體育場超長環向看臺異形結構施工技術

潘玉珀，高善友，田 輝，邵珠令（中國建筑第八工程局有限公司，山東 濟南 250014）

河北奧林匹克體育中心體育場平面形狀為“內橢外圓”，外圓 φ 265 m。看臺結構環向周長 832 m，東西兩側看臺寬度 68 m，南北兩側看臺 37 m，整個環向看臺結構在 6.00 m 和 20.76 m 處設有環向人行疏散通道，4 個區布置的看臺結構為階梯形超長環向鋼筋混凝土結構，由 4 條徑向變形縫將平面劃分為 4 個區域。看臺結構分區平面如圖 1 所示。

圖1 看臺結構分區平面圖

1 各分區結構設計概況

1.1 I、III 段設計介紹

該段看臺結構為覆蓋整個下部建筑平面的扇形斜向結構，結構平剖示意如圖 2 所示。

圖2 I、III 段看臺結構平剖示意圖

看臺外圍最大弧長 220 m，最小弧長 134 m，由 5 條 800 mm 寬徑向后澆帶將結構劃分為 6 段。看臺結構在 3 層結構處分為上、下兩部分。下部看臺為池座，最大 24 級臺階，由 1.95 m 至 10.90 m 收縮，臺階高度由 270 mm 至 710 mm 不等，其中一區中部為主看臺。上部看臺結構為樓座，最大 41 級臺階，由 14.48 m 至出屋面看臺 33.56 m 擴展，臺階高度由 410 mm 至 450 mm 不等。

看臺結構由徑向斜向框架梁、環向弧形框架梁、環形次梁及看臺板組成。看臺板厚 100 mm，寬度主要有 600 mm 、1 025 mm。其中 1.95 m 至 A 軸、4 層 1/C-D 軸、G 軸至 H 軸之間看臺結構為懸挑結構，結構最大懸挑長度分別為 5.35 m、5.50 m、4.03 m。

1.2 II 段設計介紹

該段看臺結構分為 3 部分，第 1 部分看臺結構由 1 層 1.95 m 至 11.21 mm，軸線位置為 32-49 軸/A-F 軸，共 29 級臺階，臺階高度 270～340 mm 不等，最大弧長約 134 m，最小弧長 89 m；第 2 部分看臺結構由 14.00 m 至 15.75 m，共設 4 級懸挑臺階，臺階高度 3 級 450 mm，1 級 400 mm，此段看臺由 39-42 軸處顯示屏分割為 2 段，每段長度約 62 m，軸線位置為 34-39 軸/D-F 軸和 42-48 軸/D-F 軸；第 3 部分結構由 17.50 m 至 19.25 m，共設 4 級懸挑臺階，臺階高度 3 級為 450 mm，1 級為 400 mm。該段 1.95 m 至 A 軸部分看臺及第 2 部分、第 3 部分看臺結構為懸挑結構。結構平剖示意如圖 3 所示。

圖3 II 段看臺結構平剖示意圖

1.3 IV 段設計介紹

該段看臺結構分為 3 部分，第 1 部分看臺結構由 1 層 1.95 m 至 11.21 mm，軸線位置為 32-49 軸/A-F 軸，共 29 級臺階，臺階高度 270～340 mm 不等，最大弧長約 134 m，最小弧長 89 m；第 2 部分看臺結構由 14.00 m 至 15.75 m，共設 4 級懸挑臺階，臺階高度 3 級 450 mm，1 級 400 mm，此段看臺由 79-2 軸處顯示屏分割為 2 段，每段長度約 62 m，軸線位置為 73-78 軸/D-F 軸和 3-9軸/D-F 軸；第 3 部分結構由 17.50 m 至 19.25 m，共設 4 級懸挑臺階，臺階高度 3 級 450 mm，1 級 400 mm。該段 1.95 m 至 A 軸部分看臺及第 2 部分、第 3 部分看臺結構為懸挑結構。結構平剖示意如圖 4 所示。

圖4 IV 段看臺結構平剖示意圖

2 工程重點、難點分析

(1) 看臺結構為環向階梯形結構，其立面與空間曲線、曲面相互聯系，空間點受圓心、半徑、高程等幾個參數的控制，測量定位難度大。

(2) 體育場看臺為大面積環向超長現澆框架結構，由多道徑向后澆帶，將結構分割為幾個獨立單元。看臺結構徑向后澆帶的留置，對鋼筋配置、看臺結構混凝土澆筑等影響均存在諸多問題，且直接影響混凝土外觀質量，加大施工難度和費用投入。

(3) 看臺結構斷面變化多，標高變化不一，且與水平結構形成三角形空腔。如何利用看臺結構的特點，在滿足施工要求的前提下，利用簡便的模板支撐體系，提高施工效率，是本工程施工的重點。

