中央纪委国家监委网站 方庆乔
国家游泳中心“冰立方”正在进行冰壶比赛。新华社记者 杨磊 摄
本届冬奥会上，北京赛区共有13个竞赛和非竞赛场馆，其中8个都是利用原有场馆升级改造的，“冰立方”就是其中之一。作为北京奥运会游泳和跳水比赛场馆，国家游泳中心“水立方”曾在2008年夏季奥运会期间见证了传奇。在北京2022年冬奥会和冬残奥会期间，“水立方”化身“冰立方”，承担冰壶和轮椅冰壶的训练和比赛，续写各国健儿的奥运梦。
在往届冬奥会中，冰壶和轮椅冰壶的比赛场地都是在永久混凝土地板上制冰形成。最初申办冬奥会时，提交的方案也是在“水立方”中建造永久的混凝土。然而这样，“水立方”就会失去“灵魂”。于是，一个大胆的想法被提出——用科技的力量实现“水立方”和“冰立方”的“冰水转换”。
从“水立方”到“冰立方”，华丽转身的背后，是冬奥建设者为推动场馆可持续发展而进行的艰辛试验和智慧建造。
施工前期面临重重挑战
“‘水立方’转‘冰立方’，可不是简单地把水冻起来。”承担改造工作的中建一局“冰立方”项目经理刘军笑着介绍。冰壶运动对冰面、光线甚至空气环境都要求极高。冰面必须极其平整，正负不能超过3毫米，还要有坚固平整的结构作为支撑。冰壶运动需要干燥寒冷的空气环境，而“水立方”作为一个游泳馆，是高温高湿的，与冰壶的要求正好相反。不仅如此，冰壶运动要求阳光不能直射冰面，否则冰会熔化，影响整个冰面的质量。这就对整个“冰立方”的建设环境提出了很高的要求。
“水立方”的升级改造于2018年7月正式开始，在既有场馆内进行升级改造，面临着更加复杂的环境。“如果在新建场馆建设，我们可以直接施工。但是‘水立方’原有结构及管线复杂，我们需要进行巨大的摸排和踏勘工作。”而且，“冰立方”是世界上唯一在泳池上架设冰壶赛道的“双奥场馆”，缺乏可借鉴的前人经验。
“此次施工确实面临重重挑战。”回忆起建设过程，刘军感慨道。
施工团队边研究、边摸索、边施工，前期花了4个月时间进行现场踏勘测量、深化设计，比一般探测时间要长出整整3个月。和各个专业厂家开了上百次专业会议，从技术角度进行攻关。
“虽然前期准备时间长，正所谓磨刀不误砍柴工，我们不打无准备之仗，从结果上看因为前期充足的准备和摸索，实际工作展开中没有发生返工、停工的情况，还提前完成了预定的工作目标和任务。”中建一局“冰立方”项目专职副书记霍文震介绍。
经过攻坚克难，最终，中建一局形成了转换结构的相关标准及北京市工法等技术文件，完成了水冰转换、制冰相关的十余项国家专利。
水冰转换系统把“水立方”“冻”起来
那么，由多个泳池赛道组成的“水立方”，是如何变身成为“冰立方”呢？由水到冰的华丽变身，主要依靠的是一套水冰转换系统。
首先就是“填坑”。在抽干水的泳池内，用架体转换结构将泳池填平。在尝试了木头、钢管等多种材料后，团队最终确定了钢结构加轻质混凝土预制板结构体系这一方案。
架体由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。为了给平整的冰面提供足够平整稳定的架体支撑，在建设中，施工团队运用了动态捕捉、激光跟踪仪的新型测量手段，使转换结构具有超高的精度，整体平整度不大于5毫米，即最高点与最低点差值不大于5毫米。
“结构做到这样已经达到极限了，上部还要施工保温层隔水层，最上层浇水冻冰，结构面平整是为了保证浇冰时质量容易控制。由于水是自流平的，分层浇冰时自然形成一个平面，最终平整度能达到要求。”刘军说。架体搭设完毕后，施工团队进行了荷载试验。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。
架体搭建完成后，就需要在填平的结构上施工，为制冰师创造制冰场地。这个场地由保温层、隔离层和铺设好的制冰排管构成。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。
也就是说，在平整洁白的冰面之下，分别有制冰管、保温层、防水层、预制混凝土块层、钢梁和钢柱，共有100吨钢结构，由3000余个构件拼接而成。
但是，仅仅有冰面还不够。为了维护冰面状态稳定、保证比赛环境，整个团队还通过工程改造，增加了除湿、制冰系统，将原泳池高温高湿的环境改造成低温低湿的环境，为制冰和比赛创造环境条件。
目前，水转冰已经成功进行三次。2019年底，“水立方”第一次完成游泳池与冰场的转换，耗时近60天；2020年12月，第二次转换的结构搭建用时20天，快了3倍；2021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“冰立方”精彩落幕，此次测试赛是在已有平台上做的制冰，仅用13天就完成了冰面制作。
绿色建造推动场馆可持续发展
“绿色办奥”是筹办冬奥会的首要理念。这个理念也贯穿于整个“冰立方”的升级改造以及场馆的赛后运营中。
运用智能建筑管控方案对“冰立方”进行改造。对既有场馆内改造，需要充分利用现有资源，减少对结构及建筑的改变，减少浪费，再对新的功能需求进行分析。“本次改造中，我们采取可持续的智能建筑管控方案，节约能源实现绿色可持续理念。”刘军说。
例如，智能管控方案中，包括智能控制灯光系统。比赛大厅体育照明原来是金卤灯，有些过时，且能源消耗大，远远不能满足这次冬奥比赛及赛后运营的需求。通过改造，建设团队将大厅顶部的体育照明灯具全部更换为节能的LED灯，首先满足冬奥会比赛转播的需求，还可通过智能控制，实现游泳模式、冰壶模式、演出模式的一键切换，符合之后的运营需求。
在建设中，大量的高科技手段被用以提高建设效率。为了使工人更直观地了解建设需求，团队使用了建筑信息模型技术（BIM技术），该技术可以立体呈现工程要求，高效传递信息，降低各方的沟通成本。场馆还通过制冰、除湿等系统的智慧调控，将冰面、冰面以上1.5m处及看台的温度严格控制在预设范围，不仅适应冰壶运动对环境的要求，也为观众及运动员创造一个舒适的赛场环境。
在北京冬奥会之后，冰水转换技术还将继续在国家游泳中心实现，助力场馆绽放更多的可能性。根据赛事需求，夏季为水、冬季为冰，不仅可以继续为各个级别的冰壶赛事服务，也可以让群众有机会夏季在“水立方”中畅游、冬季在“冰立方”中体验冰壶的乐趣。除此之外，冰面下层的转换结构可实现场馆的多样化运营，为举办演出或其他重大活动提供一个完整平坦的场地。这项技术已经成功经受了检验，2019年8月30日，篮球世界杯开幕式成功举行赢得广泛赞誉，此次活动便是在“水立方”转换结构“填”好的平台上举办的。
北京，夜晚的国家游泳中心“冰立方”。图片来源：视觉中国
作为世界首个水冰转换的场馆，“水立方”转“冰立方”的成功经验更可以为国内外类似的游泳场馆提供借鉴，助力场馆的可持续发展，向世界传递中国智慧。