超大面积人工冰面基层平整度控制关键技术

1  工程概况

国家速滑馆位于北京奥林匹克森林公园网球中心南侧，西侧为林萃路，东侧邻奥林西路，北侧临北五环路，总建筑面积约12.6万㎡，其中地上建筑面积28 925 ㎡，地下建筑面积97 075 ㎡，由主场馆、东车库和西车库组成。

国家速滑馆为举办2022年北京冬奥会期间承担速度滑冰项目的比赛和训练，其长轴与北京主轴线平行，与国家体育馆和国家游泳中心相结合设置，共设12 058个坐席；建成后，除为2022年冬奥会服务外，成为能够举办多种冰上赛事和大众冰上活动，以及其他赛事的多功能场馆。

本工程制冰冰面要求厚度均匀，平整度高，因此设计要求冰面下混凝土基层平整度高，达到5 m±3 mm，与国家验收标准2 m±5 mm相比，更加严格。

2  基本原理

本工程采用了多重校准多维度标高控制方法来测量标高，从点、线、面结合来控制施工精度。

（1）采用传统的水准设置基准点，设置5 m×5 m的方格网。

（2）安装激光发射器，校核基准点。

（3）采用高精度激光整平系统进行大面整平，激光整平刮料板宽度3 m，确保3 m平面内平整度满足要求，激光整平机作业时保证两幅搭接1 m。

（4）采用手持激光接收器和水准仪校准搭接位置标高。

（5）采用新研发的惯导测量装置进行线上的标高测量，时时给出平整度，进行标高测量。

（6）采用6 m扛尺进行进一步刮平。

3  超大面积人工冰面基层平整度控制关键技术

3.1  混凝土浇筑前

3.1.1  现场高程控制点引测

根据本工程施工进度情况，速滑馆里侧基层已浇筑完成，跑道的基层平整度（5 m±3 mm），根据场馆内的高程控制点，分别将标高引测至跑道内侧A1, A2, A3处并附合，确保3个高程控制点准确。待跑道混凝土浇筑时，水准仪架设在控制点与操作面之间，前视与后视距离尽可能保持一致（图1）。

图1  控制点布置示意

3.1.2  激光整平仪施工

激光整平机的整平头由刮板、布料螺旋、振动器、整平梁四部分组成，施工时将传统的人工刮尺刮平、振捣棒振捣、滚筒碾压，人工抹平等传统工序整合在一起，提高施工功效，降低劳动强度，降低传统工艺施工容易形成施工缝的缺点，特别适合超大面积地坪一次性成型施工保证超大面积地坪一次。

为保证高程的准确和地面平整度的精准性，施工前在地面埋设传感器（每20 m埋设一个点）并调试完成后，用水准仪和激光整平机同时对场内高程控制点进行抄测，以水准测量结果为准对激光整平机进行调节，偏差控制在±1 mm内。

采用激光找平方法需在场地中间，视野开阔地方设置一台激光发射器。在整平机整平梁两端设置两个接收器，在施工前根据地坪完成面高程设置好发射器高度。

初始化设置完成后，必须需确保激光发射器不受扰动，在施工过程中保证接收器不受遮挡，地面标高始终以激光发射器发射出的旋转激光束构成的平面为控制面，因此能保证激光整平机的整平梁标高始终一致，由此来控制大面积地坪的平整度和高度（图2）。

图2  激光整平机原理

3.2  混凝土浇筑过程中

混凝土浇筑过程中的平整度控制以激光整平机加手持激光接受机为主，水准仪抄测进行复合的方法进行控制，标高抄测过程中平整度控制在–3~6 mm之间（图3）。

图3  多重测量现场实测

3.3  混凝土收面

 待混凝土初凝后，采用刮尺刮平，磨光机打磨收光，采用以水准仪跟踪测量，每3 m×3 m抄测一个点，实现自动化、高效率、全区域、高精度地测量与检测，满足场地的质量要求，绘制出场地地面的DEM，自动检测并标注出平整度超限的位置（图4、图5）。

图4  现场人工刮平

图5  现场惯导测量

联合深圳大学新研发的平板平整度测量装置对场地平整度进行实时监测，平整度控制在5 m±3 mm以内，指导现场打磨收光作业（图6~图8）。

图6  惯导测量原理

图7  高程曲线拼接平面DEM

图8  平板惯导测量装置

3.4  完工复测

混凝土浇筑完成，终凝后对跑道标高及平整度进行复测（5 m×5 m方格网，图9）。

图9  平面高程复测数据

4  结束语

通过上述多重校准多维度标高控制方法来控制标高及平整度，冰面基层混凝土施工完后，我们阶段性的对地坪标高及平整度的复测结果进行分析，分析发现除边缘个别点标高超过验收要求为外，其他均满足设计要求，合格率达到95%以上，同类大面积混凝土地坪平整度要求较高的工程可借鉴参考。