(圖1:激光加速創新中心示意圖)
項目簡介
北京激光加速創新中心擬建設世界技術最先進、功能最完整的激光加速器研發及激光加速應用研究平臺,為科技部重大儀器專項《拍瓦激光質子加速器裝置研究與應用示范》提供重要支撐。
中心于2020年4月25日正式開工,在北京懷柔科學城建設發展有限公司、北京建工集團有限責任公司、中國中元國際工程有限公司、北京賽瑞斯國際工程咨詢有限公司、中國電子系統工程第二建設有限公司等多方共同努力下,至2021年5月14日,建筑主體已建設完成,地面平整度達到了振動測試要求。
振動測試
2021年10月17日,北京大學項目團隊、中科院上海光機所團隊共同對一層實驗室ABCD四個區的地基進行了振動測量(圖2)。測試時間為凌晨0點至3點,此時沒有周圍車輛及現場施工引起振動干擾,且現場還沒安裝空調、真空泵等激勵源,因此,測得的振動數據主要來自大樓地基振動。
(圖2:北京大學/上光所振動測試團隊(左)、振動探頭(右))
測得結果如下圖所示,低頻區0~50Hz區間有一定振動響應,PSD最高峰值<4×10-12g2/Hz,遠優于NIF公布的振動數據(優16倍),與目前歐洲最前沿的大型激光科學裝置ELI測得的結果相當(圖4);環境振動指標達到VC-E國際標準(<125 μin/s)。
(圖3:A區測得振動響應PSD,橫坐標為頻率(單位Hz),縱坐標為振動引起的PSD響應(單位為10-12g2/Hz))
(圖4:懷柔中心測得地基振動與NIF、ELI等世界一流大型科學裝置的結果對比)
建設困難與挑戰
大樓地基的施工建設在早期遇到了很大的困難和挑戰。施工面積大,工期緊、任務重,加上疫情的影響,給大樓地基的建設帶來了艱巨的挑戰。現場基坑開挖至設計標高后發現基底土層未到持力層,地基承載力不滿足要求。為確保基底穩定性、沉降值和承載力,采用大面積換填基底土層方法(圖5), 全部采用天然級配砂石。這種方法提供了堅實的地基,有力的保證了地基穩定性、沉降變形和承載力。
大面積地基整體澆筑易在混凝土層產生裂縫,影響地基的隔振效果。項目攻堅克難,采用了“筏板跳倉”地基方案,很好的控制了地基穩定性和大體積混凝土裂縫。取消后澆帶,確保主樓基礎整體性,極大程度上消減了基礎表面裂縫的產生,增加整體穩定性。
(圖5 換填區施工過程(左)與跳倉法倉位圖(右))
總結
在北京懷柔科學城建設發展有限公司、北京建工集團有限責任公司、中國中元國際工程有限公司、北京賽瑞斯國際工程咨詢有限公司、中國電子系統工程第二建設有限公司等多方共同努力下,設計建設了以“筏板跳倉”為主要方案的地基結構,成就了地基隔振的優良表現。現場實測數據印證了建設方案的可靠性和先進性,地基隔振性能達到國際一流水平,為項目目標的實現奠定了堅實的基礎。