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在海拔2198米的北京延庆小海坨山,国家雪车雪橇中心宛如冰雪游龙,盘旋山巅,蓄势腾飞。作为设计难度最高、施工难度最大、施工工艺最复杂的冬奥新建比赛场馆之一,国家雪车雪橇中心引领多个中国“首创”,为雪车、钢架雪车、雪橇3个项目的全部比赛提供坚实保障。

首创技术打造360度回旋弯道

雪车雪橇项目被誉为冰雪运动中的“F1赛车”,是冬奥会速度最快的项目,专业性极强。赛道全长1975米,主赛道落差达到121米,相当于47层楼高,最高设计时速134.4公里,堪称北京冬奥会最快赛道。整个赛道共设置16个弯道,其中包含一个令人惊叹的360度回旋弯道。如此复杂、精密的设计,对赛道施工提出了苛刻要求。

“项目建设中应用了多项国内首创技术。”上海宝冶国家雪车雪橇中心总工程师李幻涛自豪地说,“包括首度运用高精度三维空间测量与检测技术、空间扭曲的双曲面赛道喷射成型技术;喷射混凝土配合比设计打破了国外对高密度高强喷射混凝土配方的垄断;滑道施工过程中的关键工序率先使用双曲面制冷管道夹具及制冷管道加工成型及安装技术。”

国家雪车雪橇中心项目赛道为空间扭曲双曲面壳体结构,全长1975米的赛道曲面曲率均不相等,采用常规的施工工艺无法实现,只能通过人工喷射成型。按照传统喷射混凝土技术规程施工,混凝土凝结时间很短,根本无法进行修面,于是项目团队便从速凝剂入手,经过多次配比、无数次试验,多方寻求资料,历经了百余组1∶1足尺模块制作、300余次配合比调整、600余次喷射试验、上千次测量及检测、近200立方米喷射混凝土消耗后,最终成功攻克了赛道喷射混凝土的配比难题。

全长179米的回旋弯赛道,被分成四段制冷单元。每一段制冷单元,喷射手们都要不间断完成,必须一气呵成,平均连续作业时间超过25个小时。此外,360度回旋弯道全部为高度在3米到4米的高墙段。高度叠加曲率,使得每段截面的形状更为复杂。“179米的赛道,从第一米到最后一米,每个断面都不尽相同,喷射手们按照编号一米一米地完成,赛道精度严格控制在10毫米。”喷射手总教练向茂盛感慨道,“我们选拔近千名工人,经过严格技术训练、体能训练以及不少于200余次现场喷射训练后,经过20轮淘汰制技术选拔,才最终选出21名员工,组成了属于中国的首支混凝土喷射‘铁军’”。

量身定制独特解决方案

延庆赛区雪车雪橇赛道是全球第一条位于南坡(阳坡)的赛道。为此,在遮阳棚的设计上,施工团队结合赛道形状、自然地形和“人工地形”等,研发出了一套独特的“地形气候保护系统”,通过地形、遮阳棚、遮阳帘降低太阳辐射对赛道的影响。

遮阳棚体系采用独特的大跨度木结构桁架体系,共由277榀三角木梁支撑,每一榀木梁由50多种规格材料组成,单边悬挑长度7至13米,277榀木梁在垂直落差121米的赛道上安装,难度极大,对安装精度的要求极高。

“由于无例可循,我们的研发之路万般艰辛,仅结构、工艺设计就用时一年之久。”李幻涛坦言,项目团队在前期准备中做了大量工作,实地考察厂家加工能力、加工工艺及材料选型、编制详细的施工方案,针对吊机站位、木梁施工流程等方面进行全方位分析和策划。

除了构件山地运输难、山地气候不稳定等挑战,最大的困难在于吊装,吊装的精度要达到毫米级。设计团队希望张拉过程是“微微抬起”。为了实现“微微抬起”目标,施工团队和设计团队经过多次讨论和尝试之后才确定张拉方案。最关键的工序施工时,安排近20台吊车同时作业,耗时10个月之久。

毫米级“微整”为“游龙”“理脉筑骨”

雪车雪橇赛道设计复杂,空间曲率变化繁多,因此对赛道的制冰、修冰精度要求极高。李幻涛表示:“冰面要在弯弯曲曲、高低起伏,甚至是立面上去做,要有硬度,要顺滑,不能有尘土,不能结霜,不能有杂物。”

国家雪车雪橇中心赛道冰面精度达毫米级,制冰修冰完全是“手工活儿”。赛道制冰需要制冰师采用专业的洒水器将加热后的纯净水水雾一层层均匀地喷洒在低温混凝土表面,使水雾凝结固化成冰。制冰团队要连续喷洒上百层极薄的水雾,才能使冰道“浑然天成”。结构误差补冰,是最考验修冰师的技术。要用抹刀将冰水混合物填补至赛车进弯、出弯及冰易脱落处等关键位置,待补冰冻结后缓慢洒水保护,与周边冰面形成整体。冰面精加工是最后一道工序,其精准度直接影响冰道的平滑度和感观质量。修冰师要手持20斤重的特制修冰刀,保证刮刀刀片稳定性,使滑行轨迹一道成型。

“我们组建了中国首支雪车雪橇赛道制冰修冰团队。”项目经理姚远自豪地说,“制冰修冰队伍仅用10天就制作出7000平方米冰面,并掌握了从赛道结霜形态判断制冰条件、通过控制温度实现冰面‘微整’等一系列制冰技巧。”

从无到有,从0到1,国家雪车雪橇中心场馆建设向前迈出“一小步”,背后是中国建筑业企业培养自主创新能力的“一大步”。如今,国家雪车雪橇中心已做好了迎接“实战”的准备,即将上演冬奥会雪车、钢架雪车、雪橇项目的“速度与激情”。

原标题：酷科技助飞“雪游龙”——走近北京冬奥场馆(二)