大面積水隱舞台施工工法

《大面積水隱舞台施工工法》是廣州機施建設集團有限公司、廣東浩和建築股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是雷雄武、黎丁、黃東陽、彭文海、周岳。適用於體育場館、大型廣場、會展中心、大型表演舞台等採用水，上舞台作為表演載體的工程施工。

《大面積水隱舞台施工工法》的工法特點是對傳統舞台安裝工藝的創新，形成了一種安裝質量好、承載力高、智慧型化程度高、施工工效高、經濟效益好的水隱舞台安裝技術。對舞台承載系統進行深化設計，大面積水隱舞台承載系統由預埋鋼板、主龍骨、次龍骨、帶透水孔鋼格柵組成，舞台承載力高；通過帶透水孔鋼格柵板實現舞台表演排水要求，具備了結構安生性高與水上舞台表演要求的雙重效果。

2011年9月，《大面積水隱舞台施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009—2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大面積水隱舞台施工工法
• 完成單位：廣州機施建設集團有限公司、廣東浩和建築股份有限公司
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
• 工法編號：GJEJGF105-2010
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要完成人：雷雄武、黎丁、黃東陽、彭文海、周岳

形成原因

進入21世紀資訊時代引發的社會變革幾乎改變了人類的一切活動，從周圍的物質生產到精神創造，某些領域的巨大變化幾乎徹底改變了傳統存在的性質。時代性地引發人自身存在的各種性質異變，自然也影響到全部舞台藝術的創造形式和藝術家有關個人的創作方向。為了滿足人們日益增長的物質文化活動的需要，中國各地相繼興建了許多規模宏大的公共建築，如體育場館、會展中心、大型廣場等，相應地建造了各種形式的大型舞台，突出體現舞台藝術的靈魂與作為表演的載體。2010年第16屆亞運會在廣州舉辦，而海心沙體育館作為亞運開幕式之地，為了實現表演藝術的需求，建造了一個總面積達5600米的水隱舞台，通過控制水位的變化以實現舞台表演的雄偉、壯觀的效果，而同時在舞台上安裝水下LED彩珠，在夜色的襯托下絢麗多姿。此舞台為2011年9月前中國國內最大的水隱舞台，通過控制水位的變化來實現舞台轉換效果，十分獨特；同時，此舞台施工要求質量高、工程體量大、承載質量大、接縫構造複雜、工期要求緊，而且如此獨特的大面積水隱舞台2011年9月前施工工藝尚為空白。廣州市建築機械施工有限公司在海心沙體育場大面積水隱舞台工程中，開展設計研發與技術攻關，經過科技創新與技術總結，形成了大面積水隱舞台施工工法。此施工工藝先進、施工效率高、舞台質量控制較好，受到亞運表演團隊與業主的好評，同時降低了工程造價，具有顯著的經濟效益與社會效益。

工法特點

《大面積水隱舞台施工工法》的工法特點是：

1、大面積水隱舞台施工工藝是對傳統舞台安裝工藝的創新，形成了一種安裝質量好、承載力高、智慧型化程度高、施工工效高、經濟效益好的水隱舞台安裝技術。

2、對舞台承載系統進行深化設計，大面積水隱舞台承載系統由預埋鋼板、主龍骨、次龍骨、帶透水孔鋼格柵組成，舞台承載力高；通過帶透水孔鋼格柵板實現舞台表演排水要求，具備了結構安生性高與水上舞台表演要求的雙重效果。

3、大面積水隱舞台採用8套大型機械放水裝置，舞台面積達5600平方米，蓄水位高達100毫米的積水於1分鐘內排除乾淨，實現舞台場景的快速轉換，放水裝置採用智慧型液壓驅動系統，全部液壓液為環保不燃液壓液，環保、無污染。

4、對舞台鋼格柵進行深化設計，採用縱、橫向加強筋加強鋼格柵由於開透水孔所削弱的結構強度，保證舞台結構的安全；同時，通過深化設計鋼格柵板中心LED彩珠透光孔，實現了其快速安裝與檢修，工效高。

