高難以控制，為此，一般應(yīng)選擇夜間氣溫偏低時(shí)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)歷史氣象資料，當(dāng)時(shí)確定了較為合適的南浦大橋合龍段鋼梁的下料氣溫和合龍氣溫為22℃，并選定1991年6月8日作為主橋合龍日。當(dāng)天15 時(shí)，先后將下游主梁和上游主梁吊入空中，待氣溫下降，即合龍段主梁與浦西段主梁。螺栓孔眼對(duì)齊時(shí)，進(jìn)行螺栓初擰、終擰，20 時(shí)25 分合龍成功。

極端高溫還容易影響建設(shè)工程人員的健康[18]。氣象意義上通常認(rèn)為日最高氣溫達(dá)到或超過(guò)35 ℃時(shí)稱為高溫，達(dá)到或超過(guò)37 ℃時(shí)稱酷暑。連續(xù)的高溫酷暑會(huì)使人體不能適應(yīng)而影響生理、心理，甚至引發(fā)疾病或死亡。高溫對(duì)人體健康影響非常大，高溫天氣中，如果建筑工人暴露在室外的時(shí)間長(zhǎng)，人體散熱困難，體溫調(diào)節(jié)功能受到限制，易造成熱量積蓄在人體內(nèi)而引發(fā)中暑，從而影響人體健康和建設(shè)進(jìn)度[19]。健全的工程管理體系下，都考慮了極端高溫對(duì)工程人員的管理。

高層建筑施工時(shí)受風(fēng)的影響很大。一方面，高層建筑在風(fēng)的作用下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)施工人員會(huì)感到頭暈而影響作業(yè)；另一方面，施工設(shè)備也容易受到高層大風(fēng)作用而影響施工安全。大風(fēng)主要破壞房屋建筑、燈箱、廣告牌、玻璃幕墻等附著物，嚴(yán)重時(shí)容易造成人員傷亡。例如，2017年3月1日下午4:40 左右，位于江蘇阜寧一部塔吊受突發(fā)雷雨大風(fēng)天氣影響，發(fā)生倒塌事故，造成2 死22 傷。

4 工程維護(hù)管理中的氣象影響問(wèn)題分析

城市空間結(jié)構(gòu)日益密集復(fù)雜，城市中高層建筑多，廣告牌、玻璃幕墻等林立，密集的人類活動(dòng)和特殊的城市環(huán)境使城市建筑極易受到自然災(zāi)害的侵?jǐn)_。在工程管理維護(hù)中需要注意大風(fēng)、暴雨、雷電等氣象影響。大風(fēng)主要破壞房屋建筑、車輛、船舶、樹(shù)木、廣告牌以及基礎(chǔ)設(shè)施等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人員傷亡[20]。同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所有關(guān)專家表示，從1949年起，上海市遭受10 億元以上經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)災(zāi)達(dá)15 次。風(fēng)災(zāi)不只包含臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)，還包括并不為人關(guān)注的颮線風(fēng)和樓群風(fēng)，對(duì)城市建筑傷害極大。上海高樓林立，高層建筑的玻璃幕墻一旦遭遇風(fēng)災(zāi)，老化的玻璃很可能“迎風(fēng)落地”，危及行人安全。暴雨容易造成道路積水和地下工程淹澇，造成交通中斷、市政建筑和居民住房受淹，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成人員傷亡。雷電具有猛烈的沖擊力，能夠瞬間對(duì)建筑物及其附著物產(chǎn)生巨大破壞，還能導(dǎo)致建筑物的供電系統(tǒng)、通信設(shè)備等的損壞，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和影響。

5 結(jié)論與討論

工程建設(shè)需要在全流程環(huán)節(jié)重視氣象條件的影響。在工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)充分考慮氣象條件相關(guān)影響，可以增強(qiáng)建筑工程抗御災(zāi)害安全標(biāo)準(zhǔn)，合理安排施工進(jìn)度，避免經(jīng)濟(jì)損失，保障建設(shè)工程安全。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要開(kāi)展相應(yīng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提高建筑安全標(biāo)準(zhǔn)，并采取必要措施防范，增強(qiáng)工程抗御氣象災(zāi)害的能力。建設(shè)施工環(huán)節(jié)，要充分考慮降水、溫度等氣象要素對(duì)建筑材料的影響，不利條件容易對(duì)建材造成質(zhì)量影響，從而影響工程質(zhì)量。災(zāi)害性天氣條件還可能影響施工作業(yè)、施工工期，甚至危害施工人員生命。極端高溫還會(huì)影響施工人員健康。工程維護(hù)管理環(huán)節(jié)中，需要注意大風(fēng)、暴雨、雷電等對(duì)城市中高層建筑、廣告牌、玻璃幕墻等附著物的影響，在災(zāi)害影響前進(jìn)行加固管理。充分考慮氣象災(zāi)害的影響問(wèn)題，不僅能避免經(jīng)濟(jì)損失，保障施工安全，還能減少人員傷亡，具有重要意義。