“北京新機(jī)場(chǎng)面向未來(lái)航空發(fā)展趨勢(shì)，在數(shù)字化機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建智慧機(jī)場(chǎng)Airport 3.0。”郭雁池告訴《中國(guó)新聞周刊》，作為更為開(kāi)放的機(jī)場(chǎng)信息平臺(tái)，機(jī)場(chǎng)Airport 3.0利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算及存儲(chǔ)、個(gè)人智能終端、虛擬可視化技術(shù)等，能打造一個(gè)信息共享、智能決策的智慧機(jī)場(chǎng)，給旅客更多智能化出行體驗(yàn)。
越來(lái)越多領(lǐng)域最新的科技成果，也出現(xiàn)在新機(jī)場(chǎng)的建設(shè)上，比如跑道自融雪系統(tǒng)，飛機(jī)滑行引導(dǎo)系統(tǒng)、全樓單燈控制系統(tǒng)，低溫陶瓷涂模材料等應(yīng)用。
“現(xiàn)在如果出現(xiàn)大雪天氣，地上積雪來(lái)不及清除，會(huì)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)暫時(shí)關(guān)閉。”北京新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部總指揮姚亞波告訴《中國(guó)新聞周刊》，新機(jī)場(chǎng)未來(lái)的四條跑道中，將有一條采用自融雪技術(shù)，“可以實(shí)現(xiàn)即使冬天下大雪，也不用關(guān)閉機(jī)場(chǎng)。”
21世紀(jì)的機(jī)場(chǎng)，對(duì)綠色環(huán)保節(jié)能的要求也更高，必須是真正的綠色機(jī)場(chǎng)。“北京新機(jī)場(chǎng)在設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行全過(guò)程深入踐行綠色理念，致力于成為我國(guó)甚至世界上綠色機(jī)場(chǎng)建設(shè)方面的范例。”北京新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部總指揮姚亞波說(shuō)。
“新機(jī)場(chǎng)建筑節(jié)能率比國(guó)家公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求提高30%，達(dá)到了最高的國(guó)家綠色建筑三星級(jí)和國(guó)家節(jié)能建筑3A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。”郭雁池介紹，“新機(jī)場(chǎng)比同等規(guī)模機(jī)場(chǎng)航站樓能耗降低20%，每年可減少二氧化碳排放2.2萬(wàn)噸，相當(dāng)于種植119萬(wàn)棵樹(shù)。”
北京新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部還承擔(dān)了民航局委托的《綠色航站樓標(biāo)準(zhǔn)》編制工作，該標(biāo)準(zhǔn)已于2017年2月1日起正式實(shí)施，填補(bǔ)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的空白。
綠色機(jī)場(chǎng)的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，就是水資源的利用。北京新機(jī)場(chǎng)對(duì)全場(chǎng)水資源收集、處理、回用等統(tǒng)一規(guī)劃，全場(chǎng)建設(shè)總?cè)莘e達(dá)280萬(wàn)立方米的調(diào)蓄水池，約為昆明湖體積的1.5倍，南水北調(diào)日均入京水量的3倍。新機(jī)場(chǎng)雨水回滲率不低于40%，雨、污分離率和處理率均達(dá)100%，非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)30%，致力于建成復(fù)合生態(tài)水系統(tǒng)高效合理運(yùn)行的“海綿機(jī)場(chǎng)”。
超級(jí)工程的挑戰(zhàn)
世界級(jí)的機(jī)場(chǎng)工程，也帶來(lái)了世界級(jí)的工程難題。北京建筑設(shè)計(jì)研究院總工程師束偉農(nóng)用了一句話來(lái)總結(jié)新機(jī)場(chǎng)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)超大。
