本施工法能在常规的开发工程认为太陡的山坡上营造住宅。
从法国里维埃腊的尼斯地方驱车北行不远路程,进入沿海的阿尔卑斯山麓,你将发现你正置身于景色秀丽,苍翠峻峭的群山之中。精耕细作的梯田犹如巨人的楼梯一般,比比皆是。折离大路,转而驶上一座顺山腰下行的山嘴,使你大为惊奇的是,你竟然驶进了一所住宅,接着又驶过了一所住宅,又是一所!从上面往下看的话,你看到的只是一片郁郁葱葱的风景,但是细看之下,你便恍然大悟,茅塞顿开。原来这些住宅不是造在山上面而是造在山里头的。只有那些正面的玻璃门和闪闪发光的白色护墙从地上突出来。
你所看到的这种开发工程叫作阿戈拉(Agora),这是一座为参观而开放的住宅模型,好好儿的看上一看,何乐而不为呢?
穿过滑动玻璃门进入住宅,玻璃门乃是包含这所月牙形住宅整个正面的玻璃的弓形部分。玻璃的范围大小使这一浅薄结构的整个生活区都能照到天然光。从每间房间往外看,视角开阔,下面的峰峦峡谷,鳞次栉比,尽收眼帘。虽然人们告诉你说,这儿有47所住宅,可是别的住宅你却一所也看不到。
地下的开发工程
一家基地在巴黎的名叫阿契忒勒(Architerra)的建筑商号在承建这一不寻常的工程,该商号正在巴黎附近以及西班牙马德里附近的格雷诺勃地方营造类似的但较小的工程。最近,阿契忒勒在弗吉尼亚州的阿林顿开设了一间办事处,并期望今年在美国开始动工兴建这种住宅。
阿契忒勒开发工程是用一种享有专利权的称作加固土的方法来营造的。这种技术使得在那些由于难以甚至不可能用常规的施工技术来建造住宅的,因而相对而言往往是比较廉价的陡峭的山坡地上经济地营造住宅成为可能。该方法还节约材料和劳力,因而较大的节约了营造成本。
当然,阿契忒勒住宅工程是能收到一切地下施工通常所能收到的益处的,即能在一块较小的土地上造较多的住宅,且有较多的绿化空洞。这种住宅主要是用水泥造成,因此比较地不怕火。因为是造在坡下,所以也可免遭狂风暴雨的破坏。宁静而幽雅,很少需要进行外部维修,最最优越的是只耗很少的能量便可收到冬暖夏凉的功效。
如何营造
加固土施工法先是在山坡上向里凿出一些宽阔的地皮,然后在每块将要建造住宅的地方,掘成一个大的月牙形,接着,灌注一个未加固的整平的钢筋混凝土底座,一般大约为六英寸厚十二英寸宽,这将是日后安放构成住宅后墙和侧壁的混凝土预铸板的地基。一台小型起重机即可将四呎宽八呎长或四呎宽九呎长的预铸板搬移就位,并暂时将预铸板从前面撑牢。在这一点上、墙壁是防水的。
从混凝土预铸板后面伸出若干排金属系材,施工人员将把镀锌钢条(即给本技术以其名的加固钢条)缚扎于其上,这些钢条把墙壁桩固于墙后的土中。钢条的长度、宽度及厚度根据荷载的泥土多少而变化。一般为五至十呎长,1.6吋至2.4吋宽,厚1/5吋左右。两侧壁上有高约1/8吋的墙脊与钢条相交,以此来增加钢条与泥土之间的摩擦。
施工人员先把金属钢条缚扎在每块预铸板的最下面的一排系材上,然后,为了排水良好起见,在钢条的顶部铺上一层粒状土,并把它压结实,接着,施工人员再缚扎第二排系材,又添上一层粒状土,如此过程周而复始,直至墙后空穴完全填满为止。
较薄的墙壁
一切地下施工都存在一个根本的问题,即施加在该结构上的巨大的泥载。通常的解决办法是建造很厚的钢筋混凝土住宅,因而造价就很昂贵。但采用了加固墙以后,金属钢条就抵御了墙壁附近趋于逐步增大的张力,泥土把荷载传送给钢条,于是墙壁本身就无须那么强固。事实上,阿契忒勒住宅所用的混凝土预铸板只有4?吋厚,而标准的地下施工用的预铸板则为8至12吋厚。而且,当使用加固土墙壁时,需要的地盘就不大。确实如此、这些预铸的墙壁甚至就根本没有扎在整平的钢筋混凝土底座上。
当后墙和侧壁均已安放妥当,则用小起重机将玻璃的正面部分降放就位,下一步才是安放屋顶,屋顶可以是预铸的或是就地浇筑的混凝土搁栅,甚或是木头的搁栅。屋顶上面,覆盖以泡沫隔离板,为了排水良好起见,顶上铺上沙子,最后再覆以泥土,这样屋顶就能防水。
“施工很快而简单”,阿契忒勒驻美国办事处副总裁考尼留斯 · 伍特说,“像一条装配线那样,施工人员既不需要特殊的设备,也不需具备任何运用该方法的经验。”
虽然这种施工技术在住宅建筑领域里是比较新的,但它已在世界各地被广泛地用于其他目的。美国超速干道沿途两边用这种方法造的许多护围墙就是一例。
