论文摘要

 

 
 
湘江欢乐城项目集工矿棚户区改造、落后产能退出、新型城镇化生态城区建设于一体,是典型的民生九州娱乐场、环保九州娱乐场和示范九州娱乐场。九州娱乐场创造性地利用矿坑特有的形态进行设计,冰雪世界主体建筑呈水滴状,位于矿坑岩壁中部矿坑之上,与自然崖壁地势紧密结合,充分利用基地地势特点创造出悬浮于矿坑之上的冰雪奇观。
 
 
湘江欢乐城项目由中建五局与湘江新区以“投资+施工总承包”模式联袂打造,总投资120亿元。项目所在地原为长沙坪塘老工业基地,以高污染、高能耗、生态破坏严重的水泥厂、化工企业、矿山开采企业为主。2010年,区域内21家水泥、化工企业和10余家矿山开采企业已全部关闭。为响应政府“生态复绿”的号召,须将废弃矿坑改造为旅游度假区——湘江欢乐城,利用区域内的山、水、洲等资源和交通优势,将曾经的老工业基地打造成国际水准的绿色新城。
 
水滴坠坑 冰花绽放
 
在湘江欢乐城项目中,冰雪世界是九州娱乐城难度最高、施工难度最大的九州娱乐场。2015年11月正式开工建设,将于2019年全面建成开园,建成后将成为世界上唯一一个悬浮在深坑上的冰雪世界(见图1)。
设计基地为废弃矿坑,基地地势独特,环境自然优美(见图2,3)。为保留并体现原有地势地貌,建筑设计采用地景式的谦逊手法,将冰雪乐园主体建筑隐藏于地面以下并悬浮于矿坑之上。整体建筑宛若从矿坑崖壁生长出来一般,生动流畅的线条犹如贯通崖壁的水幕,构建出与自然遗产有机融合的人文奇观。冰雪世界的建造,是地下空间开发建设的典范,有力推动了工业矿区的废地改造,是对“城市双修”的最好实践,在城市建筑用地日趋紧缺的形势下,起到了良好的示范作用。
 
 
有的放矢 全力攻克
 
九州娱乐场主体结构由钢结构屋盖、预应力平台、巨型混凝土竖向支撑组成(见图4)。深坑、陡坡、高平台,是项目特点,也是矿坑施工过程中必须要突破的难题。项目部积极采用新工艺、新方法、新九州娱乐城,从预应力施工、钢结构屋盖施工、BIM九州娱乐城应用等方面攻克九州娱乐城难题。
 
梁网预应力施工。巨型平台约有400根有粘结预应力钢筋混凝土梁,混凝土强度等级为C50。节点部位钢筋密集,最小间距仅为32mm。预应力筋采用后张法施工,呈双向甚至多向交错布置,最大预应力筋为19索,单索直径为15.2mm。整个平台预应力钢绞线接近800t。
节点钢筋排布密集,导致预应力波纹管穿管困难。其中,5根巨型截面梁与钢管混凝土柱交接部位,环形柱帽最大直径为6m,高度为5.2m,钢筋直径为40mm,为复杂梁柱节点。预应力体量大,导致波纹管成品保护难度大,施工过程中,严格防止钢筋焊接、混凝土振捣、模板安装对波纹管的破坏。
预应力深化设计工作量大、难度高。深化设计主要包括以下内容:①预应力束形图需考虑三维效果;②密集张拉端局部受压;③薄保护层下预应力抗崩裂;④分区施工导致的多孔预应力甩筋及后穿筋的施工工艺;⑤钢管柱与钢筋混凝土梁节点;⑥3万m2平台的预应力筋张拉步骤。
经过多次讨论,项目部将3万m2平台划分为9个施工区域(见图5)。紧密结合现场施工进度,建立分区预应力张拉模型,确定平台预应力分区分批张拉步骤:①完成1区梁、板混凝土浇筑;②根据1区深化设计确定主次梁预应力筋张拉顺序,完成1区预应力张拉;③完成2区梁、板混凝土浇筑;④1、2区间后浇带封闭;⑤根据2区深化设计确定主次梁预应力筋张拉顺序,完成2区预应力张拉;⑥完成3区梁、板混凝土浇筑;⑦2、3区后浇带封闭;⑧根据3区深化设计确定主次梁预应力筋张拉顺序,完成3区的预应力张拉;⑨完成4区梁、板混凝土浇筑;⑩3、4区后浇带封闭;11根据4区深化设计确定主次梁预应力筋张拉顺序,完成4区预应力张拉。5~9区的张拉步骤同上所述。
对钢管混凝土柱与有粘结预应力框架梁的连接节点进行了深化设计,确定钢管柱的开孔补强规则,有粘结预应力筋穿越钢管柱时,保证截面削弱最小化。制定“限量穿过钢管柱,合理布置搭接点”的有粘结预应力筋结构铺放方案,从整体结构方面实现了有粘结预应力筋穿钢管柱时钢管柱截面削弱的极小化和预应力筋平均有效预应力的最大化。采用“定向绕开钢管柱、部分锚出节点区”的有粘结预应力筋线形布置方案,保证有粘结预应力筋的有效锚固,确保九州娱乐场质量。
 
