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凤出东方 凰鸣四海——北京大兴国际机场航站楼核心区建设侧记 文/图 特约通讯员 宋正亮 刘时新世界最大综合交通枢纽、世界首座“双进双出”式航站楼、世界首座高铁下穿的航站楼……初步统计,北京大兴国际机场已经创造了40余个国际、国内第一。英国《卫报》更是将其评为“新世界七大奇迹”之首。
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航站楼中心区域形成的无柱空间,可以完整的放下一个“水立方”
航站楼顶上的屋面网架,用钢量接近国家体育场“鸟巢”
金色的五条指廊由航站楼中心辐射而出,宛如一只金凤凰航站楼机电系统建设引入众多“黑科技”,从电器、水系统到空调系统都实现了智能化
9月25日,随着**总书记宣布“北京大兴国际机场正式投运”,“金凤凰”展翅腾空,一飞冲天!
自2014年12月26日破土动工,北京大兴国际机场的建设者们用时仅仅3年9个月,就攻克多项技术难关,为破解机场建设的世界级难题,交上了一份完美的“中国答卷”。
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不到4年工期,完成这样的世界级挑战,一个个建设难题,等着建设者们去攻克……
寒冷的冬季,航站楼屋面结了一层白霜,滑的可以“溜冰”……
“中国速度”惊世界
北京城建集团承建的航站楼核心区,是北京大兴国际机场建设中设计最先进、结构最复杂、施工难度最大的部位。航站楼核心区,即机场航站楼主体部分,总建筑面积约60万平方米,其地下设立的轨道交通站规模相当于“北京站”并有高铁穿行,中心区域形成的无柱空间可以完整地放下一个“水立方”,顶上的屋面网架用钢量接近“鸟巢”。
不到4年工期,完成这样的世界级挑战,一个个建设难题,等着建设者们去攻克。
2015年9月26日,北京大兴国际机场航站楼破土动工。航站楼基坑区域的地质情况较差,属河流冲积平原。因为高铁要穿过航站楼,对地基要求特别高,正式荷载加上去之后桩基沉降不能超过5毫米。基坑施工的
工期只有5个月时间。
建设单位需要在寒冬中,完成超过250万立方米的土方挖运、近一万根的打桩任务。而常规作业下,一台钻机一天最多完成2.5根40米长的基础桩。按照这个速度,根本不可能按期完成施工任务。
大兴机场建设副总指挥李建华需要带领团队开始了超常规作业。施工现场,建设者日以继夜,每天500多台设备同时施工。最终,提前19天完成了桩基工程,并且没有出现任何安全问题,质量全部达到世界先进水平,打赢了航站楼建设的第一战。
接下来,等着建设单位的是航站楼功能性封顶封围的考验。主航站楼的屋面面积相当于25个标准足球场,由13个构造层组成的新型复合屋面体系,安装工序多达18道。单是其中的屋面支撑系统,就得安装10万多个主次梁托、5.7万多根主次钢梁,
主次钢梁首尾相接长达300多公里;屋顶要安装的8000多块玻璃,每一块都不一样……
寒冷的冬季,航站楼屋面结了一层白霜,滑得可以“溜冰”。每天早上6点,李建华就会和项目人员一同,抓着绳子爬到屋面,在玻璃上“攀岩”,检查屋面施工的进度和质量。
在艰苦卓绝的航站楼建设中,北京城建集团创造了令全球业界惊叹的“中国速度”:提前两天完成功能性封顶封围目标,每个月浇筑的混凝土可以建造出25栋18层高的大楼,10个月所绑扎的钢筋量可以建造30座埃菲尔铁塔,提前12天完成主体结构封顶……
主航站楼拥有世界最大的单块混凝土楼板,其东西向513米,南北向411米,可以放下国家体育场“鸟巢”,如何把材料高效运进这么大的平面成了巨大难题。如果采用传统的塔吊运输方法,需要接力倒运三到四次才能
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运到最中间部位,不仅运量小、耗时长,还会出现8000多工人等材料的局面,将严重影响工期。为了解决超长超宽平面的材料运输难题,李建华提出“修桥”。
