[奇观]中国首个沙漠三维打印混凝土建筑 - 沙漠方舟 / 余留地[30P] [复制链接]

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项目主题

作为中国首例在沙漠环境中，采用三维混凝土打印技术完成的公共建筑，项目不仅服务于内蒙古阿拉善左旗地区治沙锁边与生态修复事业，也为人类探索适应极端气候的可持续建造提供实验样本。

项目简介

腾格里沙漠是东亚地区沙尘危害的主要发源地和必经之路，也是内蒙古生态治理的重点地区。自本世纪初，在中国绿化基金会等国内外环保机构的支持下，由吴向荣创立的“腾格里沙漠锁边生态公益基地”，坚持科学育林，取得了显著的防沙治沙成就。每年都有来自世界各地的志愿者加入团队，为恢复贺兰山西麓的生态平衡贡献力量。锁边林员和志愿者们需要长时间深入沙漠作业，暴露于瞬息万变的极端天气之下。余留地为植树者们设计了一座野外营地，提供避难、休憩和调度的基础设施，同时作为面向社会大众进行自然教育的平台。

▲场地周边总体鸟瞰©ATDEF team

▲鸟瞰沙漠方舟和间歇湖©ATDEF team

▲从水边看沙漠方舟©ATDEF team

▲沙漠方舟与锁边林种植区©Ziwen Hu

项目详述

项目的业主，“腾格里沙漠锁边生态公益基地”，由吴向荣先生在内蒙古阿拉善左旗创立。作为中国绿化基金会“百万森林”计划的重要组成，基地也受到来自国内外环保机构、民间企业和团体的积极赞助支持。经过近三十年的不懈努力，吴老师领导的团队，累计植树超过1500万株，促进了该区域近4万公顷荒漠化草原的自然恢复，扭转了贺兰山西麓生态恶化的趋势。基地以“种树植心”为理念，倡导将环保治沙实践与面向全社会的自然教育相结合，并积极推动本地牧区的循环经济模式。贯穿全年的育林和养护工作，使植树者们时常暴露于烈日、沙尘暴和夜间低温的野外危险环境。

▲从沙丘看沙漠方舟外观©Huaer Lin

▲沙漠方舟近景©ATDEF team

▲带有遮阳篷的三维打印混凝土组团©ATDEF team

沙漠锁边林员营地，简称“沙漠方舟”，是一座150平方米的综合保障设施，选址在自然形成的间歇沙湖边，为锁边林团队提供应急避难，休憩食宿和物资调度等功能。同时，作为一个公益平台，向社会志愿者，学校和捐献环保的企业提供交流与活动空间。营地的建造需要考虑到沙漠生态环境的复杂性和敏感性，避免常规现场施工带来的不可逆侵害。

▲锁边林生态原理©designRESERVE

▲沙漠方舟正面视角©Huaer Lin

▲平台上的公共活动©Huaer Lin

项目创新

余留地的目标是创造一个既足够坚固耐候，又反映环境特质的可装卸建筑系统。考虑到沙漠严苛的施工条件，转瞬即逝的窗口期，以及极端气候下建筑材料的耐久性和持续维护的成本，设计团队采用三维混凝土打印的方式（清华大学徐卫国教授团队提供技术支持）实现快速建造。整个营地包含公共活动室，厨房，卫生间，淋浴间和仓库。通过化整为零的策略，各功能分散到模块化的空间单元之中。所有单元在工厂中预制完成，空间与结构一体设计，尺寸与荷载经过精心优化，满足沙漠中运输和吊装的限制。尽管遇到异常天气，现场落位和安装主体空间单元仅用了两个工作日。

