——探访局上海分公司武汉汉秀剧场项目

■文/王珊娜 李园
世界上首个可结合剧情变化的梦幻舞台、世界最大的可移动开合升降式观众坐席、世界最具特色的可飞行移动LED巨型屏幕、世界最高的26米高台跳水的表演水池……2014年底,一座外形为大红灯笼的汉秀秀场,将在江城武汉惊艳亮相。这个“红灯笼”的建造者正是局上海分公司。
“灯笼底座”深达36米
“汉秀”剧场建筑灵感源自中国红灯笼,由世界顶尖建筑艺术大师,北京奥运会、广州亚运会、伦敦奥运会开闭幕式艺术总监马克·菲舍尔亲自设计。轻盈剔透的灯笼结构美轮美奂,通过三层挑高的大堂可以向上一览无限星空,传统元素与现代技术的高度融合,成为武汉秀场造型设计上的最大特色。设计上美轮美奂的“大红灯笼”对施工方来说充满了挑战,而第一个挑战就从“灯笼底座”开始。
为了满足汉秀剧场演艺功能要求,需要挖出深达36米、面积2.5万平方米,相当于3.5个足球场大小,11层普通住宅高的巨大基坑。由于场地限制,整个项目占地面积仅有2.8万平米,基坑距离工地旁边水果湖的最近宽度仅为3米,且深地层中大量分布着砂卵石,大大增加了支护及桩基的施工难度。
面对如此复杂的施工环境,局上海分公司项目部联合专家组、业主以及设计单位,反复试验了多种施工方式,一次次地组织召开专家评审会探讨基坑的开挖方式,寻求最佳的施工方案。
为保证支护安全,项目部最终采用了施工与拆除相对困难的环形支撑,设置了两座栈桥,把第一道支撑优化为满板式,犹如在巨型基坑上方搭建了一道“空中走廊”,既确保了基坑安全又解决了材料运输及施工场地的需求。同时,项目采用局部爆破拆撑与地下室结构分段流水施工,并利用BIM技术进行碰撞检查及精准定位,对进度计划进行分级细化,实行实时更新及可视化模拟,并同步至局上海分公司项目管理系统中,此举不仅确保了进度管控的实时性及有效性,圆满解决了深基坑、近水源的基坑施工难题,也奠定了汉秀剧场建设的基础。
“灯笼底部”暗藏玄机
汉秀剧场舞台区拥有可移动开合升降式观众坐席,可飞行移动无缝拼接的LED巨型屏幕,可结合剧情升降,错落无限变化的梦幻舞台,32米高、900吨重的巨型机械臂,而这些玄机都暗藏于地下室中。如果说变幻莫测的节目演出和舞台效果是汉秀剧场的“面子工程”的话,那么呈现这些精彩表现的“幕后英雄”,就要归功于整个剧场的地下室了。
据统计,地下室结构内设置了2310块埋件,其中最大的埋件厚度8公分、重达5吨。地下室基础上存在座椅导轨、机械臂支座等大量超重精密埋件。为达到世界顶级的演艺效果,埋件精度要求误差在2毫米以内,比国家规范要求的误差5毫米更为严格。我局的精细化作业在地下室施工中也有了具体体现,比如为了使在水池侧壁的上万个锚拴达到绝缘要求,在埋设过程中不允许接触密集的结构钢筋。这又是一项技术难题,为此,该项目研究了《超重精密埋件的支架及其施工方法》形成工法,并申请了专利,集体智慧又一次在该项目的施工建设中大放异彩。
除了诸多特种设备外,秀场还有用于舞台表演的火特效、水特效、雾特效、气泡特效、灯光特效等各类特效的设备。为了掌握先进的操作技术,项目部在管理模式与技术标准上迅速与国际接轨,邀请了TPC、SAI两个外资顾问团队参与到项目管理当中,为打造世界顶级秀场,提供了有力的技术支持。
“灯笼盖”相当于9架空客A380
2013年7月,央视一套晚间新闻播报了汉秀剧场钢桁架整体提升的壮观场面。汉秀剧场屋架为双向钢桁架结构,屋架跨度达75米。项目决定采用整体提升技术进行施工,提升区面积约4300平米,相当于3/4个足球场的面积,总重量约4000吨,相当于9架空客A380的重量。
屋架提升作为整个项目施工中至关重要的部分,有着极大的施工难度。与以往屋架提升不同的是,汉秀剧场的屋架提升区极不规则,这样吊点的设置就要极为精准,当屋架整体提升到位后,240根钢梁在高空对接后拼接缝宽度均不超过3公分,这对吊点的设置及提升过程中的整体平衡有着非常高的要求。这种大胆创举在整个业界都是前所未有的。整体提升过程中怎样保持平衡以及分段加载后的再次平衡?屋架提升区与正装区的120个对接点能不能完成高空对接?这些问题让项目部管理人员陷入了沉思之中。
为了解决上述难题,项目部专门成立了BIM指挥中心,重点运用软件操作作为项目信息化管理的技术支持,同时,在屋面桁架安装上采用“超大型液压同步提升技术”整体同步提升,即钢桁架先试提升至15厘米后悬停4至12小时,再正式提升至7.85米,悬停15至20天,完成46米和50米吊挂结构提升区域的地面安装,再二次提升至52.9米,补装屋面桁架杆件,从而完成屋面桁架整体提升。秀场屋面桁架的整体提升,标志着“中国红灯笼”的骨架已基本搭建完毕,汉秀剧场身段初现。
800吨重的“灯笼骨架”实现悬浮
历经24月的奋战,汉秀剧场“红灯笼”初具雏型。秀场主体结构外还设了8个椭圆形轮辐相交形成56个区隔,象征56个民族。每个区隔内设置若干预应力钢索,相交形成双曲面马鞍形区格。其中椭圆形轮辐长轴121米,短轴110米,直径0.4米,壁厚仅10至20毫米,整个轮辐在主体结构以外,最近处5米,最远处达21米,下部与主体结构脱离无竖向支撑,通过若干屋面桅杆、伞状支撑与主体结构联系在一起,最终呈悬浮状。区格内用钢索交叉形成马鞍形网格,钢索交叉点上设置铝合金或玻璃制成的圆形碟片,碟片共计18400个。这样极长、极细、极薄、极柔的外龙骨,使整个灯笼外形更加轻灵飘逸。
这800多吨的外龙骨,要如何实现悬浮呢?且根据设计图纸,轮辐最终完成后必须呈悬浮状,轮辐完全靠设置在结构周边的若干伞状支撑和屋面的桅杆状支撑支持。其受力体系非常复杂,外部没有依托点,从而增加了施工难度。 这又是摆在局上海分公司建设者眼前的一个难题。
上海分公司连同项目部组织了多次的国内专家咨询,与设计、监理、外方顾问公司讨论,最终确定采用塔架和三角支撑相结合的方式进行外轮辐的安装。在轮辐外侧设置格构式塔架,塔架既作为外轮辐的支撑结构,同时作为操作架使用。通过BIM技术对每个塔架及三角支撑进行精确定位,塔架自地下室底板开始逐层设置直至轮辐顶端,地下室内无法设置塔架的区域在地下室顶板以上利用结构柱和地下连续墙设置临时托换支撑。外龙骨安装完成后再进行区格内钢索和碟片的安装。
一次次精彩期待,一次次完美收官。通过精细管理、精密组织、精心施工,由我局打造的“大红灯笼”——汉秀剧场越来越靓!