北京新機場打造機場建設新標桿

本刊記者 張磊慶

2017年12月31日，建設中的北京新機場航站樓功能性封頂封圍。經(jīng)過1200余名工人連續(xù)3個月晝夜奮戰(zhàn)，提前2天完成了18萬m2的多達13道工序的雙曲面金屬屋面，共安裝完成立面超大玻璃4500塊、屋面采光頂異形玻璃8100塊。新機場航站樓如鳳凰展翼，雛形初現(xiàn)，行云流水般的扎哈曲線造型躍然而出。

北京新機場是建設在北京市大興區(qū)與河北省廊坊市廣陽區(qū)之間的超大型國際航空綜合交通樞紐。航站樓綜合體包括旅客航站樓（中央大廳及5個指廊）、綜合交通中心（停車樓及綜合服務樓）工程及地下軌道等，總建設面積超過142萬m2。其中，旅客航站樓約70萬m2；綜合換乘中心約8萬m2，停車樓約25萬m2，綜合服務樓約14萬m2，軌道站臺和站廳層約25萬m2。按2025年旅客吞吐量7200萬人次、貨郵吞吐量200萬t、飛機起降量62萬架次的目標設計，建設“三縱一橫”4條跑道。

航站樓主體施工分為3個標段，分別由北京城建、北京建工、中建八局實施。

回顧北京新機場的建設歷程，自2014年12月26日飛行區(qū)工程局部開工、2015年9月26日航站區(qū)工程開工以來，北京新機場建設按計劃穩(wěn)步推進，施工單位克服多項世界級難題，保證了各項工程順利進行。

2017年3月16日，北京新機場航站樓混凝土主體結構順利封頂。

2017年6月30日，航站樓鋼結構封頂合攏。

2017年8月30日，綜合交通中心工程主體結構全面封頂。

2017年12月31日，機場航站樓功能性封頂封圍。

2018年1月30日，中國建筑學會建筑施工分會常務副秘書長吳學松及秘書處人員到新機場工地進行了參觀學習。北京城建集團新機場項目技術副經(jīng)理、總工程師段先軍詳細介紹新機場施工技術。

結構復雜且施工難度大

航站樓是新機場的核心區(qū)，主要包括1個中央大廳、5個指廊共6大部分，采用五指廊放射構型，陸側的綜合服務樓形同航站樓的第六條指廊，與航站樓共同形成了一個形態(tài)完整、特征鮮明的總體構型。新機場航站樓核心區(qū)工程建筑面積約為60萬m2，地下2層、地上4層局部5層，主體結構為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，局部為型鋼混凝土結構，屋面及其支撐系統(tǒng)為鋼結構，屋面為金屬屋面，外立面為玻璃幕墻。航站樓核心區(qū)鋼結構的設計結合屋蓋放射型的平面功能，由支撐系統(tǒng)鋼結構和屋蓋鋼結構組成。其中地上勁性鋼結構包括8組C型柱、12組支撐筒、6根獨立支撐柱、90根幕墻搖擺柱下勁性結構部分以及F1層北側異形梁內、門頭柱下勁性結構部分。

北京新機場因其輻射狀的設計和首次實現(xiàn)高鐵下穿，被稱為施工技術難度最高的航站樓。

1）結構超長超大。結構長度均大于規(guī)范現(xiàn)值，因此需要解決裂縫控制、溫度作用、結構扭轉等問題。

2）鋼結構復雜。中心區(qū)屋蓋支承結構采用C型鋼柱和格構式鋼柱，具有結構復雜及需要解決結構縱向、橫向剛度不對稱的問題。

3）高鐵穿過航站樓。航站樓中心區(qū)下部設有高鐵、地鐵車站，且高鐵需要高速通過，因此需要解決結構振動、基礎沉降控制等問題。

4）結構轉換。由于高鐵和地鐵車站結構柱的位置與航站樓結構柱的位置不同，因此，航站樓的結構柱需要進行結構轉換。此外，由于建筑使用功能的要求，部分豎向構件上下錯位，需要進行結構轉換，尤其是C型鋼柱部分。