“我们在阿拉斯加州的一个储油农场就采用了加固土墙”,伍特说,“我们把它们设计成能经得住里氏震级为8.5级的地震。”
本方法的发明人是一位名叫亨利 · 维达尔的法国建筑工程师,“约莫在20年前,一天,维达尔和他的孩子们到海滩上去玩沙子”,伍特叙述说,“维达尔看到人一踏上沙,沙那么容易地就坍塌了,这使他大为惊奇,他随即马马虎虎地把沙子修整了一下”,伍特继续说道,“他集聚了一些松针,把沙子弄成一个沙墩,在沙墩顶上横放了一些松针,然后再放上一些沙子,接着再放上一些松针,随着松针不断地埋在沙堆里,维达尔发现,他居然可以站在沙堆上而沙堆却不至于崩溃。加固土法就是由此得到启发的,维达尔随后用了五年的功夫发展了这一概念。”
凡是需要加固土地和建筑墙壁的地方都可利用这个技术。阿契忒勒正在促进营造公寓房屋、医院、私家住宅的部门使用这种技术。虽然这种技术用于与地平线成百分之十至百分之五十坡度的丘陵地场合最为理想,但用在平地区域也一样可以奏效。
节约成本
“由于劳力及材料的节约、加上建筑场地的不那么昂贵,阿戈拉住宅与该地区可与之媲美的住宅相较售价要低得多”,伍特报告说。
他期望在法国营造的阿契忒勒住宅售价也同样会低得多。该公司相信,在迄今为止已竣工的大多数地下住宅的造价大致相等,甚至比定制的地上住宅更贵的情况下、用阿契忒勒开发工程建造的住宅就大有竞争力,而且,也许甚至比常规的框架结构更便宜。
在法国,在政府关于鼓励提高新建筑物能量利用率的规划下,阿契忒勒住宅的买主还可获得较为有利的抵押条件。
为了试图预测这些住宅将能节约多少能量,阿契忒勒驻美国办事处的研究工程师詹姆斯 · 马克博士对随报告一同呈上的图表作了计算。他对一座有R-12.5隔离板的阿契忒勒住宅与一座有R-20墙壁和R-27天花板的地上住宅作了比较。成本的节约随地点不同而变化,而当阿契忒勒住宅采用了隔热百叶窗后,节约程度还会戏剧性地增加。不过这些数字并不包括通过窗墙获得的由太阳热量带来的收益。理想情况下这些窗户都是面朝南的,因此在冬天可以收集相当大的太阳热,而建筑上的特色及生长在其上的植物则可在夏天用来遮挡不需要的阳光。
当然,减少使用能量的原因在于埋在房屋四周的泥土的遮蔽作用。如在明尼阿波利斯地方(“最佳情况”一例),那里的气候,夏天为100°F,冬天为-30°F,地面以下2?呎处的土壤温度从未高于65°F及低于29°F,地下十呎处的温度变化甚至更为缓和,只是从40°F变化到57°F。
而且,在十呎处,土壤最热的时候不是在气温正达到最高点的七月份,而是在十月份,此时人们已开始需要一点热量了。而在四月份土壤则是最冷的时候,但此时寒冬凛冽的低温却正在从人们的记忆中渐渐地消逝。包围着住宅的土壤的这种热滞后作用在发挥地下住宅的能量效率方面作出了相当大的贡献。
在同常规的隔离良好的(R-20)框架结构住宅作了比较以后,马克博士计算了一下,在30年抵押期内,拥有一座阿契忒勒住宅的费用。他假定,造价为100,000美元,需纳税金也为100,000美元,并假定,消耗在能量上的费用以每年百分之十的速度、上升,其它每样东西以每年百分之六的速率上升;他还假定,地下住宅的保险金上升速率较低(州立农场已予以提供),并且,由于暖气,空调以及通风系统较小,因此用于维修、替换的费用也较少;他还假定阿契忒勒住宅外部维修费用也大大减少,因此最终将可节约能量50%。
根据这些假定,他的计算表明一座阿契忒勒住宅的拥有者在30年里用于维修和使用的费用将会比拥有一座地上框架结构住宅少88,000美元。
阿契忒勒住宅如能节约能量25%的话,马克作了一些计算,得出30年后,节约的数目将超过63,000美元,而如果节约能量百分之七十五的话,那么节约的美元,总计将达到102,000元之多。
“我进行这些计算,是为了说明降低经营费用的累积效果,而不在于真正得出费用的绝对数目”,马克说,“如果考虑到最高的通货膨胀率,这些数目就显得更富戏剧性的多。”
无论实际数目是多么大,这样的信息似乎是一清二楚的:在山坡上塞进一座法兰西式地下住宅,看来好像是一个可取的办法。
附表如下:
[Popular Science年2月号]