5、舞台鋼格柵採用工廠單元化製作生產，結合舞台水下LED彩珠的安裝位置與安裝工藝，舞台鋼格柵採用了“生、死”單元化間隔安裝。通過固定鋼格柵單元與活動鋼格柵單元組合，實現了舞台鋼格柵的快速安裝、拼縫嚴密，舞台整體質量效果好；更進一步，便於以後舞台水下LED彩珠的檢修工作，經濟效益高。

6、通過制定合理的施工工藝與措施，確保了舞台鋼格柵單元接縫、泄水裝置鋼格柵活動安裝、台面與周圍地面封邊處理等細部施工質量。很好地控制了舞台整體平整度，安裝工藝簡單，施工效率高，確保施工安全和工程質量。

操作原理

適用範圍

《大面積水隱舞台施工工法》適用於體育場館、大型廣場、會展中心、大型表演舞台等採用水上舞台作為表演載體的工程施工。

工藝原理

《大面積水隱舞台施工工法》的工藝原理敘述如下：

該工法結合現場水隱舞台工程實際情況，基於鋼格柵產品單元尺寸採用計算機對舞台整體平面進行鋼格柵鋪裝布置排位，從而確定鋼格柵的安裝位置及作為舞台鋪裝測量放線基礎。對鋼格柵板進行深化設計，採用加強筋加強鋼格柵結構強度以解決舞台鋼格柵承載力要求與舞台排水透水率要求的矛盾，並很好地解決了水下LED彩珠快速更換檢修的難題。舞台鋼格柵台面的安裝採用了“生、死”單元的組合，結合水下LED彩珠的安裝位置與安裝工藝，通過設定固定鋼格柵與活動鋼格柵的間隔組合，實現鋼格柵與LED彩珠的快速安裝，舞台整體質量控制良好。根據表演要求對大型放水裝置進行深化設計，放水裝置採用工廠內加工製作，現場安裝工藝。通過制定合理的施工工藝與措施，確保舞台鋼格柵單元接縫、泄水裝置鋼格柵活動安裝、台面與周圍地面封邊處理等細部施工質量，很好地控制了舞台整體平整度，安裝工藝簡單，施工效率高，環保無污染，確保施工安全和工程質量。

施工工藝

• 工藝流程

《大面積水隱舞台施工工法》的工藝流程（見圖1）。

圖1 工藝流程

操作要點

《大面積水隱舞台施工工法》的操作要點如下：

一、施工準備

1、認真熟悉施工圖紙，組織圖紙會審，研究總體的施工工藝方案；結合工程現場的施工環境與實際、工程量、施工部位和工期要求研究可靠的施工方案，明確工程質量、安全控制的關鍵點。

2、依據施工進度計畫和質量要求，合理科學地做好勞動力、機械設備和材料的進場準備及其他的進場準備工作，特別是鋼格柵、水下LED彩珠的生產廠家確定與供貨及材料報驗工作。

3、舞台主體結構施工完成，完成基層平整工作；對建設單位提供的基線水準點、施工導線點、曲線要素點進行埋設和複測，其精度確保滿足施工測量規範和設計要求。全線的坐標點、水準點、曲線要素點在施工過程中須經常覆核檢查並加以保護。

二、舞台鋼格柵板平面排位布置

1、根據舞台鋼格柵初步設計圖紙，綜合考慮舞台平面布置和表演功能要求，對水隱舞台平面進行施工區域劃分，確定舞台鋼格柵大面積安裝區域與細部處理區域，明確舞台區排水裝置位置、蓄水池、舞台面與地面周邊區域等細部安裝區域，為舞台鋼格板的排位布置和後續現場施工做好準備。

