慧心铸"铁人"-铁人三项赛场解读

      “奥运会铁人三项赛事赛后，国际铁联官员和运动员们都说这是至今为止世界上场地最完美、风景最漂亮的铁人三项比赛场馆。”北京市水利规划设计研究院建筑所所长、铁人三项赛场主设计师王绍斌在介绍铁人三项赛场时，这样说道。
最亲近大自然的赛场
　　铁人三项赛场位于昌平区十三陵水库大坝及周边区域，整个比赛场馆掩映在十三陵水库的自然风光中。
　　十三陵水库属于北运河水系，位于温榆河北支东沙河上游，毗邻着名的十三陵景区。水库周边环境风景秀丽，2001年9月被评为国家级旅游风景区。
      “国际铁联官员认为这里风景非常好，周边路网比较完善，所以初步选定了这个地方。”王绍斌说在确定铁人三项赛场建设地之前，曾有多个备选场地。设计团队在立项、可研阶段对水库防洪安全、大坝的安全稳定进行了分析和计算，经几次专家论证会后，北京奥组委、国际铁联最终确定铁人三项场馆建设在昌平区十三陵水库区域。
　　整个规划和设计的基本思路是以保护环境、满足赛事需求为前提，体现世界文化遗产十三陵风景区的历史、人文、景观特点，建设有特色的奥运比赛场馆。游泳赛道布置在波光粼粼的水库水域；自行车、跑步赛道结合了昌平区远期规划发展，提前完成规划东沙河右堤路和二道坝道路的建设，将其作为赛道的一部分，满足了比赛的需求，实现了远期规划与近期功能相结合；通过对水库大坝上游坝脚的加高改造，搭建了长546米、宽27米的钢结构脚手架平台，作为比赛的部分赛道和转换区；利用水库大坝上游坝坡的坡度，搭建了临时观众看台、媒体看台；坝顶原有一座古色古香的中式龙亭长廊，经改造、装修后，形成了贵宾休息室；各种功能用房尽量利用场馆周边建筑，总建筑面积11767平方米，征用九龙游乐园6000多平方米办公用房加以改造并附之部分帐篷和临时板房，用于新闻发布、物流安保等附属用房，体现了节约办奥运的理念。
　　近40公顷的比赛场地位于被植被覆盖的天然氧吧中，放眼望去都是翠绿葱郁的层峦叠障，长跑赛道和自行车赛道边上绿树成荫，一派自然风光。
防洪与安全
　　2006年10月24日，北京市水利规划设计研究院受昌平区发展和改革委员会的委托分别进行了《第29届奥林匹克运动会铁人三项比赛场地建设工程项目建议书》、《可行性研究报告》及《初步设计报告》的编制工作。“考虑工程具有的特殊性，大部分比赛设施利用了十三陵水库现有水工建筑，专业性很强，其他设计院不能完全满足设计资质要求。”王绍斌说，“因为十三陵水库设计及近年来的加固工程都是由我们设计院完成的，为了更好的结合水库现状完成场馆设计，建设单位委托了我们院完成工程设计工作。”由于比赛场馆位于十三陵水库库区内，且比赛正逢北京的主汛期，存在一定的洪水风险，设计团队通过分析十三陵水库及周边地区建库以来的历年雨水情况资料，建立分布式水文模型进行洪水模拟实验，在保证水库和赛事防洪安全、赛场建设规模和投资、以及十三陵抽水蓄能电站的正常运行的前提下，合理地提出在坝底沙滩搭建赛道和转换平台的设计方案，在防洪安全的前提下，有效地降低了坝前赛道的高度，实现了奥运会和残奥会的顺利进行。为了应对可能出现的高标准洪水，设计团队还完成了《2008年奥运会赛前和比赛期间十三陵水库的调度运行方案》和《第29届奥运会铁人三项赛及残奥会公路自行车赛防洪影响评价及洪水调度方案》，相应不同洪水位设计了赛事的多个备用比赛方案。并根据水库的水质状况和水源情况，提出十三陵水库比赛期间的补水方案及合理的调度措施。全面确保了铁人三项赛的防洪和水质安全。“今年7月31日和8月14日北京有两次强降雨，十三陵水库上游曾有桥梁被冲毁，上游的水库开始溢流。通过我院设计改造的库前二道坝拦蓄了上游来水，洪水没能直接进入水库，水质得到保障，保证了比赛的正常进行。”王绍斌说。
　　大坝坝坡不但观看比赛视角最好，而且可以将十三陵水库的优美风景尽收眼底，是设置观众席的最好位置。利用坝坡塔建临时看台，也将节省工程投资，但牵涉到大坝的安全稳定问题。“在水库土石坝上搭建临时观众看台，增加了坝坡上的垂直荷载，如果滑坡，后果不堪设想，需要对大坝的稳定进行安全计算。”王绍斌说，“十三陵水库是1958年建造的，我们院很多老前辈参与了十三陵水库的建设，其中2004年水库除险加固的设计总工程师王雷就是现任铁三项目的主管总工。”临时看台采用国际先进的钢结构看台系统，采用SAP2000(V9.09)软件计算。将其建造在大坝坝坡上，首先是基础处理问题。大坝是土石坝，底下都是黏土，上面50公分厚的干砌石为不规则透水体，是保证大坝安全的重要设施，若按常规基础处理拆除部分干砌石，可能会造成坝坡的滑移，经过多方案比较，结合大坝自身结构特点，看台基础做法采用临时在坝坡石缝插筋灌混凝土加固，并设置顺坝坡方向卧梁和槽钢，起到抗滑的作用，同时和整个大坝实体成为一体。”王绍斌说，“整个看台的结构设计不算很复杂，但设计方案非常巧妙，设计人员费了很多心思，看台搭建完毕业主委托专业部门做了载荷试验和位移监控，通过检测数据的统计分析，整个看台系统完全满足安全规范的要求。”