▲工厂预制三维打印混凝土模块©Zhipeng Lin

▲透过混凝土体块看沙丘© Huaer Lin

▲公共活动空间室内© Huaer Lin

总共九个空间单元，分成大、中、小三种模块，其中最大的三个模块并置贯通为一间综合活动室。围绕一个六边形的平台，空间单元匀称排布，构成一个微型的聚落，在无边的沙漠中创造出一种具有强烈安全感、抽象美和精神力的场域。平台由可回收的吹塑托盘支撑，仿佛漂浮在沙海之上。数片三角形帆布构成的天幕为平台遮挡烈日，也是对传统蒙古大帐的致敬。

▲营地构造分析©designRESERVE

▲公共活动空间内墙表面效果©Huaer Lin

▲公共活动空间内置桌面和照明©Huaer Lin

▲由三个混凝土模块串联的公共活动空间©Huaer Lin

较之于该地区常见的预制建造体系，如木屋和集装箱，三维打印混凝土墙体的空腔具有更优良的保温隔热性能。余留地设计团队希望为植树者创造有舒适度的临时栖息所，同时保持对沙漠自然力量的敬畏。最理想的是，当营地“过期”后，它能够复归于沙土，不留下有形的建筑垃圾。三维打印混凝土本质上是聚沙成塔，且较其它预制混凝土构件更易于优化体量，适应远程投放和快速组装，无需永久性、大开挖的地基。流线型的墙身设计有助于减少建筑的风阻，也力图使营地融入沙漠起伏的地景，采取一种与环境同频，而不是争奇的姿态。

▲平台上的室外淋浴©Huaer Lin

▲在平台上休息的植树者©Huaer Lin

▲天蓬在混凝土墙上投下阴影©Huaer Lin

场地旁边自然形成的间歇性沙湖，源自附近贺兰山脉的地下水系。沙湖提供植树和人员驻留的清洁水源，建筑的选址也与其保持适宜的距离，并通过生物降解法集中处理下水。营地的其它辅助材料，门窗、管线和天幕都采用可逆的方式构造，尽可能降低对环境的侵扰，同时适应未来锁边林种植区域的转移。混凝土中空的高隔热性能结合遮阳网，使室内无需机械空调设备。国产高效光伏板为营地提供充足电力，额外蓄能还可以给新能源汽车充电，使项目具备了超低碳、自维持运行的条件。

▲营地装配过程图解©designRESERVE

▲三维打印混凝土表面的阴影©Ziwen Hu

设计优势

“沙漠方舟”项目不仅服务于腾格里沙漠锁边生态公益基地的环保实践，也为阿拉善左旗的经济转型提供了一个新范式。该地区是内蒙古受沙漠化侵害最严重的牧场，也一直受退耕还林政策的影响而出现发展瓶颈。项目所服务的“种树植心”公益活动以可持续理念改善当地水土条件，吸引社会关注和共创，促进生态旅游，为牧区带来实惠和希望，提供更多元的就业与收入来源。项目的现场建造团队中，不仅包括锁边林员和志愿者，也有许多周边的原住牧民参与。未来，“沙漠方舟”将成为沙漠边缘社区与广大世界交流互动的媒介。

▲在沙漠方舟前工作的植树志愿者©Huaer Lin

▲锁边林志愿者团队野外作业中©ATDEF team

项目所具备的开创性价值，除了是中国首个在沙漠中采用三维打印混凝土技术完成的公共建筑案例，也因其所处的极端地理与气候条件，为人类探索适宜地外星球的建造技术提供了珍贵的实验样本。

▲黄昏中的沙漠方舟©ATDEF team

▲夕阳下的沙漠方舟©Yong Hu

▲夜空下的沙漠方舟©Yong Hu

项目图纸

▲三种尺寸的单元体©designRESERVE

项目名称：沙漠方舟

业主: 腾格里沙漠锁边生态公益基地

地点: 内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗

项目类型: 公共建筑，文化建筑，可持续建筑，生态基础设施

项目面积: 150平方米

完成时间: 2025年5月

项目建筑师: 余留地

首席设计师: 宋方舟，岳峰

设计团队：黄景宁，许宴博

学术顾问：徐卫国教授

三维打印混凝土智能建造：无锡荷清数字建筑科技有限公司

三维打印团队：高远、崔方、林志鹏、敬一哲、毛宇轩

现场施工人员：吴向荣、王小明、郎海峰、陶德巴特尔、傅逸楠、刘兆金、陆明、祁成铎、戴兴茂、田海年、田培云、王肖义、俞兆燕、汤希庭、香中林、孙春花、桑会萍、运春来、曾德成、周新、屈大可、王金山、欧阳星雨

