航母機場設(shè)計概述

王曉鵬

(中國建筑西北設(shè)計研究院有限公司，西安 710018)

1 引言

目前，我國的鐵路里程已成為世界第一，但民用機場的數(shù)量和分布密度還遠遠比不上發(fā)達國家，我國機場建設(shè)還有很大的發(fā)展空間。在機場建設(shè)和使用中的問題還很多，所以很有必要多研究關(guān)于機場的創(chuàng)新設(shè)計問題。例如，如何解決機場與汽車及軌道交通之間的快速換乘問題，如何解決機場占用大量平地問題，如何解決遠機位登機問題，等等。本文闡釋航母機場及擺渡空橋等概念，試圖分析解決目前機場設(shè)計中所遇到的部分問題。

2 航母機場概述

“航母機場”是把航空母艦的原理運用到城市的民航機場或其他機場設(shè)計中，運用整合機場航站樓等建筑物的辦法擴大航站樓屋面面積，使屋面可以像航空母艦甲板一樣可作為機場跑道或停機坪使用。這樣既可以節(jié)約大量土地，降低建設(shè)成本，又能縮短候機室與跑道或停機坪的距離，方便機場管理及乘客乘降。

擺渡空橋指可以像擺渡車一樣移動的登機空橋，它既可用到目前傳統(tǒng)的機場，也可與航母機場配合使用。擺渡空橋兩端或一端設(shè)軟接口，乘客進入空橋后，空橋與候機樓脫離并封閉，駛向目標飛機，通過升降調(diào)整與飛機艙門對接后打開，乘客進入飛機。下飛機的乘客同樣可以用擺渡空橋轉(zhuǎn)運，而不需要飛機滑行到航站樓空橋處[1]。擺渡空橋也可以設(shè)計為巴士與空橋合為一體的雙層結(jié)構(gòu)，這樣可以縮小其投影面積，降低重心增加穩(wěn)定性。

3 航母機場的可行性

圖1是1923年拍攝的意大利都靈屋頂卡丁車比賽照片，那時候人們已經(jīng)可以在建筑物屋頂修建馬路用作汽車賽道了。按照前人的思路，在航站樓頂建設(shè)飛機跑道應(yīng)該也不算什么大膽創(chuàng)新設(shè)計。加上世界上航空母艦的建造經(jīng)驗和技術(shù)已經(jīng)積累了幾十年，這對航母機場的實現(xiàn)是一個很有力的保障。實際上，目前世界已經(jīng)有很多填海造陸[2]的機場，跑道邊就是大海，與航母類似。還有些機場建在山頂，跑道幾側(cè)臨空，都不影響機場的運行。這些實例都是航母機場可行性的有力證明。另外，航站樓的面積也是支撐航母機場可行性的主要條件。一般大型機場跑道長度超過3 km，而很多航站樓加上指廊的長度均超過3 km，如果按“以公共交通為導(dǎo)向的城市發(fā)展模式”(Transit-Oriented Development，TOD）理念把周邊換乘中心、酒店、商業(yè)、辦公等整合進航站樓，體量更是驚人。北京首都機場，建成于2008年的T3 航站樓直線長度就超過了機場跑道，更不用說剛新建的大興機場了。而且這兩個機場航站樓還沒有像上海虹橋機場一樣把整體的汽車站火車站整合進來。目前，大部分機場由于進深較大，會在屋面設(shè)計采光口和通風排煙口等，這些采光通風等設(shè)施如何在航母機場設(shè)置呢？ 筆者認為，設(shè)計實施難度不大。機場跑道兩側(cè)一般都有大片草坪，這些草坪的主要作用就是讓跑道之間或跑道與滑行道、停機坪之間有一定的安全距離，也可稱之為隔離帶，同時也有改善環(huán)境、滯留雨水等生態(tài)功能，但也有缺點，如它會引來飛鳥，給飛機起降帶來風險。在航母機場設(shè)計中，這些隔離帶位置就可以布置下層空間的采光頂和通風排煙口，甚至可以局部下凹安裝一些設(shè)備。