2、基於鋼格柵單元基本尺寸，採用計算機軟體 AUTOCAD對舞台鋼格柵安裝區域進行大面和局部排位布置，以此作為舞台現場施工測量放線基準和確定鋼格柵所需工廠加工製作數量。舞台鋼格柵排位布置要綜合考慮舞台平面布置、舞台面與周圍台面接縫關係，以鋼格柵單元化加工製作、方便施工為原則，從總體布局上控制後續施工對鋼格柵的浪費。海心沙體育場館水隱舞台鋼格柵基本尺寸0.5×1.0平方米，充分結合工程現場舞台平面布置的特點，對舞台鋼格柵進行了總體平面排位布置（見圖2），明晰了舞台整體鋼格柵單元化快速施工與細部接縫處理的施工布局，是取得較好的經濟效益前提。

圖2 水中固定舞台平面排位布置

三、鋼格柵板深化設計與工廠製作

海心沙體育場館大面積水隱舞台根據表演要求，舞台鋼格柵使用荷載達到30kN/平方米，承載力要求高；而為了實現舞台變化要求，舞台鋼格柵板設計了透水率大於20%的透水孔，在表演中間將舞台中心的水按計畫在一定時間內排除乾淨，實現水上舞台效果。基於上述要求，必須解決由於鋼格柵板開透水孔削弱了舞台鋼格柵板結構強度的安全性要求，同時為了實現鋼格柵板下水下LED彩珠以後的維護與檢修工作，必須對鋼格柵板深化設計。

1、鋼格柵單元加勁肋設計

為了解決舞台鋼格柵承載力要求與鋼格柵板透水率要求的矛盾，對海心沙體育場館對鋼格柵板進行深化設計，採用縱橫向加強肋對鋼格柵單元進行結構剛度的加強。其中橫向加強肋採用5毫米厚熱軋鋼帶、縱向加強筋採用10鋼筋進行加強，加強肋間距50毫米（見圖3），通過對鋼格柵加強肋深化設計，彌補了鋼格柵板開孔對結構剛度的削弱缺陷，很好的滿足了舞台安全性要求。

圖3 鋼格柵深化設計

2、鋼格柵板透光孔設計

結合舞台水下LED彩珠的安裝工藝，鋼格柵透光孔加工製作圖形（見圖4），以實現LED彩珠的檢修與快速更換。LED彩珠初裝完成後，以後需進行壞掉LED彩珠更換時，只需將LED彩珠從透光孔取出進行整體更換即可，而無需掀起整塊鋼格柵板。

圖4 鋼格柵板透光孔平面

三、預埋件安裝和找平層施工

1、根據舞台鋼格柵排位布置圖，校核舞台結構軸線並以此為基線彈出預埋件安裝定位線。為了便於舞台鋼格柵施工，施工員在墊層板面把所有軸線控制線和單元鋼格柵位置邊線彈出墨線並標明，進行鋼龍骨施工時再次進行覆核調整，保證舞台工程的整體性。

2、根據預埋件設計大樣圖（見圖5），在施工現場加工廠按規格加工製作好所需預埋件，預埋件由頂面鋼板和4根鋼筋通過焊接而成，預埋件加工製作過程要嚴格控制預埋件腳長度，保證預埋件腳嵌固深度滿足設計要求，並按照預埋件定位線埋設好，位置要準確並控制好預埋件的頂面標高。

圖5 預埋件大樣

3、預埋件安裝好後進行水泥砂漿找平層施工（見圖6），施工中控制好找平層標高，預埋件頂面與找平層頂面齊平。

圖6 找平層施工示意

四、大型放水裝置安裝

1、對進場的大型機械放水裝置構件進行驗收，驅動油缸和擺臂相關參數滿足設計要求，油缸行程滿足要求，行程385毫米。

2、根據中心舞台放水裝置的相對位置，利用測量儀器在基坑內（泄水口處）確定中心舞台放水裝置要安裝的位置和中心（見圖7），並對泄水口處預埋件進行檢查、覆核確定預埋件位置在允許誤差範圍內。