(4) 本工程施工工期緊，受看臺結構復雜影響，施工中工作效率低，易導致窩工。需采取合理的組織，優化結構施工，使勞動力得到最大利用，加快施工進度。

3 關鍵技術及創新點

3.1 看臺結構與豎向框架分離施工

由于看臺結構為臺階式斜向錯層結構，結構斷面多，臺階高度變化不一，同時受弧面形狀影響，使得看臺結構在施工時需要耗費較多的施工時間。尤其是模板組立工程，所有看臺模板基本為一次性投入，每個區段施工時需重新配模，支模、拆模人工降效嚴重，制約了施工進度工。

綜合上述因素，并針對看臺異形結構的特點，優化調整如下施工順序：“先快速組織各層普通框架結構施工、后組織斜向看臺異形結構”，即先進行看臺結構下部主框架施工，由于為常規結構，組織較快，施工效率較高；后組織看臺梁板異形結構施工，現場班組可較為熟悉地專門進行看臺異形結構的施工，以此提高施工效率；通過設置水平施工縫對豎向結構分層劃分，實現框架與看臺的分離施工。如圖 5 所示。

圖5 看臺結構與框架分離示意

技術方案對比分析如下。

(1) 看臺結構與主體結構同時施工。

優點：主體結構與看臺結構同時施工完成，主體封頂即完成主體結構施工，同時避免由于看臺結構復雜，支撐架體、模板、鋼筋綁扎費時費工，且臨近年關，最終無人施工，導致工程進度受到影響，無法完成施工任務。

缺點：由于看臺結構存在大量不同型號的鋼管、鋼筋，且弧形模板，看臺一側為吊模施工，前后施工工序多，交叉作業多，鋼筋成品保護困難，區域施工周期長。

(2) 預留看臺結構不施工。通過留置水平施工縫，將看臺結構與主體框架分離，待主體結構封頂后，集中進行預留看臺結構的施工。

優點：將施工簡便、周期短的主體框架與結構復雜、錯層結構多、施工難度大的弧形看臺結構分離，縮短主體框架結構部分的封頂時間。然后，集中優勢力量，完成看臺結構施工，縮短施工工期，同時可最大程度利用勞動力，在框架結構施工間隙組織進行看臺結構施工。

缺點：將施工難度大、功效低的看臺結構預留施工，存在施工人員流失、漲價等風險。

通過以上分析，結合工程目標和工程節點要求，選擇將看臺結構預留施工的方案。

3.2 環向超長結構“跳倉法”施工

本工程 I、III 區 2 層看臺層結構為扇形平面，最大徑向尺寸約 62 m，由 5 條徑向后澆帶將看臺分割成 6 塊，后澆帶寬度 800 mm，后澆帶方向垂直于環向看臺臺階。在看臺結構與框架結構分離施工的基礎上，根據后澆帶平面位置，引入“跳倉法”施工，通過合理的抗、放措施，將后澆帶改為豎向施工縫，實現超長環向看臺結構無縫施工。

(1)“跳倉法”施工。根據本工程 I、III 區出屋面看臺層后澆帶分布情況：分別由 5 條徑向后澆帶將看臺劃分成 6 塊分區，共計 12 塊分區。依據“跳倉法”工藝將每塊分區作為一個倉位，共 12 塊倉塊組織跳倉施工，相鄰倉位之間封倉時間間隔 7～10 d。I、III 區段倉位劃分情況如圖 6 所示。

圖6 I、III 區倉位分區圖

(2) 跳倉法施工順序。本工程 I、III 區兩大區域施工相互獨立，各區自行組織施工。由于各倉位呈直線型排列，各倉位之間相互影響較小。根據跳倉原則，將 6 塊倉位劃分為 2 個批次施工（出屋面看臺 12 個倉位，其中， I 區 6 塊倉塊、 III 區 6 塊倉塊）。

3.3 環形看臺模板工程設計

看臺結構為斜向弧形結構，受弧面、曲面及標高影響，模板工程施工難度大，尤其臺階內弧曲面、徑向斜向大梁、環形斜向大梁兩兩相互交叉或三者交叉。同時看臺結構與水平結構之間三角形空腔，造成局部空間狹小，給施工帶來難度。

由于看臺結構模板體系復雜，本工程模板支撐體系選用靈活多變的碗扣式鋼管腳手架支撐體系，模板體系設計見表 1。

表1 看臺模板體系設計技術參數一覽表

4 結 語

綜合考慮超長環向看臺異形鋼筋混凝土結構施工復雜性，將看臺異形結構與下部支撐的框架結構分離施工，即先組織常規框架結構施工，為后續錯層看臺結構提供更多的工作面；后統一組織滯后的超長環向看臺異形結構的施工，保證了工人對異形結構施工的嫻熟程度，提高了各班組對看臺異形結構的施工效率，模板、木方、鋼管等周轉材料可周轉利用。

組織了第 2 層看臺結構的跳倉法施工，有效地減少了混凝土澆筑施工間隔，加快施工進度，保證了混凝土觀感質量，同時減少了措施費用的投入。