1 工程概况

　　国家速滑馆工程北邻国家网球中心，西临林萃路，是第24届冬季奥林匹克运动会重要比赛场馆。项目基槽南北向约240m，东西向约230m，占地面积约5.5万m²，主场馆投影为长轴120m、短轴88m的椭圆，中央比赛场地(field of play,FOP)基底由南、北2个半径为42.9m的半圆和110m×86m矩形组合而成，3条水平通道贯穿其中，分别是中央运动员通道和南、北2个制冰管沟。

　　项目进场时，已完成基坑支护，出土尚未完成，各方进行红线范围内现状测绘并签认。由于场地内留有大量余土，混凝土灌注桩施工完毕后，展开基槽施工。东车库完成标高-10.500m;主场馆看台区域完成标高-8.000～-9.400m,FOP完成标高约-6.000m。经计算，在现状基础上还需开挖土方约21万m³。

　　2 工程难点

　　2.1 筏板布局复杂

　　2.1.1 筏板厚度不一

　　筏板厚度共有4种:(1)东车库处筏板受力较小，厚600mm;(2)FOP抗水板建成后所受荷载也较小，厚度为400mm;(3)主场馆看台区域布有巨型劲性柱，将屋面荷载传至地下桩基，筏板厚1 500mm;(4)局部巨型劲性柱区域筏板加厚至2 000mm。

　　2.1.2 筏板底标高多

　　筏板底标高共有13种，其中，FOP标高-6.700m，看台区域标高-15.800～-11.900m。特别是主场馆看台区域，由于建筑功能需要，各类机房及管沟等围绕FOP布置，导致底标高异常复杂。基槽底分布集水坑111个、电梯基坑18个、其他功能性基坑6个，共计135个。集水坑与电梯基坑等成群布置，彼此重叠，嵌套在不同标高的筏板上，尤其在筏板交界处，嵌套节点复杂。筏板板厚、底标高如图1所示。

　　图1 筏板板厚、底标高  

　　2.2 放线定位难度大

　　基槽开挖工期紧，尤其是混凝土结构专项工程工期短、过渡快、衔接紧凑，测量管理和协调难度大。建筑体量大、结构复杂，造型多为不规则曲面，基坑多，基底标高复杂，定位放线视线受限;平面曲线多，施工人员、设备多，测量放线结果不利于保存。

　　2.3 护坡混凝土施工困难

　　FOP区域抗水板边缘与制冰管沟和电缆管沟斜面高差较大，且基槽为60°放坡，最高处混凝土高差达7.7m，高差部位底板结构混凝土断面呈高7 700mm、宽5 046mm的倒梯形，此部位混凝土结构施工时模架需单侧支模，且模板为圆弧形，单侧支模高度大，大体积混凝土质量控制难。施工时此部位模架体系选择、混凝土浇筑分缝位置设置是重点。

　　3 基槽施工要点

　　3.1 基于BIM的开槽优化

　　3.1.1 BIM模型建立

　　首先在AutoCAD内进行现状测绘图纸数据提取，从GCD图层过滤提取x,y坐标及高程点，整理生成．csv文件。然后在Revit里通过导入创建指定点文件，选择．csv文件，生成场地模型。再创建护坡桩模型并导入场地模型，基槽现状BIM模型完成后如图2所示。

　　3.1.2 模型开槽优化

　　1)进行基础底板建模，对基础底板模型边缘进行60°放坡建模。

　　2)用基础底板模型剪切基槽现状模型，宏观基槽模型创建完成，再参数化创建集水坑、电梯基坑族文件，设置垫层和防水层厚度参数，批量进行集水坑、电梯基坑的参数化创建(见图3)。

　　图2 基槽现状BIM模型 

　　图3 参数化集水坑族  

　　3)用集水坑、电梯基坑对宏观基槽模型进行剪切，生成高细度等级的基槽BIM模型。

　　4)考虑基槽嵌套相交部分出现尖状土堆进行剪切削平处理，间距狭小的多个独立小坑优化成大坑。

　　5)完成基于BIM的开槽优化并导出平面开槽图指导施工。

　　3.2 精细化测量控制

　　GPS-RTK技术测量精度高、操作方便、效率高、不受通视限制、气候条件影响小且不积累误差。工程测量主要应用GPS-RTK系统的静态功能和动态功能。静态功能是通过接收卫星信息，确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星定位系统，将已知空间或平面坐标的点位实地放样到地面上。因此，利用GPS-RTK的静态功能做控制点，动态功能做测量施工中的坐标、高程放样及校核工作。