束偉農(nóng)是著名的建筑結(jié)構(gòu)工程師，他告訴《中國(guó)新聞周刊》，北京新機(jī)場(chǎng)航站樓南北長(zhǎng)996米，東西方向?qū)?144米，中央大廳頂點(diǎn)標(biāo)高約為50米，航站樓總建筑面積約為80萬(wàn)平方米，是國(guó)內(nèi)最大的單體航站樓。
新機(jī)場(chǎng)航站樓中心區(qū)域混凝土樓板長(zhǎng)518米、寬395米且不設(shè)縫，是國(guó)內(nèi)最大的單塊混凝土樓板，可以將“鳥(niǎo)巢”置于其上。
尺度巨大的混凝土結(jié)構(gòu)，需要重點(diǎn)解決裂縫控制和溫度作用問(wèn)題。“由于混凝土具有收縮性，所以難點(diǎn)在于裂縫控制。因?yàn)榛炷劣袦囟茸兓?，如果處于自由伸縮的狀態(tài)就不會(huì)裂，一旦處于受約束的狀態(tài)，薄弱環(huán)節(jié)就會(huì)出問(wèn)題。” 束偉農(nóng)說(shuō)，國(guó)內(nèi)建筑從沒(méi)有過(guò)那么大的一體化混凝土板，將近一層就達(dá)18萬(wàn)平方米。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)置施工后澆帶、采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，采用60天齡期的混凝土強(qiáng)度等措施，成功解決了這一問(wèn)題，“整個(gè)航站樓混凝土沒(méi)有出現(xiàn)裂縫。”
“地上”的問(wèn)題解決了，“天上”的問(wèn)題也異常復(fù)雜。主航站樓屋蓋呈現(xiàn)為不規(guī)則自由曲面，屋蓋流動(dòng)的曲線造型，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差約30米，高低綿延起伏。
航站樓屋蓋總投影面積達(dá)31.3萬(wàn)平方米，大約相當(dāng)于44個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)，總用鋼量達(dá)到5.2萬(wàn)多噸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度極大。
“C型鋼柱的豎向和水平承載能力、抗連續(xù)性倒塌能力和抗震能力都非常特殊，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程都沒(méi)有提及。” 束偉農(nóng)告訴《中國(guó)新聞周刊》，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了很多專項(xiàng)研究。
最終，核心區(qū)屋頂屋蓋鋼結(jié)構(gòu)投影面積達(dá)18萬(wàn)平方米，但僅以8根C型柱為主要支撐，C型柱間距達(dá)200米。整個(gè)核心區(qū)屋頂由63450根桿件和12300個(gè)球節(jié)點(diǎn)拼裝而成。
五條指廊的鋼網(wǎng)架，采用桁架和網(wǎng)架混合結(jié)構(gòu)，總投影面積約13.3萬(wàn)平方米；最大跨度41.6米，網(wǎng)架最大高差約5米。5個(gè)指廊屋面鋼網(wǎng)架一共由8472個(gè)焊接球、55267根桿件拼裝而成。
針對(duì)可以放下“鳥(niǎo)巢”的超大平面所帶來(lái)的材料運(yùn)輸難題，負(fù)責(zé)航站樓中心區(qū)施工建設(shè)的北京城建集團(tuán)首次修建了兩座長(zhǎng)達(dá)1100米的鋼棧橋，采用16臺(tái)小火車來(lái)回運(yùn)輸材料，使工效提升了4倍。
在對(duì)面積達(dá)18萬(wàn)平米、重量超過(guò)3萬(wàn)噸的不規(guī)則自由曲面結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的提升中，通過(guò)在不同區(qū)域、不同工況，分別采用原位拼裝、分塊提升、累計(jì)提升等科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、安全的施工方案，以及應(yīng)用測(cè)量機(jī)器人定位、計(jì)算機(jī)同步控制提升、BIM技術(shù)模擬等先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)者們僅用80天就完成了世界規(guī)模最大的機(jī)場(chǎng)鋼網(wǎng)架提升，提升精度差控制在±1毫米以內(nèi)。同時(shí)，北京新機(jī)場(chǎng)航站樓在國(guó)內(nèi)首次采用安裝了有四層結(jié)構(gòu)的鋁網(wǎng)玻璃，首次嘗試應(yīng)用了三維掃描儀與無(wú)人機(jī)結(jié)合的測(cè)量方式。
