给“奥运之鸟”安个家——记国家体育场“鸟巢”混凝土结构工程施工
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当春天的脚步悄悄降临大地时，鸟儿们结伴飞回北方，重新筑起自己的鸟巢。当鸟儿们忙得不亦乐乎的时候，一个更大的“鸟巢”也在紧张施工，它就是2008年北京奥运会建设项目的旗舰工程——国家体育场。或许是因为它的外形酷似鸟巢，人们也亲切地称它“鸟巢”。
有人说，血燕的巢是由海藻、贝壳和着自己吐出的鲜血做成的。将设计大师图纸上的线条变成现实，负责国家体育场修建的工程技术人员们也正像是一只只血燕，呕心沥血，筑造着这只巨大的“鸟巢”。
承载：“鸟巢”承受之重
2006年9月17日，这一天是“鸟巢”的生日。从临时搭建的78个支撑塔架完全撤离“鸟巢”的那一瞬间开始，“鸟巢”由被外力支撑的状态，变成完全靠自身结构支撑，这就是全世界关注的“鸟巢”钢结构卸载。
熟悉建筑结构的人可能都会知道，有“卸载”就有“承载”。如果把“鸟巢”钢结构工程看做是一棵大树的树枝和树干，离开外力支撑，整体卸载后这4.2万吨“树枝和树干”之所以能够纹丝不动，除了其自身良好的整体性之外，与承载其重量的钢筋混凝土结构“树根”始终坚如磐石，密不可分。试想如果钢结构临时支撑撤除后，任何一个支撑其重量的钢筋混凝土承台或斜柱发生位移，其后果不堪设想。而要想把这一庞大的钢筋混凝土“树根”铸造得坚如磐石，甚至比磐石还要坚固，其难度同样可想而知。
在“承载”的建造者中，北京城建建设工程有限公司承担了其中最难的工程。北京城建建设工程有限公司总工程师杨军霞介绍说：“我们所承担的工程包括体育场的核心工程——B2区。这个区域包括了主席台，所以位置相当重要，同时这部分工程的地下基础也最深、地上檐高最高、施工难度最大。”
“鸟巢”工程超前的设计理念和奇特的结构形式给施工造成了罕见的难度。在国际上没有现成的参考方案，只有依靠自己的科技创新独立解决。正如北京市2008工程建设指挥部顾问万嗣铨所说：“奥运场馆的原始创意虽然大多来自中外联合设计，但他们只给了我们一份初步设计。从完善设计方案、进行结构计算、再到形成创新的施工工艺和质量标准，所有方面都主要是中国人自主完成的。”“再硬的骨头也要敲碎它！”建设公司的设计施工人员牢牢抓住了科技这把“金钥匙”，攻克了一道道施工难关。
斜柱： 交织的美
“鸟巢”的外罩由不规则的钢结构构件编织而成，里面的混凝土结构与钢结构相互独立，建筑师在混凝土看台和钢结构外罩之间的空间里，设计了很多倾斜的混凝土柱子来支撑整个建筑。124根钢管柱、228根斜梁、600多根斜柱、112根Y型柱与空间曲形环梁相互交织。如何既保证这些混凝土柱子的结构要求，又能不影响“鸟巢”的整体美观？
几经论证，一个两全其美的方案诞生了。先像其他混凝土结构一样绑扎好钢筋笼，然后再从上面一节一节套上方钢管，钢管连接好后再在钢管里浇筑混凝土，形成与钢管一体的混凝土柱。这样一来看不到混凝土柱，既安全又美观，却加大了施工难度。
边长一米的方钢管被连接成120多根长短不同、倾斜角度多样的钢柱，70%以上都是双斜柱，一根柱子在垂直面上扭转两次。最高的钢柱全长21米，横跨体育场一至四层，最倾斜的钢柱和地面的夹角达到59度，钢柱的最大自转角度超过45度……要在这些高大倾斜看似杂乱的异型钢管里浇筑混凝土，已经是个不小的挑战，何况钢管内部还密布着钢筋网格，纵向排列着32根钢筋，横向每十厘米一排密集的箍筋。这样密密麻麻的钢筋网，最多只能伸进三根手指，要按照传统做法，通过振捣棒振捣密实混凝土，谈何容易。
起初，工程建设者只能试着从上口往钢管里浇筑，每天从早到晚只能浇筑四五米，照这样的速度势必影响工期。“我们经过自主研究，提出了一个新方案：采用高流态自密实混凝土，采取高压顶升、从钢管底部注入混凝土，由底向上顶升逐步填充。”杨军霞说，“这是一个从来没有人用过的方法，我们算得上是第一个吃螃蟹的人，但结果却非常理想。顶升混凝土不仅提高工效一倍多，而且质量好，比预定的工期缩短了两个月零两天。”
这项自主创新的工艺被命名为“超高矩形钢管永久模板钢筋混凝土斜扭柱施工工艺”，已经正式向国家知识产权局申请发明专利。
承台：稳重的美
根据设计要求，“鸟巢”钢结构的重量主要由24个大承台承担，承台的建筑质量直接关系到整个钢结构是否牢固。
了解混凝土施工的人都明白，混凝土在拌和以后，由于化学反应等因素，其内部会产生大量的热量。像“鸟巢”钢结构承台这样体积庞大的构件，即使采取分步施工的方法，其内部仍然会产生大量的热量。混凝土在浇注完成以后，由于其内部的热量不能及时排出，温度将持续保持最高可达90℃。由于施工时正值寒冬季节，如果不采取相应措施，外部混凝土尚未凝固到相应强度，就会被冻裂。同时，如果内外温差过于悬殊，承台将可能产生裂缝，果真如此的话，整个承台将报废，其后果不堪设想。
为确保承台质量，在没有现成经验可以借鉴的情况下，施工者们又一次利用自己的智慧和毅力与困难挑战。查资料，翻文献，周密计算……终于，办法有了！给承台搭设加温棚，在内部设立加温点，并通过电子设备，时时监控混凝土各个部位的温度变化情况。承台浇注时，需要对各测温点的温度进行24小时监控，他们不顾加温棚内蜂窝煤所产生烟气的熏蒸，密切注视着每一个数字的变化。在他们眼里，这时的承台已经不再是冷冰冰的钢筋混凝土构件，俨然一个襁褓中的婴儿，只有加倍呵护，才能茁壮成长。工夫不负有心人，通过智慧加汗水的双重努力，他们施工的主席台一侧虽然包括了鸟巢最大和最深的承台，但是全部顺利完成，工程质量一次达标。
除了斜柱和承台，在超大型转换梁、清水混凝土看台等一系列难题上，善于啃“硬骨头”的北京城建建设工程有限公司的施工人员不负众望，硬是把一个个难题拿了下来，交上了令人满意的答卷。
如今，当来自世界各地的人们惊讶于“鸟巢”钢结构所展示出来的形象时，可能很少有人会想到肩负重任却深埋地下默默支撑整个建筑的承台和每一根斜柱。这些承台和斜柱承载的不仅仅是“鸟巢”，更是建设者的辛勤劳动，是整个中国的脊梁。 |
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| 原作者： 葛 梅 杨 蕾 |
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