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依靠科技创新精心编织“鸟巢”

上传：NorthernStar 来源：中国建设报 [2006年6月8日]

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依靠科技创新精心编织“鸟巢”——国家体育场科技创新纪实

　　最近，北京市科学技术委员会组织专家对国家体育场工程总承包部承担并完成的“国家体育场工程矩形钢管永久模板混凝土斜扭柱施工技术与研究”项目进行了成果鉴定，专家评定称“该项目的研究与应用，很好地解决了高斜扭柱混凝土结构的施工难题，确保了工程质量，加快了施工进度，取得良好的经济和社会效益，填补了国内外该类施工技术的空白，达到国际领先水平”，并建议进一步总结形成施工工法，以利推广应用。这项针对高斜扭柱钢筋密集、模架复杂、混凝土浇筑困难、施工质量安全风险大等工程特点而研发形成的成套施工技术，只是整个国家体育场“鸟巢”工程建设过程中众多科技创新中的一例。

　　国家体育场是北京2008奥运会工程中社会关注度最高、影响力最大、科技含量最高、施工难度最大的奥运“旗舰”工程，科技创新成为国家体育场工程建设浓墨重彩的一笔。记者日前采访了北京城建集团国家体育场工程总承包部技术部部长、高级工程师杨庆德，他向记者详细介绍了在施工中如何依靠科技创新精心编织“鸟巢”。

　　科技创新为“鸟巢速度”添翼

　　北京市“2008”工程建设指挥部办公室领导赞誉城建集团在奥运工程建设中创造了“鸟巢速度”和“鸟巢精神”，而科技创新在其中起着至关重要的作用。杨庆德说，在“鸟巢”建设中，科技创新主要体现在两个方面，一方面是科技创新攻关，另一方面是新技术的推广应用。

　　在科技创新方面，目前有两项成果已通过北京市科委组织的专家鉴定。第一项是看台结构施工中应用矩型钢永久模板混凝土泵送顶升施工工艺，此举开创了国内将这种施工工艺应用于配有密集钢筋的房建工程斜柱施工的先河，也为确保国家体育场结构安全，降低施工质量风险、安全风险提供了保证。

　　共有124根钢柱管分布在国家体育场看台结构中，最长的为21米，最短约8米，均为双斜柱，斜度最大柱子与地面成近60度夹角。如果用传统施工工艺，安全风险较大，而且质量也难以保证。杨庆德对记者说，技术上的挑战逼得他们去解决问题，去进行科技攻关，攻克工程建设中的一只只“拦路虎”。早在2005年初做基础施工时，工程技术人员就开始进行这方面的科技攻关，请有关专家进行论证，且通过做试验柱测得一系列数据，试验成功以后，再大量铺开。杨庆德还特地向记者介绍了试验细节，他说，刚开始对这项施工工艺持反对意见的人很多，为了向人们证实工艺可行性以及安全、质量可靠性强，他们技术部组织一班人在做试验柱时尤其小心翼翼，有的人在平台上看着混凝土是否往上升，关注上升速度多少、状态如何？有的人负责观察钢柱内应力器在电脑中反映出的压力曲线，还有的人负责观察记录混凝土泵仪表反映出的压力值，做到各司其职，小心调试，试验一次成功。在此基础上，又做了2次不同高度、不同倾角的柱子，均获成功。

　　杨庆德说，施工实践证明，与传统施工工艺相比较，这种施工工艺具有质量可靠、安全，易于质量控制，施工用工少，作业效率高等优点。如按传统施工工艺浇注一根15米高的柱子需3至4小时，而采用此种顶升工艺仅需约30分钟时间就可完成混凝土浇注施工，缩短工时7倍多。同时，混凝土浇注过程中不需振捣，可节省大量的混凝土用工和机械；在质量控制上，由于采用了从柱根向上顶升逆向浇注混凝土方法，浇注的混凝土更加均匀密实，较好地杜绝了烂根、漏浆等质量通病，他们还首创用超声波检查柱子混凝土质量的检测工艺。

