突破多項國外壟斷技術,全球建造難度最高,大興機場只花4年完成

2019-09-26     胖福的小木屋

2019年9月30日,北京大興機場就將要通航,從2015年9月開始建設,僅僅花費了4年的時間建成,創造了6項世界第一:世界規模最大的單體機場航站樓;世界最大的採用隔震支座的機場航站樓;全球首座雙層出發、雙層到達的航站樓;全球第一座高鐵從地下穿行的機場;世界最大的無結構縫一體化航站樓;世界施工技術難度最高的航站樓;全球首創「雷射導航+梳齒交換」式汽車搬運AGV機器人自動泊車!此外,新機場還擁有國內最大的地源熱泵系統工程。

正是憑藉著這麼多項紀錄,北京大興國際機場被英國《衛報》評為「新世界七大奇蹟」之首。

今天就讓我們來了解一下它為什麼會被稱為奇蹟!

大興機場航站樓區南北長約1753米,東西寬約1591米,占地約4.05萬畝,由旅客航站樓、換乘中心和綜合服務樓以及停車樓三部分組成,共有4條跑道、150個機位的客機坪、24個機位的貨機坪、14個機位的維修機坪、70萬平方米的航站樓,旅客年吞吐量預計達到1.3億人次,是世界規模最大的單體機場航站樓。

空中俯瞰北京大興國際機場,在冬日暖陽的照耀下,放射狀的屋面猶如「海星」,五個指廊就是海星的五個腕,而中央盤就是主航站樓,從主航站樓屋面最高處的50 米,到指廊端部的25 米,高低起伏的屋面如同連綿的山丘,帶動著觀者的每一寸心跳,「鳳凰」造型也由此生成。

所以你就會發現,大興機場不僅結構複雜、空間跨度大,而且在航站樓的正下方,聚集著高鐵和地鐵,有六條軌道橫貫整個機場,被稱為世界上施工技術難度最高的機場,建設高峰期時,僅主航站樓一天就有8000多名工人同時施工。

就拿大興國際機場的屋頂來說,大興國際機場航站樓擁有世界最大的屋頂面積,總投影面積共達34萬平方米,大約相當於47個標準足球場。

投影面積指的就是陽光投射下來之後所形成的從屋頂到地面的陰影面積,這是衡量建築規模大小的一個重要指標,也代表著施工難度的高低。

核心區屋蓋鋼結構採用空間網架結構體系,12300個球形節點和43500根杆件組成的巨大屋頂被設計成一個自由曲面,每一個杆件和球形節點的連接都被三維坐標鎖定成唯一的位置,從而構成「鳳凰展翅」的「大骨架」,由於這個「大骨架」呈不規則曲面,球形節點與杆件相連部分覆蓋的玻璃幕牆形狀,也各有其形。其難度堪稱世界之最。

這也就意味著,屋頂所用的8000多塊玻璃沒有兩塊是一樣的,玻璃採用節能型的鋁網玻璃和彩釉玻璃兩種。整齊排列的鋁網根據屋面曲面變化有不同的角度,它們就相當於一塊帘子,在每天最熱的中午12點到下午2點時段,可以阻擋60%的熱輻射進入室內,卻不影響自然光線照射進來,保證航站樓核心區70%的區域都可以接受日光照射。

屋面要完成這樣的設計施工難度可見一斑。工人們需要將12萬多塊漫反射板拼裝成2萬多塊完全不同的裝飾單元,來安裝在世界最大的自由曲面屋頂。

從2017年9月到2018年12月28日,整個屋頂的建造用了1年零3個月的時間才完成了核心區金屬屋面的安裝,從主檁托、主檁條、次檁托、次檁條,到防潮隔汽層、裝飾板鋼龍骨、金屬裝飾板,13層結構組成的屋面,每一層施工都極為嚴格和複雜。