摄影师：种树植心团队，林画儿，胡子文团队

纪录片制作：贾慧敏，张思爽，胡子文，胡勇，任世瀚，郑伟波，方琰

材料：三维打印混凝土，塑化木地板，吹塑托盘，高强度纤维遮阴网，太阳能板，电池

沙漠方舟：腾格里沙漠中的3D打印生态营地与可持续建造典范

项目背景与核心使命

沙漠方舟是中国首例在沙漠环境中采用三维混凝土打印技术完成的公共建筑，坐落于内蒙古阿拉善左旗腾格里沙漠锁边生态公益基地。该项目不仅是为治沙锁边林员和志愿者提供栖身之所的营地，更是服务于内蒙古阿拉善左旗地区治沙锁边与生态修复事业的重要基础设施。腾格里沙漠作为东亚地区沙尘危害的主要发源地，其生态治理对中国乃至全球的荒漠化防治具有重要意义。自本世纪初，在中国绿化基金会“百万森林”计划等支持下，吴向荣创立的“腾格里沙漠锁边生态公益基地”坚持科学育林，累计植树超过1500万株，促进了近4万公顷荒漠化草原的自然恢复。

沙漠方舟的核心使命在于：
1. 保障人员安全：为长期在极端环境下作业的锁边林员和志愿者提供应急避难、休憩食宿和物资调度功能。
2. 自然教育平台：面向社会志愿者、学校及环保企业提供交流与活动空间，传播荒漠化防治知识。
3. 可持续建造实验：探索适应极端气候的可持续建造技术，为人类应对类似极端环境（如地外星球）提供实验样本。

项目选址与设计理念

场地选择
营地选址在自然形成的间歇沙湖边。该沙湖源自贺兰山脉的地下水系，为植树和人员驻留提供了清洁水源。建筑选址与沙湖保持适宜距离，并通过生物降解法集中处理下水，最大限度减少对脆弱生态环境的干扰。

设计理念：“种树植心”的空间延伸
基地以“种树植心”为理念，沙漠方舟的设计亦延续了这一精神内核。设计团队余留地旨在创造一个既坚固耐候又能反映环境特质的可装卸建筑系统。其核心设计理念包括：
- 与环境共生：建筑形态力求融入沙漠起伏的地景，流线型墙身设计减少风阻，采用“聚沙成塔”的3D打印混凝土技术，最终可复归于沙土，不留建筑垃圾。
- 模块化聚落：九个功能模块沿环形基础排列，围合出半开放公共活动区域，形成微型聚落，在无垠沙漠中创造安全感与精神力。
- 传统致敬：数片三角形帆布构成的天幕，是对传统蒙古大帐的现代演绎，提供遮阳的同时赋予建筑文化内涵。

技术创新：3D打印混凝土与极端环境适应性

3D打印混凝土技术的应用
沙漠方舟的最大创新在于采用三维混凝土打印技术（清华大学徐卫国教授团队提供技术支持）。这一技术的选择基于沙漠严苛的施工条件、短暂的施工窗口期以及对建筑材料耐久性和低维护成本的要求。

