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国家游泳中心“水立方”是2008年北京奥运会的标志性场馆,承担了游泳、跳水、花样游泳等水上比赛项目。北京2022年冬奥会和冬残奥会期间将承接冰壶和轮椅冰壶比赛项目。该场馆在2019年首次完成游泳池与冰场的转换,成为世界首座完成“水冰转换”的场馆,实现了“水立方”变为“冰立方”的华丽转身。作为北京2022年冬奥会第一个实现完工的改造场馆,国家游泳中心于2019年12月成功举办了中国青少年冰壶公开赛,并完成了赛道认证,成为第一个开启了高规格冰上赛事并率先进入实战测试阶段的冬奥场馆。

今年10月,“相约北京”国内冰壶测试活动和“相约北京·昆泰”2021年世界轮椅冰壶锦标赛相继在国家游泳中心“冰立方”精彩落幕。国家游泳中心冬奥改造项目顺利通过赛事验收,为迎接冬奥会和冬残奥会做好了准备。作为北京2022年冬奥会和冬残奥会冰壶和轮椅冰壶的比赛场馆,改造后的“冰立方”将成为世界首个泳池上架设冰壶赛道的双奥场馆,也将成为冬奥史上首个在临时冰面上铺设赛道的双奥场馆。

“水冰转换”成就双奥场馆

国家游泳中心“水立方”在北京2008年夏奥会中由于举办游泳和跳水比赛而为世人所熟知。作为国家游泳中心的业主单位,在冬奥场馆建设改造中,北京国资公司坚持落实可持续发展的申奥理念,创造性提出“水冰转换”的场馆可持续利用改造方案,并于2020年11月完成国家游泳中心场馆改造工程,实现了“水立方”向“冰立方”的华丽转身。“冰立方”是冬奥会历史上体量最大的冰壶场馆,世界唯一水上项目和冰上项目均可运行的双奥场馆,也是世界上首个在泳池上架设冰壶赛道的奥运场馆。为严格按照冬奥标准举办此次测试赛,国家游泳中心再一次高水准、高效率完成了“水冰转换”,这背后依靠的是可转换结构体系以及可拆装制冰系统等技术的创新应用。

据北京市重大项目办城区场馆建设处处长黄晖介绍,根据改造方案,国家游泳中心改造涉及建筑、结构、防水、膜维修等工程领域,约70个独立施工区,50000平米的改造面积。改造中最大的难点在于保有“水立方”水上功能的基础上新增冰上功能的“水冰转换”。即在比赛大厅中部通过搭建可转换结构及安装可拆装制冰系统,形成具有4条标准赛道的冰壶场地。这种转换模式不仅实现了“水立方”与“冰立方”互换,还实现了转换材料重复利用,大幅降低后期拆除改造成本。

一副“骨架”撑起冰壶冰面

在游泳池上架设冰壶赛道,首先要把泳池里的水抽干,然后在泳池内搭设可转换架体。早在2017年,中建一局施工团队便配合国家游泳中心、国内外专家一道进行了相关试验,最终选择了目前钢结构加轻质混凝土预制板结构体系。在泳池里“搭架子”看似简单,但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。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丝,确保钢架坚固结实。架体搭设完毕后,施工团队进行了荷载试验,最终试验结果显示,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。作为支撑冰面“骨架”的一部分,制冰基础层施工也十分重要。首先要在混凝土预制板面上铺一层PE膜,然后再铺两层挤塑保温板,保温板之上再铺一层PE膜和抗滑移层,最上一层便是制冰管架。看似简单的工序,对施工品质要求极高。

两套“系统”打造赛事环境

水立方变身冰立方,关键的环节就是制冰。场馆改造的重要一项就是增加制冰设备。新加的制冰机组位于场馆室外东侧,室外机组如何与室内管线相衔接,国家游泳中心冬奥改造项目应用BIM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。为了保证赛时万无一失,施工方对三台机组制冰机组采取两用一备,并进行了两用一备如何控制,如何与群控系统无缝对接相关课题的研究。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。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。

众所周知,“水立方”作为游泳和跳水等水上运动项目的比赛场馆,赛时环境是高温高湿,那么到了“冰立方”,冰壶比赛的赛场环境要求是低温低湿。如何在偌大的比赛大厅内实现并保证低温低湿的环境,奥秘就在于本次场馆改造的除湿系统。“场馆的除湿系统就像我们人体的呼吸系统一样,源源不断地将干冷空气送入比赛大厅,并将大厅内的湿热空气带出去。”

一个“中枢”实现实时调节

如何保证比赛用冰不融化,观赛群众不寒冷,这又涉及本次场馆改造的一大难点——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,进而直接影响冰壶比赛无法进行。为此,国家游泳中心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。此外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,更将实现智能升级。全新的群智能系统将有效监控比赛大厅的热湿环境和光环境的变化。这个群智能系统就好比人的大脑神经中枢,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,改造后的比赛大厅内,根据需要在不同的点位设置了传感设备,这些传感设备就像我们人体的眼、耳、皮肤等感觉器官一样,感知着比赛大厅的温湿度、声光等环境的变化,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实际情况自动调节。通过一系列的举措,最终实现冰壶场馆比赛大厅在任何热负荷条件下,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。

无障碍设施服务冬残奥赛事

在北京2022年冬奥会和冬残奥会中,国家游泳中心“冰立方”将承担冰壶和轮椅冰壶比赛赛时服务保障工作。为此,国家游泳中心实施了冬奥会、冬残奥会无障碍环境建设提升项目,项目覆盖国家游泳中心全场馆,包括场馆外围及前后院、场馆各出入口、首层公共区域、B1竞赛场地区域;项目功能涉及无障碍道路、无障碍停车位、无障碍出入口、无障碍电梯、无障碍坡道、无障碍卫生间、无障碍更衣间、低位服务台、语音提示系统、无障碍标识系统等。针对轮椅冰壶,场馆还采取了人性化的防疫措施,例如增加测温门宽度,确保轮椅通过;降低残疾人防疫物品摆放台高度,方便残疾运动员使用等。

世界冰壶联合会主席凯特·凯斯尼斯称赞:“国家游泳中心是我经历过的历届冬奥会中最棒的冰壶场馆。运动员更衣室、无障碍坡道等设施的设计非常精巧,考虑十分周到,各项防疫措施也很到位,我对世锦赛和冬奥会的成功举办充满信心。”

据北京市国资公司国家游泳中心总经理杨奇勇介绍,国家游泳中心由“水立方”改造成“冰立方”后,比赛大厅将具备冰上赛事、水上赛事及大型商业活动的承办条件。赛后,将在游泳季和冰上季之间不断切换,春夏秋三个季节将成为“水立方”,用于水上运动;冬季则变身为“冰立方”,用于开展冰上运动,成为奥运场馆可持续利用的典范。同时,为做好场馆的后期运营,国家游泳中心还利用南广场地下空间建立了2块冰面,一块为标准冰场,另一块为冰壶场地。届时,将作为奥林匹克中心区冰壶项目体验基地,为大众提供开放的平台,为三亿人参与冰雪运动提供助力。(总台央视记者 许梦哲 郑新宇 任生圆)