而且屋蓋率先在世界上進行特強龍捲風「風揭」實驗論證,在實驗中屋蓋板可承受60米/秒的風速,也就是說16級大風都沒有將屋蓋板吹壞。

北京城建集團大興國際機場項目副經理劉漢朝表示:「以最上層的金屬裝飾板來說,這是新機場屋面能呈現出金色的關鍵,而由於這種自由曲面的造型,4萬塊的裝飾板,每一塊都是量身定做的唯一型號,一點兒錯不得」。

大興機場因為首次採用「雙出發雙到達」設計的航站樓。所謂「雙出發雙到達」,就是四層為國際出發區,三層為國內出發區,二層為混合流動區,同時也是國內到達區,一層為國際到達區。此外,地下區域服務軌道交通,其中地下一層是軌道交通的換乘中心,地下二層是軌道交通層。除了有機場線,這也是高鐵下穿航站樓技術在全球的首次實現,屆時,從航站樓正下方就能秒速換乘京霸高鐵、廊涿城際、新機場快軌。(作為位於京津冀三角中心的新機場,還可以1小時直達天津、唐山、保定,2小時抵達石家莊、秦皇島、濟南,3小時到達太原、鄭州、瀋陽)當然這樣的設計也增加了設計與施工難度。

如果要做到雙進雙出,那麼就要妥善處理好行李系統與其他管線在有限空間內協調與排布問題。因為以往的工程中,管線間的交叉不可避免,航站樓工程如果沒有一個有效手段,拆改量會很大。

而為解決高鐵地下穿行帶來的震動難題,一層樓板下面安裝了1152套隔震支座等隔震體系,除了減少高鐵、地鐵通過航站樓所造成的震動,另一方面遇到地震時,航站樓的抗震設防烈度可達到8度。

採用這樣的設計之後,如果不坐高鐵的話,機場線沿途僅設草橋、磁各莊、航站樓三站,也是中國最快的地鐵,時速達到160km,從二環到新機場只需30分鐘,三環僅需19分鐘!草橋站設置有城市航站樓可以辦理值機手續和行李託運,然後行李直接被運往機場。

整個航站樓內還看不到一根柱子,從而有效節省了空間,這都是因為採用了8根C形柱的原因,作為支撐屋面的主要承重構件,8根C形柱有大有小,均由高強鋼組成,其中小柱子重460噸,大柱子則有650噸,呈半包圍形狀的彎弧構件受力很大,4萬噸的屋頂的受力荷載就完全依靠8根C形柱支撐。兩根C形柱之間的距離有200米,中間的空間可以完整裝下一個「水立方。這麼做的好處是能把更多空間讓位於服務旅客,所以支撐結構已經少到了極限。

而要讓C形柱可以完美支撐整個機場,施工工人們必須嚴格控制鋼構件的焊接精度,誤差不能超過2毫米,一旦偏差太大就可能導致連鎖反應,釀成不堪設想的坍塌事故。

為了保證絕對的精準度,工程師創新性地想到一個新方法,他們先在地面焊接部分組件,最後利用計算機操控200噸的起重機,精準提升至20-50米的高度,通過計算機操控讓其精度也是毫米級。

最人性化的設計,當屬這5條放射狀的指廊,5個指廊四周分布著78個近機位,從航站樓中心步行到最遠的登機口,也只需要8分鐘。

而如此大規模的機場,設備安裝也可以說十分具有挑戰性,僅航站樓核心區,就涉及電氣、暖通、給排水、消防等108套機電系統,需要安裝24.7萬台(套)設備、541間機房、1800千米的電纜電線、近73個標準足球場面積的風管,這樣的機電安裝規模是史無前例的,可以說超過了目前所有正在運營中的公共機場。

機場內的園林建築

當然,它所帶來的好處也是非常棒的,核心區屋面安裝著3000盞LED節能燈,每盞燈都能根據人的需求調控亮度和開關,人來燈亮、人走燈熄,真正實現智能照明。

照明系統主要位於值機櫃檯以及商鋪浮島的上方,而且照明方式也很獨特,燈光都是打向上方的。這是因為吊頂處安裝了漫反射板,燈光打到漫反射板上再反射下來,可以達到傳統燈具的照明效果。