- 工厂预制与快速组装：所有功能模块在江苏无锡工厂预制完成，材料主要为当地沙粒与环保胶结剂混合形成的“可打印混凝土”。模块拆分为便于运输的部件，通过卡车运往内蒙古后，在牧民协助下仅用两天完成拼装，全程无需重型机械。
- 空腔墙体结构：较之传统预制体系（如木屋、集装箱），3D打印混凝土墙体为空腔结构，在极寒（-30℃）与极热（45℃）条件下具备优良的隔热保温性能，有效应对当地巨大的温差。
- 流动可拆卸系统：房屋架设于沙地之上，地基由碎石、混凝土帆布和塑料托盘组成，并用镀锌钢管固定，便于拆装与迁移。如未来功能调整或地理位置变更，建筑可快速拆解重组。

极端气候适应性设计
- 波浪形外墙：不仅具备视觉辨识度，还能有效抵御腾格里沙漠常见的强风与扬沙。
- 离网自治系统：集成可伸缩式遮阳系统、太阳能发电板（提供充足电力并可为新能源汽车充电）、雨水收集/储水设备，在无外部基础设施接入的前提下维持基本运行。
- 材料选择：除3D打印混凝土外，辅材如门窗、管线、天幕均采用可逆构造方式，降低环境侵扰；塑化木地板、吹塑托盘等材料注重耐用性与可回收性。

项目功能与空间布局

沙漠方舟占地约150平方米，由9个功能模块组成，分为大、中、小三种规格：
- 公共活动室：由最大的三个模块并置贯通而成，是志愿者交流、休憩和举办自然教育活动的核心空间。
- 其他功能模块：包括厨房、淋浴间、储物间和用餐区等，满足日常驻留的基本需求。

空间布局围绕一个六边形平台展开，平台由可回收吹塑托盘支撑，仿佛漂浮于沙海之上。三角形帆布天幕为平台提供遮阳，形成半户外活动空间。这种布局既保证了功能分区的合理性，又创造了丰富的室内外互动体验。

社会与生态价值

生态保护价值
1. 直接支持治沙事业：为锁边林员提供稳定的后勤保障，提高了植树造林和苗木管护的工作效率与安全性。正如种树人陶德巴特尔的故事所示，良好的管护是苗木高存活率的关键，而沙漠方舟正是保障管护工作顺利进行的重要设施。
2. 减少生态干扰：相比传统建筑，“沙漠方舟”的建造和运营对原始地貌的侵扰最小化。其可拆卸性和低能耗特性符合生态友好原则。

社会经济价值
1. 促进社区发展：项目建造过程中吸纳了周边原住牧民参与，为当地提供了就业机会。未来，“沙漠方舟”将成为沙漠边缘社区与外界交流的媒介，推动生态旅游发展。
2. 自然教育与公众参与：作为面向社会的自然教育平台，它吸引了更多志愿者和社会关注，如贝亲“为地球降温”沙漠植树公益活动等，共同参与到荒漠化防治中。
3. 品牌合作与公益推广：DIKENI迪柯尼等品牌选择在沙漠方舟举办“方舟艺术馆·阿拉善容系列同心之旅”等活动，将环保理念与商业品牌结合，提升了公众对荒漠化问题的认知，并带动了更多资源投入。

可持续发展范式
沙漠方舟项目为阿拉善左旗的经济转型提供了新思路。该地区受沙漠化侵害严重且受退耕还林政策影响较大，“种树植心”公益活动通过可持续理念改善水土条件，吸引社会共创，促进生态旅游，为牧区带来多元就业与收入来源。

开创性价值与未来展望

技术实验样本
沙漠方舟不仅是中国首个在沙漠环境中实际落地的3D混凝土打印建筑，其在极端环境下的应用经验为人类探索适应地外星球（如月球、火星）的建造技术提供了珍贵参考。其“原位资源利用”（利用当地沙粒）和“快速部署”理念与国际航天机构（如NASA）的地外栖息地构想不谋而合。