圖7 舞台機械放水裝置平面示意圖

3、根據大型放水裝置電氣控制設計圖安裝其動力驅動系統和同步機構。

4、基於機械放水裝置深化設計安裝圖，在地面上進行機械放水裝置的組裝，按照每套放水裝置規格把鋼板、擺臂、驅動油缸組裝成一個完整的放水裝置本體，其中油缸安裝在推方向位置的第三個擺臂點，整個排水機構蓋板以拉升為主，組裝後的放水裝置本體各擺臂要轉動靈活。

5、對放水裝置擺臂和油缸基座安裝位置進行定位並安裝其基座，擺臂基座為長為300毫米的4號角鐵，間隔2米一組；油缸基座由300毫米長的6號角鐵和10號槽鋼組成；各基座與排水口處結構預埋件相連線。

6、對泄水口周邊結構進行清理，並用砂漿進行找平，保證泄水口周邊平面平整、無毛刺。進行泄水口周邊角鋼封邊和通長橡膠條安裝，封邊採用6號角鐵，通長橡膠條厚50毫米安裝好後的橡膠條要與泄水口接觸緊密，表面無毛刺，厚度均勻一致。

7、把地面上組裝好的升降機械放水裝置本體與其基座通過螺栓與基座進行連線，確保形狀與周邊橡膠條吻合，緊密接觸，無漏水，並對連線的擺臂、驅動油缸進行調節，轉動需靈活，確保全裝精度。

8、根據放水裝置智慧型控制電氣圖安裝電線，將驅動設備與控制系統連線；根據放水裝置的升降高度，初步安裝行程開關，並與控制系統連線；調試運行放水裝置的升降至升降動作正常，運行平穩無異常噪聲，裝置與周邊緊密貼合，保證不漏水，運行調試到合格狀態。

五、鋼龍骨安裝

1、根據設計圖紙和舞台鋼格柵排位布置圖以舞台結構軸線為基準測量放出鋼主、次梁中心線，並以墨線在結構找平層上示出，便於施工，鋼龍骨中心線過預埋件中心線。

2、按預埋件與鋼樑連線大樣（見圖8），主鋼樑與預埋件進行點焊固定，焊接固定後再用素混凝土覆蓋預埋件並起到輔助固定主鋼樑的作用，厚度以覆蓋住主鋼樑下翼緣為準，長邊比預埋件邊長50毫米以上。

圖8 預埋件鋼樑連線大樣

3、主鋼樑安裝完成後進行次向鋼樑安裝，按照鋼格柵布置平面圖進行，次鋼樑直接放置在主鋼樑上並進行焊接固定，焊接間距500毫米。

4、泄水口處活動鋼龍骨處理（見圖8），活動鋼龍骨跨過泄水設定上方，泄水口兩側的鋼龍骨處設計一活動套，活動鋼龍骨支承在活動套內，方便以後泄水裝置的快速檢修。

圖8 泄水口活動龍骨細部大樣

六、鋼格柵安裝

1、舞台鋼龍骨安裝完成後，覆核鋼龍骨頂面標高並進行找平和調整，對進場鋼格柵進行產品驗收，杜絕不合格產品。

2、基於鋼格柵板排位布置圖和鋼格柵基本單元圖紙，進行鋼格柵安裝施工；舞台鋼格柵安裝按照生死單元相間排列組合進行（見圖9），首先在單元鋼格柵位置安裝4個角部的次鋼龍骨上焊接長為50毫米的長40×4的角碼，此碼用於固定鋼格柵單元的限位；然後在次鋼樑上放置5毫米厚與次鋼樑同寬的橡膠墊，鋼格柵固定單元置於此橡膠墊上，並調整鋼格柵表面平整度，符合要求後，進行焊接固定為死單元；最後安裝活動鋼格柵，此活動鋼格柵內肋與角碼緊扣，限制活動鋼格柵的平面內運動，但垂直方向可掀起，為活動單元（生單元）。