　　针对群嵌套基槽的特点，从优化后的开槽BIM模型导出复杂区域槽顶、底、转角点的三维坐标，为放样提供准确数据。通过采用GNSS动态RTK技术，2套仪器，2组人员，规范作业步骤，排除机械等磁场干扰及高度角不够的影响，一放一校，中间辅以全站仪进行抽检校核，以达到开槽精度要求。

　　3.3 基槽施工方法

　　3.3.1 施工顺序

　　由于基础底板面积大，地下室覆盖面积6.1万m²。根据设计图纸，底板每30～40m设置1条伸缩后浇带，每30～40m设置1条沉降后浇带。根据后浇带将底板划分为南、北2个施工区。北区分为24个施工流水段，南区分为25个施工流水段(见图4)。因工程前期设计图纸不完善，基础模板图中许多剖面尚未注明，开槽图剖面有较多缺失。利用BIM技术对开槽图进行优化，并按流水施工顺序优化完善开槽图，同时进行流水施工作业，提高整体施工效率。

　　图4 南、北区施工流水段  

　　南区以S-1区为首开段，北区以N-1区为首开段，然后南区逆时针方向、北区顺时针方向施工;南、北区最后分别以S-21和N-24收尾。

　　3.3.2 施工工艺

　　施工前，以优化后的开槽Revit模型为基础，应用Lumion制作漫游视频，对管理人员及工人进行三维可视化交底，提高工作效率，推进施工进度。基槽整体施工工艺流程为:“三通一平”→测放基坑上口线→第1层土方开挖→第n层土方开挖→人工修坡→铺挂钢丝网片→抹压混凝土→截桩、桩头处理→人工清理余土→基槽验收。

　　3.3.3 施工控制要点

　　底板、基础筏板、电梯坑、集水井土方采用机械、人工相结合的开挖方式。开挖按1∶0.578放坡，基坑土方开挖至靠近基底标高时须配备测量人员，坑底预留200mm厚土由人工进行清槽工作，不得超挖;集水坑和电梯基坑待坑周边挖至设计标高后，再根据开槽图测放坑体挖土灰线，然后进行局部掏挖。对于宽度>5m的基坑，在基坑底部纵横间距5m左右抄水平线，钉小木橛，按标高线铲平槽底，坑底清理到位验收合格后应及时浇筑混凝土垫层，严禁将坑底暴露时间过长。放坡按以下做法执行。

　　1)放坡施工工作面须分段分层进行土方开挖，每段长15～20m，每层挖土深度≤1.5m，保证每层土方开挖的超挖量≤500mm，一则便于施工，二则避免超挖造成边坡塌方。

　　2)放坡施工与土方开挖交替进行，每步施工结束并达到设计强度的70%后再进行下一步土方开挖，并注意对上部混凝土面层的保护，避免碰触已施工完的护坡面混凝土面层。

　　3)基坑边土体开挖时，预留10cm厚土体进行人工修坡，边坡支护完成后不得影响下一步施工。在坡面进行混凝土垫层施工前，要清除坡面虚土，确保边坡立面和壁面的平整度。

　　4)铺设钢板网开槽后FOP斜坡坡高最高达7.7m，对于基槽高度≥1.5m的坡面，垫层施工采用斜坡面铺设锚钉钢板网后，人工搭设架子抹压混凝土的方法，具体做法为:(1)锚钉纵、横向间距1.5m，梅花形布置，钢板网在斜坡上口翻边长1 000mm，距基坑上口线800mm处翻边上设1排锚钉，采用10钢筋(见图5);(2)锚钉采用长边500mm、短边250mm的L形筋，短边与1根500mm通长钢筋焊接;(3)钢板网采用孔眼40mm×60mm的钢板网，施工时钢板网间搭接≥100mm。

　　图5 支护剖面(单位:m)  

　　5)斜坡混凝土垫层混凝土垫层采用成品干拌料，强度等级为C15。作业面的施工顺序应自下而上，从开挖层底部开始向上施工。

　　6)垫层混凝土抹面压光为防止人为踩踏破坏混凝土表面，待强度达到1.2MPa后方可上人。

　　4 结语

　　国家速滑馆项目针对复杂群嵌套基槽，通过基于BIM的参数化建模，优化基槽形式，方便施工;通过精细化测量控制，实现优化后的三维定位成果精准放样;通过调配施工顺序和控制施工关键点，最终保障基槽施工质量和精度。