4 機場航站樓屋頂設(shè)跑道停機坪的優(yōu)點

航母機場的第一大優(yōu)勢就是節(jié)省用地。機場的占地面積是驚人的，如西安咸陽機場核心區(qū)就有35 km2，而西安市城墻內(nèi)的面積也就12 km2左右，而這12 km2仍然居住著幾十萬人，光里面的景點一天也看不完，更不要說眾多商場、影劇院、賓館、飯店、學校等。由此可以想象35 km2面積的大小，這也是現(xiàn)在的機場都離城市較遠的主要原因。而北京大興機場占地面積更是達到了驚人的150 km2。如果把建筑群建在跑道或停機坪下方，就可以節(jié)省出建筑物的占地，減小機場的總占地面積。占地面積的縮小不但能節(jié)地環(huán)保、節(jié)省投資，便于維護管理，縮短消防撲救時間，還能為機場的選址提供更多可能。同時，建筑物屋頂與跑道停機坪合二為一，比二者分開建造也能節(jié)省很多開支。目前，機場航站樓屋面的設(shè)計被稱為第五立面設(shè)計。設(shè)計師及評標各方對屋面的造型和美觀程度都極其看重，要求也很高，甚至超過了對航站樓外立面的要求。為什么會這樣？ 原因就是機場面積都很大，所以屋面面積一般都遠超立面面積，當評委看渲染圖和模型時，映入眼簾的幾乎全是巨大的屋面。屋面越重要造價就越高，造價高面積大所引起的后期維護費用自然也不會低。所以航母機場把屋頂與跑道停機坪合二為一就相當于省去了航站樓原屋面的費用，設(shè)計師也不用再為第五立面絞盡腦汁了?？赡苡腥藭臎]有了連綿起伏的屋面會不會使航站樓缺乏美感，筆者認為毫無影響。平屋面的建筑經(jīng)典比比皆是，如人民大會堂、毛主席紀念堂，況且第五立面設(shè)計和評判又被稱為上帝視角，建成后絕大多數(shù)情況下很難被使用者看到，為此耗費巨資實在是浪費。另外，設(shè)計在建筑物屋頂上的機場跑道停機坪更開闊，周圍沒有了眾多的建筑等障礙物，使用起來更方便更安全。航母機場如果建在海上，除了像陸地機場一樣可以與公路、軌道交通相連，還可以與輪船實現(xiàn)零距離無傘換乘[3]。

5 航母機場的設(shè)計思路

5.1 海面航母機場設(shè)計

有些沿海城市地形崎嶇或土地昂貴，在陸地找一大片平整的用地來建造機場難度很大，在淺海區(qū)域填海造地不但技術(shù)可行，投資也可以接受，是一種不錯的選擇。目前，世界上填海造陸技術(shù)已非常成熟。如荷蘭正在推廣水上城市設(shè)計建造，它的國土面積中20%都是填海造陸。我國填海造地的工程成就也不少，如上海浦東填海面積已超過130 km2，其中浦東機場填海造地面積就有幾十平方千米。目前，世界上填海造陸建成的民用機場有日本大阪關(guān)西機場、澳門國際機場、香港國際機場等十多個，還有很多軍用機場。一般的填海機場都是用砂土等在七八米深的淺海中填出一片陸地，然后在這塊陸地上再建跑道、停機坪、航站樓、停車庫、停機庫等。這種建造方法的缺點是材料用量大、砂土容易流失、路基地基容易下沉等。而航母機場不用填海，只是在海上建一座建筑。這座建筑可以全部位于海面上，也可以部分在海面下部分在海面上。建筑可以直接與陸地連接，也可以通過橋梁或海底隧道與陸地連接。社會車、出租車、公交車、長途車、地鐵、火車均可接入，布置在航母機場各層。