圖9 鋼格柵基本單元示意圖

3、舞台面與周圍地面相接處異形鋼格柵細部處理，根據舞台鋼格柵排位布置圖並結合現場舞台鋼格柵大面安裝的實際情況，按照接縫處尺寸進行異形鋼格柵的現場切割加工，異形鋼格柵安裝要保證收口接縫處嚴密，接縫寬度不能大於5毫米。

4.舞台鋼格柵區域整體安裝完成後，進行鋼格柵台面的調整固定，全部台面均不得有大於毫米階台高度差，舞台面接縫寬度不大於5毫米。

七、鋼格柵封邊

1、鋼格柵封邊梁與次鋼樑進行連線固定（見圖10），舞台面與周圍地面採用斜坡搭接，坡度1:20，不可存在台階，可適當與舞台結構現場配合處理。

圖10 封邊梁連線大樣

2、根據舞台整體安裝的實際情況，封邊梁局部可採用角鋼進行封邊，但需保證搭接位置不得有大於5毫米的縫隙。

八、鋼格柵板表面油漆噴塗

舞台鋼格柵安裝完成後，進行舞台鋼結構表面防腐處理，安裝完成後的舞台面平整度、垂直度應符合驗收規範，表面平整，板縫處理符合工藝要求，板面乾淨，無金屬物處露，在鋼格柵板表面噴塗塑膠層以滿足防滑要求，噴塗塑膠層要均勻、平整。

九、勞動組織

勞動力人員配置（見表1）。

材料設備

《大面積水隱舞台施工工法》所用的材料及設備明細如下：

1、施工現場主要材料（見表2）。

2、施工現場主要機械設備（見表3）。

質量控制

《大面積水隱舞台施工工法》的質量控制要求如下：

1、嚴格執行以下相關技術規範標準：《鋼結構設計規範》GB50017-2003；《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB50205-2001；《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ81-2002；《建築安裝分項施工工藝標準》DBJ01-26-2003等。

2、鋼格柵所用材料的規格、性能、材料，應符合設計要求及產品標準和工程技術規範的規定。

3、預埋件及鋼格柵、角鋼、鋼龍骨表面清理、消除毛刺、油污及附著物，鋼龍骨安裝允許誤差（見表4）。

表4 鋼龍骨安裝允許誤差

項目內容	鋼龍骨進出	鋼龍骨左右	鋼龍骨錯位	鋼龍骨平整度
允許偏差	2毫米	3毫米	1毫米	2

4、舞台整體台面平整度誤差不大於10毫米；舞台面與周圍地面採用斜搭接，坡度1:20，不可存在台階，可與舞台結構現場配合處理，搭接位置不得有大於5毫米的縫隙。

5、舞台鋼格柵全部台面均不得有大於4毫米台階高差，接縫寬度不大於5毫米；鋼樑上放置的橡膠墊厚度和寬度要滿足求，橡膠墊厚度5毫米，寬度與鋼樑同寬。

6、異形鋼格柵板切割尺寸公差應符合手工切割小於±1.5毫米，自動半自動切割小於±1.0毫米，垂直度應不大於鋼板厚度的5%，且不大於±1.5毫米標準規範，切割周邊要求光滑平整。

7、機械放水裝置安裝與泄水口緊密吻合，防水密封達到相關規範要求放水裝置擺臂、驅動油缸安裝完成後要轉動靈活，油缸有效行程350毫米。

安全措施

採用《大面積水隱舞台施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1、嚴格執行各種有關安全法律法規：《施工現場臨時用電安全技術規程》JGJ46-2005、《焊接與切割安全》GB9448、《中華人民共和國安全生產法》《建築工程安全生產管理條例》《建設工程質量管理條例》。

