“水立方”华丽变身“冰立方”——走近北京冬奥场馆

即将开幕的北京冬奥会将使北京成为全球首座“双奥之城”。北京冬奥会在北京、延庆、张家口3个赛区布局25个场馆，其中竞赛场馆12个、非竞赛场馆13个。冬奥会期间，7个大项、15个分项和109个小项的比赛将在12个竞赛场馆中举行。

一座座饱含创意与极致挑战的场馆的崛起，凝聚着无数建设者的智慧和汗水。近日，《中国建设报》记者走近北京冬奥场馆，了解场馆建设中的新创意、新技术，追寻建设者的动人故事，以期展现托起冬奥盛会的“中国建造”力量。

作为2008年奥运会的游泳场馆，“水立方”摇身变为“冰立方”，成为2022年冬奥会冰壶比赛场馆，堪称“双奥之城”中最耀眼的“双奥场馆”。这一精彩的“水冰转换”，凝聚着成千上万中国建设者的智慧和汗水。中建一局国家游泳中心冬奥会冰壶场馆改造项目经理刘军便是其一。

从“水立方”到嬉水乐园，到APEC会议欢迎晚宴，再到“冰立方”，刘军和他的团队参与了“水立方”的3次变身。对刘军来说，这是他与“水立方”的“缘分”，也是他熟悉的“战场”。2018年12月26日，“冰立方”冬奥会冰壶场馆改造项目正式动工。从“水立方”变为“冰立方”，仅仅多了“两点”，但其中的难点无处不在。

与前两次的改造不同，“水立方”的“水冰转换”工程需要先抽干泳池内的水，然后在泳池内搭设可转换架。

如何在泳池上搭建冰场结构？这是刘军和他的团队面临的第一道难关。为此，他带领项目团队白天奔波于加工厂和试验场地寻找最合适的转换结构体系，晚上便一头扎到图纸与方案设计中。终于，历经116天，编制了35个制作及施工方案，绘制了485张设计图并进行了35次试验后，终于选定了综合指标最优的钢结构支撑加混凝土预制板组合方案。

这套冰场可转换钢结构的设计考量和安装精度堪称精密，如何保证冰面在稳定牢固的同时，还能达到冬奥会比赛要求？秘密就藏在支撑冰面的可转换钢结构中。据刘军介绍，它由2600根3米高、2米长的薄壁H型钢搭建而成，每根梁柱装有柱脚，每个连接点装有可拆卸高强度螺栓，确保钢架坚固结实。架体搭设完毕后，荷载试验结果显示，每平方米增加1吨的荷载，钢结构的最大变形仅有1.6毫米，符合3毫米以内的设计要求。此外，为了使转换架体可迅速拆卸与复原，满足“冰”与“水”随季节转换的需求，项目团队还为每根钢梁和混凝土预制板编辑了“数字身份”，让3.4万米管、1万多块冰牌逐一对号入座，在转换结构中可精准有效地将每个构件复原。

有备无患 确保制冰顺利

“‘水立方’变身‘冰立方’，除了搭建支撑冰面‘骨架’外，还有一个关键的环节，就是制冰。”刘军表示，场馆改造的一项重要任务是增加制冰设备。

新加的制冰机组位于场馆室外东侧，为了使室外机组与室内管线相衔接，项目团队应用BIM（建筑信息模型）技术对设备安装进行了大量深化设计工作，还与厂家一道进行了相关实验，对制冰机组参数、配置进行了优化，为后续安装施工提供了便利条件。

为保证赛时万无一失，项目团队对3台制冰机组采取两用一备方式，进行了两用一备如何控制、如何与群控系统无缝对接等相关课题的研究。

“现在的赛场旁边有两组管道，一进一回形成回路，就像人体的动脉和静脉一样。”刘军说。制冰基础层上密密麻麻有序铺装的制冰排管相当于毛细血管一样与动脉静脉相连。室外制冷机组就是“心脏”，打开制冰机组使其运行，将载冷剂通过管道循环输送至制冰场，保证赛场制冰顺利进行。

从高温高湿的泳池环境，到低温低湿的冰场环境，可谓“冰水两重天”，改造技术难度和工程复杂度远超设想。如何保证比赛用冰不融化，观赛群众不寒冷？这涉及到场馆改造的另一大难点——赛场温度分区控制。

为了保证赛场的湿热环境，首先要对比赛大厅进行气密性改造。因为冰壶比赛对现场环境要求极高，如果比赛场馆未能得到有效密封，那么湿热空气就会进入赛场内，造成冰面起雾，进而直接造成比赛无法进行。为此，项目团队对比赛大厅一层及池岸层的出入口进行了物理改造，增加室内外空气隔离设施，同时还对屋顶膜结构及墙面板之间的缝隙进行了封堵。改造后的场馆不仅增加了功能，更实现了智能升级。全新的群智能系统能有效监控比赛大厅的热湿环境和光环境的变化。

如何监控？刘军用了一个形象的比喻：群智能系统就好比人的“大脑神经中枢”，它能根据场馆内环境的变化适时调节场馆内相关设备的运行情况以满足赛场需要。同时，项目团队根据需要在不同的点位设置了传感设备，这些传感设备就像人体的眼、耳、皮肤等感觉器官，感知着比赛大厅的温湿度、声光等环境变化，并将这些数据及时反馈至“神经中枢”，场馆的群智能系统就会根据实际情况自动调节。

通过这一系列举措，最终实现冰壶场馆比赛大厅在确保任何热负荷条件下，冰壶赛道冰面温度达到-8.5℃，冰面以上1.5米处温度保持在10℃，相对湿度不超过30%，看台温度16℃至18℃。实现室内高大空间温度的分区调控，既满足了冰壶比赛环境的需要，又为观众营造了舒适的观赛环境。

2020年11月27日，冰立方冬奥会冰壶场馆改造项目顺利通过完工验收，成为北京2022年冬奥会第一个实现完工的改造场馆。