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北京激光加速创新中心大楼平台建设取得重要进展

2021-12-24 08:47     来源:北京激光加速创新中心     粒子加速器
北京大学项目团队对北京激光加速创新中心的地基进行了振动测试,测得结果表明,实验室ABCD区域均达到了国际一流水准,优于美国国家点火装置(NIF)公布的振动数据16倍。

(图1:激光加速创新中心示意图)

项目简介

北京激光加速创新中心拟建设世界技术最先进、功能最完整的激光加速器研发及激光加速应用研究平台,为科技部重大仪器专项《拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范》提供重要支撑。

中心于2020年4月25日正式开工,在北京怀柔科学城建设发展有限公司、北京建工集团有限责任公司、中国中元国际工程有限公司、北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司、中国电子系统工程第二建设有限公司等多方共同努力下,至2021年5月14日,建筑主体已建设完成,地面平整度达到了振动测试要求。

振动测试

2021年10月17日,北京大学项目团队、中科院上海光机所团队共同对一层实验室ABCD四个区的地基进行了振动测量(图2)。测试时间为凌晨0点至3点,此时没有周围车辆及现场施工引起振动干扰,且现场还没安装空调、真空泵等激励源,因此,测得的振动数据主要来自大楼地基振动。

(图2:北京大学/上光所振动测试团队(左)、振动探头(右))

测得结果如下图所示,低频区0~50Hz区间有一定振动响应,PSD最高峰值<4×10-12g2/Hz,远优于NIF公布的振动数据(优16倍),与目前欧洲最前沿的大型激光科学装置ELI测得的结果相当(图4);环境振动指标达到VC-E国际标准(<125 μin/s)。

(图3:A区测得振动响应PSD,横坐标为频率(单位Hz),纵坐标为振动引起的PSD响应(单位为10-12g2/Hz))

(图4:怀柔中心测得地基振动与NIF、ELI等世界一流大型科学装置的结果对比)

建设困难与挑战

大楼地基的施工建设在早期遇到了很大的困难和挑战。施工面积大,工期紧、任务重,加上疫情的影响,给大楼地基的建设带来了艰巨的挑战。现场基坑开挖至设计标高后发现基底土层未到持力层,地基承载力不满足要求。为确保基底稳定性、沉降值和承载力,采用大面积换填基底土层方法(图5), 全部采用天然级配砂石。这种方法提供了坚实的地基,有力的保证了地基稳定性、沉降变形和承载力。

大面积地基整体浇筑易在混凝土层产生裂缝,影响地基的隔振效果。项目攻坚克难,采用了“筏板跳仓”地基方案,很好的控制了地基稳定性和大体积混凝土裂缝。取消后浇带,确保主楼基础整体性,极大程度上消减了基础表面裂缝的产生,增加整体稳定性。

(图5 换填区施工过程(左)与跳仓法仓位图(右))

总结

在北京怀柔科学城建设发展有限公司、北京建工集团有限责任公司、中国中元国际工程有限公司、北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司、中国电子系统工程第二建设有限公司等多方共同努力下,设计建设了以“筏板跳仓”为主要方案的地基结构,成就了地基隔振的优良表现。现场实测数据印证了建设方案的可靠性和先进性,地基隔振性能达到国际一流水平,为项目目标的实现奠定了坚实的基础。

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