作為2008年奧運會(huì )的游泳場(chǎng)館，“水立方”搖身變?yōu)?ldquo;冰立方”，成為2022年冬奧會(huì )冰壺比賽場(chǎng)館，堪稱(chēng)“雙奧之城”中最耀眼的“雙奧場(chǎng)館”。這一精彩的“水冰轉換”，凝聚著(zhù)成千上萬(wàn)中國建設者的智慧和汗水。中建一局國家游泳中心冬奧會(huì )冰壺場(chǎng)館改造項目經(jīng)理劉軍便是其一。
結構布陣 實(shí)現“水冰轉換”
從“水立方”到嬉水樂(lè )園，到APEC會(huì )議歡迎晚宴，再到“冰立方”，劉軍和他的團隊參與了“水立方”的3次變身。對劉軍來(lái)說(shuō)，這是他與“水立方”的“緣分”，也是他熟悉的“戰場(chǎng)”。2018年12月26日，“冰立方”冬奧會(huì )冰壺場(chǎng)館改造項目正式動(dòng)工。從“水立方”變?yōu)?ldquo;冰立方”，僅僅多了“兩點(diǎn)”，但其中的難點(diǎn)無(wú)處不在。
與前兩次的改造不同，“水立方”的“水冰轉換”工程需要先抽干泳池內的水，然后在泳池內搭設可轉換架。
如何在泳池上搭建冰場(chǎng)結構?這是劉軍和他的團隊面臨的第一道難關(guān)。為此，他帶領(lǐng)項目團隊白天奔波于加工廠(chǎng)和試驗場(chǎng)地尋找最合適的轉換結構體系，晚上便一頭扎到圖紙與方案設計中。終于，歷經(jīng)116天，編制了35個(gè)制作及施工方案，繪制了485張設計圖并進(jìn)行了35次試驗后，終于選定了綜合指標最優(yōu)的鋼結構支撐加混凝土預制板組合方案。
這套冰場(chǎng)可轉換鋼結構的設計考量和安裝精度堪稱(chēng)精密，如何保證冰面在穩定牢固的同時(shí)，還能達到冬奧會(huì )比賽要求?秘密就藏在支撐冰面的可轉換鋼結構中。據劉軍介紹，它由2600根3米高、2米長(cháng)的薄壁H型鋼搭建而成，每根梁柱裝有柱腳，每個(gè)連接點(diǎn)裝有可拆卸高強度螺栓，確保鋼架堅固結實(shí)。架體搭設完畢后，荷載試驗結果顯示，每平方米增加1噸的荷載，鋼結構的最大變形僅有1.6毫米，符合3毫米以?xún)鹊脑O計要求。此外，為了使轉換架體可迅速拆卸與復原，滿(mǎn)足“冰”與“水”隨季節轉換的需求，項目團隊還為每根鋼梁和混凝土預制板編輯了“數字身份”，讓3.4萬(wàn)米管、1萬(wàn)多塊冰牌逐一對號入座，在轉換結構中可精準有效地將每個(gè)構件復原。
有備無(wú)患 確保制冰順利
“‘水立方’變身‘冰立方’，除了搭建支撐冰面‘骨架’外，還有一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節，就是制冰。”劉軍表示，場(chǎng)館改造的一項重要任務(wù)是增加制冰設備。
新加的制冰機組位于場(chǎng)館室外東側，為了使室外機組與室內管線(xiàn)相銜接，項目團隊應用BIM(建筑信息模型)技術(shù)對設備安裝進(jìn)行了大量深化設計工作，還與廠(chǎng)家一道進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗，對制冰機組參數、配置進(jìn)行了優(yōu)化，為后續安裝施工提供了便利條件。
為保證賽時(shí)萬(wàn)無(wú)一失，項目團隊對3臺制冰機組采取兩用一備方式，進(jìn)行了兩用一備如何控制、如何與群控系統無(wú)縫對接等相關(guān)課題的研究。
“現在的賽場(chǎng)旁邊有兩組管道，一進(jìn)一回形成回路，就像人體的動(dòng)脈和靜脈一樣。”劉軍說(shuō)。制冰基礎層上密密麻麻有序鋪裝的制冰排管相當于毛細血管一樣與動(dòng)脈靜脈相連。室外制冷機組就是“心臟”，打開(kāi)制冰機組使其運行，將載冷劑通過(guò)管道循環(huán)輸送至制冰場(chǎng)，保證賽場(chǎng)制冰順利進(jìn)行。
運籌帷幄 “智”控賽場(chǎng)溫度
從高溫高濕的泳池環(huán)境，到低溫低濕的冰場(chǎng)環(huán)境，可謂“冰水兩重天”，改造技術(shù)難度和工程復雜度遠超設想。如何保證比賽用冰不融化，觀(guān)賽群眾不寒冷?這涉及到場(chǎng)館改造的另一大難點(diǎn)——賽場(chǎng)溫度分區控制。
為了保證賽場(chǎng)的濕熱環(huán)境，首先要對比賽大廳進(jìn)行氣密性改造。因為冰壺比賽對現場(chǎng)環(huán)境要求極高，如果比賽場(chǎng)館未能得到有效密封，那么濕熱空氣就會(huì )進(jìn)入賽場(chǎng)內，造成冰面起霧，進(jìn)而直接造成比賽無(wú)法進(jìn)行。為此，項目團隊對比賽大廳一層及池岸層的出入口進(jìn)行了物理改造，增加室內外空氣隔離設施，同時(shí)還對屋頂膜結構及墻面板之間的縫隙進(jìn)行了封堵。改造后的場(chǎng)館不僅增加了功能，更實(shí)現了智能升級。全新的群智能系統能有效監控比賽大廳的熱濕環(huán)境和光環(huán)境的變化。
如何監控?劉軍用了一個(gè)形象的比喻：群智能系統就好比人的“大腦神經(jīng)中樞”，它能根據場(chǎng)館內環(huán)境的變化適時(shí)調節場(chǎng)館內相關(guān)設備的運行情況以滿(mǎn)足賽場(chǎng)需要。同時(shí)，項目團隊根據需要在不同的點(diǎn)位設置了傳感設備，這些傳感設備就像人體的眼、耳、皮膚等感覺(jué)器官，感知著(zhù)比賽大廳的溫濕度、聲光等環(huán)境變化，并將這些數據及時(shí)反饋至“神經(jīng)中樞”，場(chǎng)館的群智能系統就會(huì )根據實(shí)際情況自動(dòng)調節。
通過(guò)這一系列舉措，最終實(shí)現冰壺場(chǎng)館比賽大廳在確保任何熱負荷條件下，冰壺賽道冰面溫度達到8.5℃，冰面以上1.5米處溫度保持在10℃，相對濕度不超過(guò)30%，看臺溫度16℃至18℃。實(shí)現室內高大空間溫度的分區調控，既滿(mǎn)足了冰壺比賽環(huán)境的需要，又為觀(guān)眾營(yíng)造了舒適的觀(guān)賽環(huán)境。
2020年11月27日，冰立方冬奧會(huì )冰壺場(chǎng)館改造項目順利通過(guò)完工驗收，成為北京2022年冬奧會(huì )第一個(gè)實(shí)現完工的改造場(chǎng)館。（摘自 《中國建設報》 2022.01.26 程曉麗）