5）采用隔震技術。航站樓中心區(qū)結構超長、超大，鋼結構復雜，要針對中心區(qū)采用隔震技術。

高鐵下穿航站樓世界首次

“五縱兩橫”空地一體化的綜合交通系統(tǒng)是北京新機場的一大特色，其中軌道交通在以北京新機場為核心的綜合交通體系中起到了重要的作用。北京新機場從設計之初就秉承“零換乘”的先進換乘理念，引入高鐵換乘，其航站樓將成為世界上首次高鐵下穿的機場航站樓。北京地鐵新機場線、京霸高鐵、廊涿城際、S6線等多條軌道交匯于此，同時航站樓地下還預留了2條軌道交通線，多維軌道交通將京津冀緊密相連。

交通帶來便利的同時，也為施工單位出了難題。新機場航站樓是大跨度建筑，因此要特別考慮抗震。由于時速350km的高鐵下穿主航站樓，當?shù)赜痔幱诘卣饠嗔褞?，減隔震技術非常關鍵。新航站樓采用了先進的組合隔震技術，核心區(qū)設置了1152個橡膠隔震支座和彈性滑板支座，大幅度提高航站樓結構的抗震性能。通過在建筑物底部設置橡膠支座，形成一道柔性隔震層，減輕對建筑物的影響和破壞。這些橡膠隔震支座直徑小的600mm，大的1500mm，最重的達5t，可讓整個航站樓抗震烈度達9度，新機場航站樓也因此成為全球最大的單體隔震建筑。根據(jù)電腦模擬實驗，未來高鐵從新機場下方飛馳而過，航站樓里的乘客幾乎不會感到震動。

創(chuàng)造性的鋼棧橋用于施工材料的水平運輸

由于航站樓核心區(qū)基坑超長超寬，平面尺寸達531m×411m，混凝土結構施工如果使用塔機把建筑材料吊運到中間位置，需要多次倒運，功效低。為了解決水平材料運輸問題，北京城建集團新機場航站樓項目部自主設計，在基坑范圍內建造了兩條跨越式鋼棧橋，一條長489m，一條長670m，呈東西方向布置，連接材料加工場和基坑施工現(xiàn)場。每座鋼棧橋上鋪設4條鐵軌，其中中間設置2處變軌，并配備8臺“小火車”，每臺“小火車”最大載重30t。這樣，通過“小火車”把材料從材料加工場運輸?shù)剿栉恢?，再由塔機直接調運到作業(yè)面，有效解決了水平、垂直運輸?shù)膯栴}，工作效率提高了3至4倍。這是國內房屋建筑工程施工中首次使用“小火車”。

用于材料運輸?shù)匿摋蚝汀靶』疖嚒?/p>

航站樓核心區(qū)屋蓋鋼結構

世界規(guī)模最大的機場鋼網(wǎng)架安裝

2017年6月30日，北京新機場航站樓鋼結構實現(xiàn)封頂。航站樓鋼結構包括核心區(qū)和指廊兩大部分，由支撐系統(tǒng)和屋蓋鋼結構組成，形成了一個不規(guī)則的自由曲面空間，總投影面積達31.3萬m2，鋼結構總重量達到5.2萬多噸，其中航站樓核心區(qū)屋頂由6個本身較為完整穩(wěn)定的受力體系連成有機整體，總用鋼量4萬多噸，最大高差約30m，屋蓋鋼結構投影面積達18萬m2，但僅以8根C型柱為主要支撐和12個塔柱，C型柱間距達200m。整個核心區(qū)屋頂由63450根桿件和12300個球節(jié)點拼裝而成，結構復雜，施工難度極大。核心區(qū)屋頂鋼結構施工由北京城建集團承擔。

C型柱施工

C型柱及氣泡窗

鋼網(wǎng)架安裝完成

指廊鋼網(wǎng)架為不規(guī)則自由曲面，采用桁架和網(wǎng)架混合結構，最大跨度41.6m，網(wǎng)架最大高差約5m。鋼結構桿件采用圓鋼管截面和方鋼管截面，節(jié)點為相貫節(jié)點或焊接球，連接復雜，5個指廊屋面鋼網(wǎng)架一共由8472個焊接球、55267根桿件拼裝而成。指廊屋頂鋼結構施工由北京建工集團承擔。

為攻克鋼網(wǎng)架質量標準高、精度要求高、多工種多工序交叉作業(yè)協(xié)調難度高、安全管理難度大以及工期緊等方面的難題，施工單位經(jīng)過周密論證、精細模擬，按照“分區(qū)施工、分區(qū)卸載、總體合龍”原則進行，對不同分區(qū)、部位采用吊裝、滑移、提升等多種方法，應用了測量機器人定位、計算機控制液壓同步提升技術、BIM技術模擬等先進技術。通過計算機控制的液壓同步提升系統(tǒng)，平穩(wěn)地把鋼網(wǎng)架提升到指定位置，平均提升速度6～8m/h，提升精度差控制在±1mm以內。

