[00347308]岩溶地质环境条件下大型体育场工程依山建造关键技术

贵阳奥体中心主体育场建设在西部大开发背景之下应运而生，用作承办第九届全国步数民族传统体育运动会的主会场。秉承生态的和景观的、独特的和人文的体育场设计理念，体育场依山就势建造，东看台直接坐落在山体岩面上；钢结构屋盖罩棚外观设计引用了贵州少数民族膜拜和装饰的水牛角符号，由东、西两个水牛角形的金属板罩棚扣在环形看台上，整个屋盖罩棚从立面到屋顶设计为一体。屋盖罩棚悬挑跨度超限，结构施工难度在国内同类场馆建设中首屈一指。独特的设计理念和新颖的建筑造型，给工程建设者带来一系列技术难题，而国内尚未形成一套完整的施工经验和技术成果，国际上也少有同类工程可以借鉴。1.挡墙系统模态试验研究与结构耐久性及长期安全性评估：对半无限岩土介质动力相互作用下的薄板挡墙系统振动模态参数测试与提取技术、挡墙损伤辨识别与质量评估、墙后土压力探测等进行了研究。2.依山而建体育场及岩体看台爆破开挖成型控制关键技术：体育场东看台依山而建，其中层看台为现浇框架结构，底层和上层看台为直接坐落在自然山体上的实土看台。需要研究溶蚀性地域山体稳定对看台结构稳定性影响，并采取措施解决挡墙结构及实体看台的稳定性问题；研究解决边坡施工成型控制难以及挡墙、实体看台防排水难题。为满足看台边坡和实土看台基岩完整性、稳定性，边坡欠挖部分采用分层微差爆破，距坡边500mm范围内采用人工风镐、破碎机破碎凿除。将原设计的两墙即挡土墙和结构剪力墙合并，采取两墙合一方案，锚拉式挡土墙形式，山体与挡墙之间的空隙采用毛石混凝土回填。在挡土墙外侧设置滤水层，在滤水层标高范围内设置φ50排水孔，将积水引入室内盲沟排出。3.看台区山体局部不良地质缺陷处理技术：东看台上层看台直接坐落在自然山体上，为保证高边坡边缘孔桩不滑移、不倾覆，在原设计桩长上，将孔桩加深，使桩底低于边坡根部3-5m，并在该部位边坡增设自进式锚杆，加固边坡，临边孔桩与相邻非临边孔桩通过钢筋混凝土承台连接，形成整体，增强稳定性。实体看台直接在基岩上做250厚C15混凝土垫层，再做C20混凝土台阶，台阶混凝土中掺聚丙烯纤维抗裂，配φ8@200双向钢筋网。实体看台下采用入岩插筋与看台钢筋焊接连接，保证实体看台的稳定性和抗滑移性。4.49m超长悬挑斜交空间管桁架钢屋盖缩尺模型试验及施工方案优化：罩棚管桁架钢结构为牛角形的复杂双曲面，钢桁架沿环向最大长度410m，最大高度52m，沿径向最大悬挑49m，其中最长桁架为69m。由于罩棚柱桁架倾斜交叉，墙面桁架、屋面桁架上下弦杆交错连接，因此在墙面、尾面的桁架之间设置用于连接的转换桁架，同时在罩棚两侧及悬挑端部设置边桁架、端桁架封口，以保证桁架整体受力性能。整个空间曲面斜交管桁架体系采用了铸钢件节点、焊接球节点、相贯线节点和管对接节点等多种形式，所有节点采用焊接连接。为控制桁架竖向位移值，在西罩棚屋面桁架中部设置了16根预应力拉索，结合看台顶部26个铸钢件进行受力转换，使大跨度悬挑结构得以实现，并节约了用钢量。5.斜交双曲管桁架钢罩棚空间信息精确定位技术：钢罩棚桁架采用双向弯曲的主桁架斜向交叉组成，主桁架的近似等直径弦杆交叉相贯线制作、拼装及焊接，管件截面较小，自身柔性影响较大，全钢结构在外部温度、光照等因素的影响下变形明显。罩棚结构由13300根构件组成，全部是散件运至现场。大量的拼装及高空安装工作，对测量工作提出了更高的要求。而罩棚结构中墙面和屋面主次桁架的测量控制均为空间三维测量，测拉的环节多，定位难度大。6.岩溶地质条件下桩基施工关键技术：工程场地属于岩溶地质条件，其原始地貌位于由北向南倾斜的斜坡和早期滥冲水库上，场区内表层岩溶发育强烈，部分柱基岩面溶蚀高差大于5m，东看台区有一条长约100m、最大宽度约600mm的大裂隙，地下车库滥冲水库区底部为塑状淤泥，厚0-3.5m，且存在较大盲沟。基础形式为人工挖孔灌注桩，设计孔径1000-2200mm，桩长5m-29.3m，嵌岩深度5m，数量达795根。7.二层地下室混凝土结构整体跳仓施工技术：地下车库两层，长170.4m，宽67.8m，高12.85m，总建筑面积23000m<'2>，底板厚400mm，外墙厚300mm和450mm两种，顶板厚150-250mm。原设计宽度方向有一条后浇带，长度方向有三条后浇带。发现、发明及创新点：1)地下整体结构跳仓法施工技术；2)岩溶地质环境下的桩基施工综合技术；3)回填深度达18m的回填区人工挖孔桩施工技术；4)大型场馆建筑桩基采用地质雷达探测技术；5)依山而建体育场及岩体看台施工技术；6)轻型薄板式挡土墙受力机理及振动模态理论研究；7)轻型薄板式挡土墙试验模态测试与参数识别技术研究；8)轻型薄板挡土墙模态数据模拟及土压力反演分析研究；9)斜交双曲线桁架体系钢屋盖施工技术；10)钢结构三维空间定位技术。湖北省住房和城乡建设厅在武汉主持召开了该课题科技成果鉴定会，与会专家认为课题组创新地解决了49m大悬挑斜交双曲管桁架钢屋盖结构建造技术，创建了岩溶地质环境条件下依山而建体育场关键技术，研究成果总体达到国际先进水平。