2、建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

3、焊機帶電的裸露部分和轉動部分必須有安全罩；施工用氧氣、乙炔、油漆等應分類放好並保持一定距離（5米以上）做好警示牌。

4、焊件必須放置平穩，牢固才能施焊，不準在天車吊起或叉車鏟起的工件上施焊，各種機器設備的焊修，必須停車進行，作業地點應有足夠的活動空間。

5、噴漆操作人員應戴防護眼鏡和防護手套，穿勞保工程服。

環保措施

《大面積水隱舞台施工工法》的環保措施如下：

1、施工中遵循“以人為本”的原則，以最大限度地減少施工活動給民眾造成的不利影響，同時注意保護城市資源和文化遺產。

2、對空壓機、發電機等噪聲超標的機械設備，採用裝消聲器、隔聲材料、隔聲內襯、隔聲罩等措施降低噪聲，並儘量選用輕型施工機械，低噪聲的機械設備。

3、夜間進行焊接作業時，為使過往車輛行人不受強光影響，為安全起見，在密布安全網內設定有效的遮光擋板。

4、各類廢品分類堆放，定期回收，交設專人看管，建立有害物品領用制度；雜物、施工中產生的廢料等不能嚴禁拋入江河內

5、噴塗時，應採取有效措施，防止風速較大時將噴出的塗料顆料吹起飄落而污染環境，增大原料消耗。

效益分析

《大面積水隱舞台施工工法》的效益分析是：

1、該工法施工簡單科學，施工速度快智慧型化程度高、環保無污染，可以很好的滿足工期要求。

2、大面積水隱舞台採用“預埋件+鋼龍骨+鋼格柵”的承載系統，舞台承載力高達30千牛/平方米，且通過大型液壓智慧型化機械放水裝置把舞台面積達5600平方米，水位高100毫米的積水實現1分鐘內排除乾淨，可靠性高、操作性強、舞台整體質量好、自動化程度高。

3、基於舞台設計和水下LED採珠的安裝工藝，舞台鋼格柵板安裝採用“生死”單元相間安裝，鋼格柵固定單元與活動單元相結合，很好的解決了LED彩珠後續安裝與檢測維護的困難，在以後進行LED彩珠安裝時只需掀起活動的鋼格柵板即可；而對於個別LED彩珠的更換隻需在透光孔將其取出進行更換。節省了較多的人工和成本，安裝工效高、經濟效益較好。

4、大面積水隱舞台施工技術，其舞台鋼格柵及大型放水裝置的安裝技術科學，可操作性強，質量容易保證，工效高。該工法為該類工程提供了創新性的示範，可以作為以後大型表演工程舞台重要的參考依據，具有良好的推廣價值。

套用實例

《大面積水隱舞台施工工法》的套用實例如下：

2010年第16屆亞運會在廣州舉辦，而海心沙體育場作為亞運開幕式之地，為了實現表演藝術的需求，建造了一個總面積達5600米的水隱舞台，舞台面積水高達100毫米，通過控制水位的變化以實現舞台表演的雄偉、壯觀的效果，同時在舞台上安裝水下LED彩珠，在夜色的襯托下絢麗多姿。此舞台為2011年9月前中國國內最大的水隱舞台，通過控制水位的變化來實現舞台轉換效果；整體舞台結構主要由預埋件、鋼龍骨、鋼格柵板、大型放水裝置、水下LED彩珠組成。該工程結合現場水隱舞台工程實際情況，基於鋼格柵產品單元尺寸採用計算機對舞台整體平面進行鋼格柵鋪裝布置排位，從而確定鋼格柵的安裝位置及作為舞台鋪裝測量放線基礎。舞台鋼格柵台面的安裝採用了“生、死”單元的組合，結合水下LED彩珠的安裝位置與安裝工藝，通過設定固定鋼格柵與活動鋼格柵的間隔組合，實現鋼格柵與LED採珠的快速安裝；大型放水裝置採用工廠內加工製作，現場安裝工藝，舞台整體質量控制良好，自動化程度高。此工程由廣州市建築機械施工有限公司於2010年7月開工，並於2010年8月驗收合格，施工工期僅為25天，經驗收合格交給廣州亞組委使用，經過表演團隊的實地排練與開幕式正式演出的成功實踐，得到了全亞洲觀眾及表演團隊的高度評價。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大面積水隱舞台施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。