赛道与转换区
　　由于运动员在铁人三项赛的游泳、自行车、长跑三项比赛中所用装备不同，需要借助转换区更换服装和体育设施。所以承载着各阶段比赛的转换和最后冲刺的转换区，往往会成为比赛的焦点和观众观赛的最佳点，运动员的一举一动都将在这里展现。
　　在保证既不影响水库功能，又能临时提供硬化路面的前提下，赛道和转换区选择搭建在水库迎水面坝底沙滩，由于沙滩下面含水量大，常规的硬化方案（如浇注混凝土）受季节膨胀影响较大，会造成大坝和赛道的破坏。经过多方研讨、论证，最终设计方提出了在平整后的沙滩上铺设无纺布（防沙子跑漏，同时保证了大坝的渗水功能和底层沙子的稳定性）、钢模板，然后将临时脚手架结构系统直接落在这层模板上，最后在这层模板上贴塑胶跑道的方案。这种可移动的塑胶跑道在国际比赛中还是首次采用。这样的临时赛道可以根据汛情调度需要在5小时内拆除，水库可快速恢复正常使用功能。
　　临时赛道脚手架系统的承载能力按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行计算。分别进行了纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和挠度计算、连接扣件抗滑承载力计算；立杆的稳定性计算；立杆地基承载力计算。赛前对搭建好的临时赛道钢结构单元组进行振动、摩擦及计时点磁场的试验检测，确保赛事的安全。
　　出发对于一个运动员取得好的成绩至关重要，而铁人三项的出发项目为游泳，运动员在起跳那一时刻出发浮台要保持稳定状态，同时也要保证BOB（北京奥林匹克转播有限公司）在此设置的机位向全球直播出去的画面信号的清晰性。由于水库库底的防渗层不能破坏，所以水中打桩固定的方案被否定；采用场外整体制作，最后吊装完成的钢结构浮台也由于临时赛道不能承受机动车及重型器械而被否定，经过多次讨论最终决定采用水利工程经常使用膜袋围堰和浮箱相结合的方案，这不仅保证了浮台的稳定也保证了在不同水位下的运动员出发。而且这种方法造价相对较低，且赛后容易拆除，维持水库现状。
人文奥运与绿色奥运
      “十三陵水库是历史文化区，整个设计要不破坏它的原貌和环境，另外还得保持工程的水利功能，在赛事期间和赛后都要发挥作用。”谈到人文奥运理念，王绍斌这样说道。“另外，咱们还要考虑到残疾人的无障碍设施，对人的关怀同样体现了我们人文奥运的理念。”
      今年1月份，残奥会公路自行车赛确定在铁人三项场馆举行。“把残奥会比赛搁过来后对咱们设计影响挺大的，因为比赛只利用坝前的临时赛道还有观众看台，其他比赛路线并没有沿用铁人三项的路线，这就意味着为运动员提供使用的各项竞赛设施，必须按照国际自盟的要求进行必要的改造或是重新设计。”王绍斌说。
      在贯彻绿色奥运上，王绍斌说这个赛场没有新建任何永久建筑物，基本利用了原有设施，赛后拆除对水库有影响的各项设施，恢复水库及周边区域正常运作。后院的功能用房也是装修改造九龙乐园的旧房子而来，不够的建了帐篷和临时板房，对环境没有破坏；临时脚手架系统按建筑市场的模数来做，用完后基本上都可以重复利用；橡胶跑道是废轮胎制成，本来即是环保产品，用完后正好可用在昌平区中小学操场的辅设上；另外，场馆的照明和淋浴热水均采用的太阳能系统。
      “整个工程就是这么个工程，没什么特别特殊的，但因为是利用水利设施，考虑的问题多一些，风险大一些。”王绍斌说在接到设计任务的时候觉得肩上担子很重，“奥运会项目一点差错都不能有。铁人三项比赛是一项室外运动，讲究的是结合自然的条件，并没有相应的设计规范，当时开始这个工程的时候，几乎无从下手。但真正做起来，通过和各个相关部门的相互磨合，还是顺利完成了，并成功的举办了奥运会铁人三项和残奥会公路自行的两项赛事。”
      铁人三项赛场是北京市水利规划设计研究院重中之重的一项工作，院里抽调了建筑所、水工所、机电所、造价所等相关部门30多位优秀设计师参与这项奥运工程的设计。“我们一线的设计人员有10来个，在参与赛场设计的两年多来，基本上没有休息日；奥运保障期间我们基本上24小时在场馆坚守和昌平区发改委、建设单位、施工单位一起，为奥运保驾。”王绍斌说。
      铁人三项赛场是一个临建场馆，本来预定在奥运赛事结束之后即拆除，但2009、2010年的铁人三项世界杯和铁人三项世界锦标赛都将在这里举行，至少在3年内，这个风景秀丽的赛场不会被拆除。文/本报记者 章海霞 摄影/李艳荣

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