為了確保安全，施工單位建立了鋼網(wǎng)架提升會簽制度，責任到人，對提升標準安裝、垂偏情況以及鋼絞線、液壓系統(tǒng)、電控設備、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、提升上下錨點工裝質量、焊縫、強度、穩(wěn)定性情況，現(xiàn)場供電、安全保衛(wèi)等關鍵部位、工序、程序等進行全過程檢查。僅5個指廊鋼架施工就設置了220個監(jiān)測點，對網(wǎng)架撓度、位移、空中姿態(tài)全程監(jiān)控，確保了安裝精度。最終，施工方僅用80天就完成世界規(guī)模最大的機場鋼網(wǎng)架提升，創(chuàng)造了國內外機場建設的新高度。

科技感十足的曲面屋頂

航站樓完成鋼網(wǎng)架提升安裝后，開始進入了屋面安裝階段。

北京新機場的金屬屋面既是新機場工程的亮點，也是工程的一大難點。航站樓核心區(qū)18萬m2的曲面屋面，由1個中央天窗、6條條形天窗和8個氣泡窗組成，具備綠色節(jié)能功能的屋面玻璃幕墻系統(tǒng)，需要用12800塊不同形狀和材質的玻璃拼接而成。

屋面從里到外包含了主檁托、主檁條、次檁托、次檁條、穿孔鍍鋅壓型鋼底板、防潮隔汽層、巖棉保溫層、TPO柔性防水層、鍍鋁鋅高強鋼板、裝飾板鋼龍骨和復合金屬裝飾板等11層結構，具備遮陽抗風、防水融雪等多功能系統(tǒng)。同時，曲面屋面的數(shù)萬塊玻璃都有唯一的“身份證”，整齊排列的鋁網(wǎng)根據(jù)屋面曲面變化而有不同角度，不僅可避免強烈日照，還能滿足航站樓自然采光需求。

為了保證施工質量和效率，主航站樓屋面的6個區(qū)被劃分為116個流水段，每個區(qū)指定1名總包的生產系統(tǒng)領導進行管理協(xié)調，每個流水段都有總包的管理人員進行生產、質量、安全查驗，保證精細的節(jié)點設計、精心的構件布置和精準的輪廓定位。

此外，北京新機場屋面在世界范圍內率先進行屋面構造層風揭實驗，通過實驗室模擬，航站樓屋面可抵抗17級的龍卷風；通過采用特殊的虹吸排水工藝，使屋面的防洪等級提升到了百年級的標準。

智慧工地新標桿

在機場建設中，北京城建集團積極利用先進BIM技術，結合云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)分析等技術成功開發(fā)出“精筑BIM+項目管理平臺”，運用二維碼技術將物聯(lián)網(wǎng)與BIM模型關聯(lián)，每個構件上粘貼包含各種信息的二維碼，搭建新機場智慧工地信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了新機場工地勞務實名制、視頻安防全監(jiān)控、塔吊監(jiān)控防碰撞、污水排放、混凝土溫度監(jiān)測和鋼網(wǎng)架監(jiān)測等多種物聯(lián)監(jiān)測手段，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、綜合預警。

在新機場航站樓復雜結構工程中，數(shù)字化的結構測量定位數(shù)字模型、永久設置在結構構件上的測量觀測點、利用多臺測量機器人布設全方位施工測量控制網(wǎng)技術、基于三維激光掃描、無人機攝影測量等先進測控手段，對主體結構施工和鋼結構施工進行高精度測控。通過BIM三維建模，完美模擬了新機場隔震支座安裝、鋼結構C型柱支撐等世界級技術難題，為高質量、高效率施工奠定了堅實基礎。

這些以信息技術為先導的現(xiàn)代化的管理手段，大幅度提升工程管理水平和建設質量，使得工程從深化設計到方案模擬、從工程進度到經(jīng)營管理等各個方面都受到了信息化、智能化管控，實現(xiàn)了智慧建造，打造了國內智慧工地的新標桿。

根據(jù)工程規(guī)劃，2018年12月，新機場將實現(xiàn)主體工程完工，2019年7月全部工程竣工，并于10月試運行。目前，106個機電系統(tǒng)、60萬m2裝修工程正在逐步推進中。