誰是我國復雜機場建設的幕后英雄?
現代社會,哪種出行方式最為快捷?答案顯然是飛機。隨著社會經濟的發展,人民生活水平的提高,越來越多的人選擇飛機這種交通方式出行。要搭乘飛機出行,就必然需要飛機抵離的機場。機場的建成通航,極大地方便了當地民眾出行,也帶動了地方經濟的發展。
然而,很少有人知道,大多數機場建設都會遇到重重困難。不論是大型國際樞紐機場還是小型支線機場,從選址、規劃、設計到最終建設完成,每一個環節都會有無數難題需要解決。中國民航機場建設集團有限公司(以下簡稱“機場建設集團”),正是我國大多數復雜機場建設的幕后英雄。這家深耕行業60余年的企業,用一流的技術和豐富的經驗,設計了行業內大部分的復雜機場,也贏得了業內外美譽。
地形復雜 安全難度加大
為什么機場往往會建在地形復雜的場址上?這當然并非建設者本意。事實上,機場選址是一個艱難的過程,需要考慮的因素太多,既要考慮凈空這樣的自然條件,又要考慮地質條件是否適合建機場,還要考慮到建設費用等經濟因素。不僅如此,機場與城市的距離、連接機場與城市的交通方式等,都是選址時需要考慮的問題。
“機場選址能選出各方面條件都不錯的,這種情況已經非常少見了”。機場建設集團規劃設計總院總工程師姜昌山告訴記者。我國各地自然環境迥異,呈現出地形地貌復雜多樣的特點,加之城市規模不斷擴大,機場可選場址非常有限,往往只能是劣中選優。盡管選擇出來的場址,已經綜合考慮了各方面因素,卻依然難以避免復雜地形。2007年,機場建設集團西南分公司主持設計了阿里昆莎機場,項目組在4000米的高海拔地區走了阿里幾乎所有的土地后,選定了10個場址并最終確定“索麥”場址,而索麥,依然地形復雜。
在復雜地形中建設機場,首先面臨的挑戰就是確保工程質量。安全是民航發展的基礎,是一切工作的重中之重。工程質量與航班安全有著直接聯系。以跑道為例,一條合格的跑道,需要有足夠的強度、合適的粗糙度和良好的平整度。而這3個條件都是建立在跑道平整和地基穩定基礎上的。隨著“上山下海”的機場越來越多,確保地基穩定、沉降變形控制在容許范圍內成為難題。九寨黃龍機場就選址在山腰上,需要削山而建。削山的土怎樣使用,才能既可用于后期的填方工程,又確保工程質量?廈門新機場在填海過程中,如何解決因為填海深度不同導致的不均勻沉降問題,以及如何預防上方道面容易開裂的問題呢?
除了這些建在山上、海邊的復雜地形機場外,內陸很多地質條件復雜的地區也會有建設的難題。西南地區的熔巖土、東北地區的永凍土、西北地區的鹽漬土等都是機場設計者們不得不面對的考驗,也錘煉出機場建設集團的獨特技術。
山西呂梁大武機場處于典型的濕陷性黃土地區,黃土土質疏松,如果對濕陷性黃土處理不好,很容易造成日后的道面下沉和雨季的水土流失。針對黃土地區高填方工程的沉降和穩定性控制、濕陷性黃土地基處理等問題,機場建設集團西北分公司專門進行了研究,最終找到了合適的解決方案。2014年,呂梁機場建成通航,也經受住了雨季的考驗。“同樣是黃土地區,不同地區的黃土性質也不同。在建設機場時,要解決的問題也不同。每次建設復雜地形機場,我們都會面臨從未遇到過的難題”。機場建設集團西北分公司總工程師冀鵬說。
漠河古蓮機場是我國第一座建于永凍土地帶的機場,在永凍土上修建機場,是世界級難題,一旦外界溫度進入,就會破壞原有地質的穩定性,造成地基塌陷。為攻克這一難關,機場建設集團東北分公司的設計人員經過反復勘察與論證,采取允許融化、及時回填的措施,成功完成機場地基處理工作。機場建成至今,總體運行狀況良好。“國內永凍土的研究,在世界范圍內都是很先進的”。提及這一成果,機場建設集團東北分公司總工程師郝友詩很是自豪。
綜合考慮 確保效益最大化
“規劃的節約是最大節約,機場建設也是如此”。機場建設集團場道專業設計師陳望春談道。復雜機場建設投資往往較普通機場耗資更大,如果設計精細用心,節約的資金也是驚人的。在重慶機場二期改擴建項目中,工程師們不斷優化設計,最終巧妙地采用了“階梯形”來建設機場,僅土石方量就比初始設計方案減少3000萬立方米,節約工程費用約10億元。“當年,我們為了尋找九寨黃龍機場建設的最優方案,設計方案多達2000多個。”