生态旅游与文化融合
随着中卫市15个重大文旅项目（如梭梭酒店、飞沙悦动项目）的推进，腾格里沙漠正逐步成为国际沙漠旅游目的地。沙漠方舟以其独特的建筑美学和深厚的文化内涵，有望成为沙漠旅游中一个重要的文化地标和科普景点。

长期主义的环保实践
正如DIKENI迪柯尼所倡导的“有容乃大·向善致远”，沙漠方舟及其所服务的锁边林项目体现了环保事业的长期主义。它不追求即时回报，而是通过持续的行动改善生态环境。截至2023年，“百万森林计划-沙漠锁边林行动”已种植超过1300万棵树，修复荒漠化土地面积超8000万平米，并显著增加了当地物种多样性。

结语

沙漠方舟项目是科技、生态与人文完美结合的典范。它不仅为腾格里沙漠锁边生态公益基地提供了坚实的后勤保障，更以其创新的3D打印技术和可持续设计理念，在极端环境下探索了建筑的可能性。作为中国绿色发展理念的具体实践，它向世界展示了如何通过智慧和技术手段，在保护脆弱生态环境的同时，实现人与自然的和谐共生。这座“漂浮在沙海之上的方舟”，不仅是治沙者的庇护所，更是人类面对环境挑战时智慧与勇气的象征，在2025年的深秋时节（11月8日），它正静静地守护着这片逐渐恢复生机的土地，并为未来的可持续发展持续贡献着力量。

中国首个沙漠3D打印混凝土建筑“沙漠方舟”（Desert Ark）由余留地designRESERVE工作室与设计师宋方舟合作设计，是建筑科技与生态治理融合的里程碑式作品。该项目坐落于内蒙古腾格里沙漠，为荒漠治理工作者提供现代化庇护空间，同时探索了极端环境下的可持续建造模式。以下是其核心亮点：

🌍 一、设计理念：自然共生的未来方舟
仿生形态与功能融合：建筑以沙漠地貌为灵感，采用流线型曲面设计，模拟沙丘起伏的韵律。模块化单元如“沙漠之舟”错落组合，既降低风阻，又形成自然通风系统，减少能耗。
可逆性生态干预：通过可拆装结构系统实现“零永久占地”，建筑可随治沙工程迁移，避免对沙漠生态的长期破坏，体现“轻足迹”理念。
🏗️ 二、技术突破：沙漠中的智能建造革命
材料创新

以沙漠砂为主要骨料，混合高标号水泥、玻璃纤维及专用添加剂制成打印“油墨”，实现就地取材（就地取材率超30%），大幅降低运输成本1。
材料经纳米硅灰和地质聚合物改性，抗压强度达80MPa（超越传统C60混凝土），耐风蚀与温差性能显著提升。
现场快速集成

建筑构件在无锡工厂预制打印，运至沙漠后48小时内完成组装。模块间采用榫卯式连接，无需大型机械，适应沙漠偏远地区施工条件。
智能建造系统

运用超声波脉冲传感器与压电阻抗监测技术，实时控制打印层间融合质量，确保结构稳定性，瑕疵率低于0.3%。
🌿 三、可持续价值：从治沙到赋能
功能场景延伸：除作为科研人员工作站外，建筑集成雨水收集、太阳能供电系统，并预留植物种植槽，助力沙漠绿化


经济环保效益：相比传统建造，节省建材60%、人工80%，工期缩短70%，且全程零建筑垃圾。项目为沙漠地区低成本民生设施建设提供范本。
🏆 四、行业影响与拓展
技术输出：衍生出“沙漠打印机”专利，可直用沙丘原生砂打印固沙结构，推动“以沙治沙”技术产业化。
文化符号：建筑成为沙漠艺术与科技展览载体，如DIKENI迪柯尼曾在此举办生态艺术展，深化公众环保意识。
沙漠方舟不仅是技术试验场，更重新定义了人类与荒漠的关系——它证明，在自然严酷之地，创新设计能孕育出生机与尊严。