大興機場的跑道修建也頗具難度,大型機場的跑道,每天會迎來送往幾百噸重的飛機從這裡經過,飛機起飛時的速度在每小時500公里左右,這就要求跑道必須堅固耐用。


所以修建跑道是極為精細的功夫,要保證跑道路面經年不變形,不會出現高低不平的錯台。如果錯台大於2毫米,就極易引發起降飛機爆胎,引發空難。

為了確保跑道平整,工程師把整個跑道分成11967個施工點,再用電磁起重機將12.3噸重的夯錘提到8.3米高度,然後砸向地面夯實,每個點夯擊的次數都經過精確計算,利用數字化施工監控,確保每一個點夯擊到位以確保整個地基的堅硬程度完全一致,從而保證路面的平整,可以說這是個紛繁浩雜的工程。

突破多項國外壟斷技術,全球建造難度最高,大興機場只花4年完成

另外,這也是中國首個「三縱一橫」的跑道,跑道上的「一橫」一改平行跑道的設計理念,能縮短飛機頂風北行後再折向南的距離,同時可以避免一架飛機起降,好幾架飛機在空中盤旋等待的尷尬局面,理論上說,當各方條件具備時,這一條跑道,一個小時甚至可以放行超過60個離場航班。機場運行效率將大大提高。

大興機場配備的精準的空管導航設備刷新了中國機場低能見度起降的新紀錄,率先全國實現開航即具備平視顯示器75米跑道視程(HUD RVR75)起飛和III類B儀表著陸系統運行能力。能夠保障大興機場在50米左右的低能見度條件下起降。

除此之外,大興國際機場也引入了許多的現代高科技,目前航站樓內大部分區域已實現5G覆蓋。同時協同航空公司配備了400餘台自助值機和自助託運設備,自助覆蓋率達到了80%,可以確保旅客在值機環節排隊時間不超過十分鐘。

大興機場還重點建設了19個平台的68個系統,實現對機場全區域、全業務領域的覆蓋和支撐,為旅客提供「刷臉」通行、智能安檢、個性化導航、行李追蹤等全新智能化出行服務。

比如這個行李追蹤,大興機場行李系統全面採用了記錄行李身份信息的RFID技術,共安裝了82套RFID識別設備,將有效提升機場和航空公司對行李運輸信息的採集率和行李追蹤的準確性,實現行李的實時共享和精準定位,讓旅客行李不再丟失。

這裡特別要提一下北京新機場將啟用的這個全套的國產高速行李傳輸系統,此前,大型機場的行李處理解決方案,一直被國外企業壟斷著,中國只能高價購買,中國工程師們歷時8年,終於研發出了一套具有自主智慧財產權的高速行李傳輸系統,不僅速度更快,行李正確識別率也從原來的90%多,提升到了驚人的99%以上。

停車樓也將引入配智能停車樓,在國內機場裡第一次引入機器人自動泊車、反向查車功能,提供4200餘個車位。

車主只需要將車放在指定入口處,機器人AGV運用梳齒交換技術,通過雷射導航,把車運送到車位,每個車位設有固定的梳型架,實現車輛的縱向擺放。除了梳齒型停車AGV,還有車板型停車AGV,車輛直接停在車板上,然後連車帶板一起候在車位。

突破多項國外壟斷技術,全球建造難度最高,大興機場只花4年完成

取車的時候也更加便捷,利用手機APP預約取車,提前兩分鐘到達指定地點,車就被機器人運送過來了。

如此龐大的工程,我們僅僅花了4年的時間修建完成並且實現通航,創造了建築史新的奇蹟,而這都要得益於我們科技的不斷發展國力的不斷提高。這樣我們才能完成這樣龐大的工程建設!

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/PhLLbG0BJleJMoPMeJF4.html