航站樓屋頂?shù)牟ＡВ恳粔K都有特殊的“身份證”。施工單位共安裝完成立面超大玻璃4500塊、屋面采光頂異形玻璃8100塊；經(jīng)過(guò)1200余名工人連續(xù)三個(gè)月晝夜奮戰(zhàn)，提前2天完成了18萬(wàn)平方米的多達(dá)13道工序的雙曲面金屬屋面，行云流水般的屋頂曲線造型已經(jīng)躍然而出。
整個(gè)新機(jī)場(chǎng)航站樓工程最大的挑戰(zhàn)在于，它是目前中國(guó)規(guī)模最大的空地一體化綜合交通樞紐。
“有多達(dá)五種不同類型的軌道，包括高鐵、地鐵、城際鐵路等，在航站樓下設(shè)站并縱穿航站樓，特別是高鐵過(guò)站時(shí)，時(shí)速將達(dá)到300公里以上。”郭雁池對(duì)《中國(guó)新聞周刊》描述，幾乎可以形象地說(shuō)，航站樓建在了火車站上。
空鐵一體化設(shè)計(jì)是目前世界機(jī)場(chǎng)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，軌道交通在航站樓正下方縱貫穿越，站臺(tái)就位于航站樓大廳下方，能夠真正實(shí)現(xiàn)“立體換乘、無(wú)縫銜接”的目標(biāo)。郭雁池解釋，但這也勢(shì)必帶來(lái)建筑功能銜接及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別是高鐵對(duì)基礎(chǔ)沉降嚴(yán)苛的要求，及對(duì)建筑震動(dòng)、列車風(fēng)沖擊和噪聲的影響。
“為確保新機(jī)場(chǎng)工程的抗震安全性，中心區(qū)采用了隔震技術(shù)，共設(shè)置隔震支座1152個(gè)。”郭雁池說(shuō)，通過(guò)區(qū)間隔震技術(shù)，將上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)形成柔性連接，減緩軌道快速穿過(guò)震動(dòng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。
“高鐵不減速穿越航站樓屬于世界性的難題。”束偉農(nóng)解釋，高鐵穿越時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)應(yīng)控制在旅客能接受的合理范圍內(nèi)，產(chǎn)生的列車風(fēng)不應(yīng)對(duì)地下室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。
“高鐵經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)壓縮空氣往兩邊擠，對(duì)頂棚、側(cè)墻都會(huì)產(chǎn)生沖擊和影響。因此，為能夠經(jīng)受列車風(fēng)的沖擊，車站里的排煙風(fēng)道全是混凝土，不能使用吊頂之類的輕結(jié)構(gòu)。” 束偉農(nóng)說(shuō)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研究了各個(gè)點(diǎn)的加速度影響，做了很多分析，從初步的仿真計(jì)算看，目前列車風(fēng)對(duì)建筑影響不大。
機(jī)場(chǎng)下面跑火車，航站樓里的乘客會(huì)不會(huì)感到震動(dòng)感？郭雁池說(shuō)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專門開(kāi)展了北京新機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)的列車震動(dòng)影響、列車風(fēng)、噪聲等專項(xiàng)研究，“根據(jù)研究成果，對(duì)超過(guò)限制的薄弱區(qū)域進(jìn)行了局部加強(qiáng)，使其影響減小。”
對(duì)穿越航站樓的不同列車，也有特別的防護(hù)措施。比如，新機(jī)場(chǎng)快線和地鐵，在航站樓區(qū)段設(shè)置了浮置板進(jìn)行減震。
北京新機(jī)場(chǎng)空域復(fù)雜、跑道數(shù)量多且有東西向布局，特別是航站樓綜合性強(qiáng)、造型復(fù)雜，技術(shù)難點(diǎn)多。在郭雁池看來(lái)，新機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，挑戰(zhàn)無(wú)處不在，但挑戰(zhàn)才是最有吸引力的地方，“挑戰(zhàn)本身就是創(chuàng)新”。
(《中國(guó)新聞周刊》2018年第8期)
原文標(biāo)題：揭秘北京新機(jī)場(chǎng)：一座面向未來(lái)的機(jī)場(chǎng)如何誕生
原文鏈接：http://www.chinanews.com/gn/2018/03-01/8456887.shtml