在追求經濟效益最大化的同時,機場建設集團也堅持追求社會效益,盡可能減少機場對環境的不利影響,成為“綠色機場”建設的先行者。
國內第一座真正意義上按照“綠色機場”標準建設的機場是昆明長水國際機場。這座處于復雜地形中的機場,正是由機場建設集團設計的。當時,在世界范圍內對“綠色機場”都沒有統一標準。機場建設集團一方面在建設中解決各種棘手難題;另一方面又要盡可能節約資源,將機場對環境的影響減至最少。長水機場的土石方填挖工程量約3.5億立方米,是國內最大的土石方工程,同時開挖的土質有5種,種類繁多。機場建設集團通過不斷地優化和調整設計方案,力求實現場區內挖填土石方平衡,滿足了生態平衡、環境保護及水土保持的要求。同時在國內大型機場新建跑道首次采用瀝青道面以符合場區可能存在的不均勻沉降標準。
昆明長水機場的建設經驗也為2015年民航局出臺《綠色機場規劃導則》提供了現實樣本。如今,“綠色機場”也有了明確定義:在壽命期內,實現“資源節約、環境友好、運行高效、以人為本”,為公眾提供健康、便捷、舒適的使用空間,為飛機提供安全、高效運行的環境,與區域協同發展的機場。機場建設集團更是努力推動在機場建設進程中,踐行“綠色”理念。
北京新機場備受世人關注,這次設計建設重任自然落到了機場建設集團身上。北京新機場地處京津冀的重要地理位置,周邊城市環境復雜,在設計建設中,要兼顧經濟效益和社會效益,同樣也考驗著工程師們的智慧。起初,北京新機場有一條側向跑道和平行跑道設計為90度垂直夾角,但這樣一來,側向跑道直接朝向廊坊市中心,于是工程師們將其修改為70度夾角,減少了對市區的噪音污染;同時,工程師們還為北京新機場設計了“油水分離”的排水系統,將油污和雨水分開排放,可有效防止水污染。
積累經驗 制定行業規范
2012年4月,延安新區項目一期工程正式開工。令人頗感意外的是,這一新城建設的主力,竟然也是機場建設集團。因為只有機場建設集團具有豐富的在復雜地形上大面積造地建設的經驗。鐵路和公路在建設設計中,遇到復雜地形,可以繞道、打洞、架橋,而這些手段是機場建設中無法使用的。
“對于復雜環境機場的建設而言,技術只是一方面,經驗也非常重要”。場道專業設計師李洪華說,機場建設集團也愿意主動分享經驗。機場建設集團充分借鑒這些經驗,為行業編寫了大量的技術規范,為行業管理提供了可供參考的標準。
2011年4月18日發布《民用機場勘測規范》,2013年9月24日發布《民用機場巖土設計規范》,2017年3月9日發布《民用機場高填方工程技術規范》,3部行業規范,不僅為國內同行提供了參考,也作為中國民航業的技術成果走出國門,走向國際。在第54屆亞太地區民航局長會議上,中國民航局向其他亞太國家推薦了《民用機場高填方工程技術規范》。這部規范同時也是中國向“一帶一路”沿線國家推薦的10部民航業技術規范之一。
復雜環境機場的設計建設,也推動了機場建設集團的技術創新進程。比如,為復雜地形機場選擇最優方案的前提是海量計算與作方案比較,而這是人工無法完成的。機場建設集團自主開發了機場場道輔助設計系統,這套系統能夠幫助設計師高效完成人工難以完成的設計計算工作。西藏地區的高海拔、強紫外線、高原凍土等環境對機場場道建設是一個考驗,機場建設集團在對拉薩貢嘎機場進行道面蓋被設計時,首次提出了改善和增強高原地區瀝青抗紫外老化性能的途徑及方法,極大地提高了道面抵抗惡劣環境的能力。
“我們建設的復雜環境機場是經受住了考驗的”。這讓機場建設集團人非常驕傲。在2008年汶川特大地震和2017年九寨溝7級地震中,當地地面交通毀損嚴重,而機場建設集團設計的九寨黃龍機場安然無恙。機場在關鍵時刻經受住了強震考驗,成為通往外界重要的“生命線”。
截至目前,機場建設集團獲得了包括魯班獎、詹天佑獎在內的各類國家級獎項31個、省部級榮譽98個。未來,機場建設集團還將繼續在安全、成本、環保之間尋找最佳的平衡點,建設出一座座平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場。
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