屋頂可僅布置跑道，也可以布置跑道和停機坪，還可以局部升起作為候機樓使用。屋頂僅布置跑道的設(shè)計可以減少機場投影面積，降低海底基礎(chǔ)造價和對海洋生態(tài)的影響，停機坪及候機樓可以設(shè)計在屋面下一層，帶屋頂?shù)耐C坪可為飛機及機身外工作人員消除日曬雨淋的不利影響，飛機可以像航母機庫的進出方式一樣通過電梯在跑道層和停機坪層之間上下運行，也可以設(shè)計為坡道與電梯相結(jié)合的雙保險模式。如果跑道停機坪均在屋面，則有多種設(shè)計方案。一種方案是在航母機場屋面設(shè)計跑道、停機坪和凸出屋面的候機室，乘客登機和到港的方式和目前大多數(shù)機場類似，但它的優(yōu)點是候機室周邊均可布置登機空橋，不像目前常見的機場那樣候機室或指廊最多只能三面布置空橋。例如，大興機場之所以設(shè)計為放射狀指廊，就是為了在減少乘客步行距離的同時盡量增加可布置空橋近機位的港灣岸線長度，但它伸出的5 個指廊只有3個指廊可以在3 面全部布置空橋，另外兩個指廊均只能在兩面布置，因為這兩個指廊的另一個長邊外設(shè)計的是陸側(cè)車道邊。而航母機場不存在這個問題，如果大興機場按航母機場理念設(shè)計，在保持目前的造型不變的情況下，可以設(shè)計為6 個指廊，而且6 個指廊均可3 面臨空，布置近機位，也就是這6 個指廊外立面外側(cè)均為空側(cè)，車道邊等陸側(cè)設(shè)施在停機坪的下一層。假設(shè)按此方案設(shè)計，在布置與目前已實施方案相同數(shù)量近機位的情況下，航母機場方案6 個指廊的伸出長度肯定比目前大興機場指廊的長度要更短，旅客乘降機行走距離也就更短。航母機場跑道停機坪均設(shè)計在屋面的另一種方案如下：如果屋面面積有限，則只設(shè)計空橋凸出屋面，候機室等布置在下一層，出發(fā)乘客通過電梯上到空橋登機，到達乘客下機通過空橋電梯下至到達廳。還有一種方案就是運用擺渡空橋乘降機，登機乘客從候機室進入擺渡空橋，擺渡空橋通過升降機升至停機坪后駛向目標飛機讓乘客登機； 到港乘客從飛機進入擺渡空橋，駛?cè)肷禉C后下至到達廳落客。

5.2 平地航母機場設(shè)計

在一塊平整的陸地上設(shè)計航母機場的主要優(yōu)點是節(jié)地，同時還有一個優(yōu)點，就是可以在機場下方保留原用地上的公路鐵路，或者新建公路甚至鐵路橫穿機場，降低機場對用地周圍交通的影響，縫合幾千米長跑道對城鄉(xiāng)環(huán)境的割裂。平地航母機場的其他設(shè)計方法與海面上的航母機場類似，只是可以在跑道一端或兩端設(shè)計與地面相通的坡道，一方面能讓飛機上下通行，另一方面也可以用于跑道的安全緩沖。

5.3 坡地航母機場設(shè)計

機場用地面積較大，找一塊足夠大的平地對很多城市來說都非易事，大多數(shù)用地都不是太平整甚至坡度很大。目前，在坡地甚至山地建機場的設(shè)計方法都是先把場地整平，然后再在平地上修筑跑道停機坪，豎起形象高大而醒目的航站樓及其他配套建筑。這種做法的缺點是土方量極大，對環(huán)境的影響及破壞也隨之加大。如果采用航母機場的設(shè)計手法，則可以不用找平地，更不用平整場地，因為航母機場可以把整個機場設(shè)計為一個建筑物，這個建筑物可以依山就勢而建，它的首層可以根據(jù)地形設(shè)計在不同標高，各段的層數(shù)可以不同，只需要把它們的屋面設(shè)計在同一標高并且連為一體即可。這個連為一體的大屋面就是跑道和停機坪的場地，屋面下可以是建筑也可以是公路、鐵路甚至是綠化、水面等。對于一些建筑物總面積較小的機場，也可把跑道設(shè)計在常規(guī)平整的地面上，而僅將停機坪在建筑屋面設(shè)置。

6 結(jié)語

在機場航站樓等建筑物屋頂布設(shè)跑道停機坪的航母機場設(shè)計方法可以節(jié)省大面積土地，也能減少大量土方工程，還能降低目前航站樓及配套建筑屋面的造價，為機場選址提供了更多的可能性，也為機場擴建提供了既節(jié)地又省錢的可選方案。在我國大力發(fā)展和普及機場的今天，如果航母機場設(shè)計能夠推廣使用，必將為各地航空業(yè)的快速實施落地做出很大貢獻。