　　科技攻关所取得的成果使工程建设如虎添翼，该集团仅用5个月时间，一举打赢了建筑面积达16万平方米，包括144根钢管柱、112根Y型柱、近300根斜柱、200多根斜梁等在内的结构极为复杂、施工难度罕见的主体混凝土结构施工攻坚战，共绑扎钢筋3万多吨、浇筑混凝土14万立方米，创造了结构施工新纪录。

　　杨庆德说，仅此项目就取得了以下几个方面的社会经济效益：矩形钢管内配有密集钢筋笼的混凝土柱采用泵送顶升浇筑工艺在国内建筑领域尚属首次应用，该工艺目前已被受理国家发明专利，并初审合格；在混凝土泵送顶升过程中对管壁侧压力的试验分析并建立理论模型，填补该项施工工艺空白，为今后类似工程提供宝贵的借鉴经验。在新技术推广应用方面，目前已有10项新技术已经或即将得到应用，如低温焊接、大跨度大面积钢结构同步卸载等。杨庆德说，大跨度大面积钢结构同步卸载就是在施工中，将通过电脑控制约150多个千斤顶的支点，对大跨度、大面积的钢屋架进行同步装载。该方案还在进一步论证中。

　　科技创新硕果累累

　　针对工程结构设计的复杂性、挑战性以及建造上的世界难题，国家体育场工程总承包部组织并调动包括科研单位在内的各种社会资源，制定科研规划，取得了一系列的科研成果。

　　截至目前，共确立创新项目27项，其中，国家科技部立项6项，北京市科委立项4项，集团立项13项，另有4项被确立为国家公益应用类课题。

　　目前已有21项课题进入研究实施阶段，参与研发科技部2004年科技攻关项目《国家体育场设计与施工关键技术研究》，现已完成项目建议书及可行性研究报告；完成北京市科委科技立项项目《国家体育场施工与安全关键技术研究》的申报及合同签订工作；完成了北京市公益应用类课题《国家体育场钢结构设计与施工关键技术研究》的专家论证及合同的签订，其中被国家科技部立项的高强钢Q460厚板焊接性试验、焊接工艺技术研究和灌注桩基础工程施工技术研究分别通过北京市科委、集团公司验收；北京市科委立项的超高矩形钢管永久模板钢筋砼斜（扭）柱施工技术研究已通过北京市科委验收，专家评价该项成果填补了国内外该类施工技术的空白，达到国际领先水平。同时，《钢木组合中模板》获得实用新型专利的授权；与清华大学合作获得《建筑工程多参与方协同工作网络平台系统V1.0》软件著作权登记；完成了《采用钢箱作为永久模板的混凝土柱及其施工方法》发明专利的申请并通过了初审，并完成了2005集团年优秀模板设计方案的现场观摩和优秀模板设计的申报、2005年集团科技成果申报、2005年北京市科学技术奖励申报工作。

　　杨庆德还告诉记者，他们在施工中的科技成果并不只限于项目本身，他们还积极探索，进一步深入，制定完成了一系列企业标准，如《国家体育场钢结构施工质量验收标准》、《国家体育场PTFE、ETFE膜结构施工质量验收标准》、《国家体育场矩形钢管永久模板混凝土斜（扭）柱施工质量验收标准》、《国家体育场预制清水混凝土看台质量验收标准》等企业标准的制订、备案工作。其中钢结构标准中的关键内容被国家标准采纳。

　　北京城建集团有关领导称，将按照安全、质量、工程、功能、投资“五统一”的要求，严格履行总包责任，加强管理，保证交出一个让政府和业主放心、人民满意，经得起历史检验的奥运精品工程，而已迈出的工程建设步伐已证明，科技创新将为实现这一目标保驾护航。本报记者贺慧宇通讯员红云于跃民何慷民

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