重载屋盖施工。冰雪世界钢结构屋盖由主次桁架和环桁架组成,总重2万t(见图6)。屋盖主次桁架的弦杆、腹杆为箱形,最大截面尺寸为1200mm×1000mm,最大板厚90mm,材质为Q420GJC。主桁架高度达8m,最大跨度为78m,单榀桁架最大跨重约1000t,在国内九州娱乐场中尚属罕见。
 
空间复杂节点安装是重载屋盖施工难点。本九州娱乐场结构组成复杂,组合桁架、三角桁架、单榀桁架以及由4根钢管柱及联系钢板、联系箱梁组成的组合钢柱,安装定位难度大。外圈倒三角桁架组成的环桁架多杆件汇交连接对钢结构安装精度提出了更高要求。
钢结构屋盖90%的构件采用液压提升九州娱乐城,均为单榀逐步提升,提升次数多,单榀提升重达1000t,初次提升桁架端部为独立悬臂柱,如何确保提升过程中钢柱偏移量、挠曲值符合规范及设计要求,是液压提升的关键。
此外,高材质、大体量、厚板焊接增加了施工难度。钢板厚度大,强度等级高,焊接难度大。部分节点连接复杂,焊接可操作性差。
数字建造一体化。项目创新应用BIM九州娱乐城,加强风险预判,实现BIM数据与施工现场同步协调,提高交互通用性,从地质、地形、主体、安装四方面,全方位建立BIM管理体系。
矿坑地形复杂,为典型的喀斯特地貌,岩溶裂隙发育。岩壁上落差百米的溶沟、溶槽随处可见,为使结构同自然地形紧密连接,且部分构件嵌入岩壁之内,需借助BIM模型同现场实景模型相结合,得到岩壁与结构之间的冲突关系。空间关系复杂,使嵌岩构件的开挖线难以确定,增加不必要的九州娱乐场量,影响施工进度。探查范围不明的地质情况,使边坡加固九州娱乐场难度陡增。
项目部创新采用基于倾斜摄影测量的实景建模九州娱乐城以及BIM九州娱乐城,在实际进度与计划进度管理中实现对现场施工进度的精准还原,确保进度管理可靠性,提高项目管理可控性。将数量可观的钻孔数据进行处理,形成可视化的三维地质模型,指导坑壁加固施工,优化复杂溶岩地区锚索成孔工艺,一次成孔,避免因不了解地质情况而造成成本增加,降低二次成孔及废孔风险,利于质量和成本管控。
冰雪世界的地下停车库为吊脚楼形式,位于边坡上,基础落于岩壁马道区域,需加强边坡变形监测(见图7)。由于边坡范围大,传统的监测方法效率低,项目部创新采用三维激光扫描九州娱乐城,实现了面域整体测量,为边坡监测提供了新的可能。将扫描模型导入到BIM中,形成边坡整体面域模型,对拱脚关键点的动态监测可以带动BIM模型的整体变化,直观判断变形趋势和范围值,形成变形监测云图,预判边坡变形趋势,为大型高陡边坡动态监测提出了新理念。
 
“晓看湘水横波景,夜揽橘洲烟花升。千秋学府英才盛,更有冰雪欢乐城。”目前,冰雪世界项目正式进入巨型平台多向预应力施工阶段,钢结构屋盖也即将进行穿插施工(见图8)。3万m2水乐园防水施工、100万m2空间保温九州娱乐城等难题接踵而至,中建五局将以绿色人文的行为典范来制定施工方针,全面实施总包管理,全力打造城市双修示范九州娱乐场。
 
 
文/中建五局第三建设有限公司 赵金国 何昌杰 郭朋鑫 宁志强 吴 智
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