经过3个多月的紧张施工,用钢近2500吨、总长超过1100米的两座钢栈桥,如同飞龙横亘在主航站楼施工现场,中国房屋建筑领域首创的钢栈桥正式通车。在工程人员的遥控操作下,4辆两米多宽、十多米长的小火车徐徐启动并加速,最终以40米/分钟的速度稳定运行。
工效整整提高了4倍,在10个月内建完整个主体工程,相当于每个月完成25座18层高楼。高峰时,每天就要完成一座18层高楼的建筑量。在不到3个月时间,完成了屋顶的安装,各种力学结构指标完全达标。
该项工程在今年获得了中国钢结构大奖。
建筑信息模型)技术,是推动建筑业信息化的重要力量。原国家住建委在《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中,把其列为重点推广的五大信息技术之首。作为最早开始“吃螃蟹”的企业之一,北京城建集团在建造鸟巢时就开始使用BIM技术,但在北京大兴国际机场项目,从土建到机电安装等施工阶段全过程、全方位的大规模应用,还属第一次。
2015年9月,桩基工程开工伊始,项目就组建了40多人的BIM工作室。大家边干边学,在3个月里吃透了6000多张设计图,建造的三维模型以及施工模拟等在攻克隔震层、钢结构等世界难题中发挥了不可替代的作用;搭建的BIM5D管理平台,以及与物联网、云计算、大数据技术等融合打造的智慧建造物联网管理信息平台,贯穿于安全、商务、质量等管理的全过程,大大提升了项目管理的集约、高效、精准化水平。
在项目BIM工作室,工程师刘计宅负责操作两台电脑,一台屏幕上显示着密密麻麻
在北京大兴国际机场
这样的超级项目,从土建到机电安装等施工阶段,全过程、全方位大规模应用BIM技术,前无仅有
BIM应用大规模
BIM(Building Information Modeling,
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航站楼及配套设施总面积超过140万平方米,相当于首都国际机场T1、T2、T3面积之和
的数字,另一台屏幕上是一个L形的三维模型,里面整齐排布着五颜六色的管线。
“这个L形的模型是负责供暖的热交换站机房,看似不大,却包含了2531根管段、近3000米管道,建模用了近一个月时间。这种时间花费是值得的。”刘计宅说,“通过BIM技术对机电进行深化设计,我们不仅解决了这个机房内部管线交叉碰撞问题,还节省了近300平方米的安装空间。”
在机电工程中, BIM被全方位应用于深化设计中。庞大复杂的航站楼核心区机电工程,需要刘计宅他们画出10多万个部件,建立毫米级的精细族库,在三维模型中模拟出108个系统的机电管线。由于设计图常常只包含单个系统,当根据设计图把这些系统放在同一模型时,各种管线便会不可避免地交叉重叠、形成碰撞,若是解决不好,现场施工将返工不断。
机房实行智能化、工业化生产和现场装配,空间节约了一半,安装质量却更高,安全也更有保障;施工现场声、光、粉尘等污染大量减少,“零污染”由想象逐渐变成现实;每一个设备和构件都有了“二维码”,扫一
扫便知道“前世今生”,后期运维大为受益……
虽然BIM技术可以优化管线,但却无法避免穿越隔震层。高铁和城铁进入航站楼在世界上是第一次,解决高铁经过时的震动问题不是简单地隔振加橡胶垫。大兴国际机场用了世界上最多的隔振垫。为了解决列车运行过程中对机电系统的影响,历经无数次的研究与论证,项目技术团队进行了样板实验,探索出安装“隔震变形补偿单元”的解决办法,并正策划申报十余项发明专利。减隔震解决后,为了让旅客换乘舒适,在建筑装饰方面,也用了大量减隔震措施。
臂般粗的电缆,总长度超过1800公里的电缆电线从这里遍布至航站楼的各个角落,长度相当于北京到广州的直线距离。
作为全球首座双层出发到达的航站楼,意味着最难的机电深化设计——航站楼双层出发双层到达的设计带来了国内规模最大的行李系统。从地下一直穿行到地上4层的行李系统,严重挤占了机电安装空间,使其平面面积缩减了三分之一,再加上公共空间吊顶高度的控制,机电管线可以垂直排布的高度大为受限。
作为全球最大单体机场航站楼,意味着最复杂的机电安装——涉及电气、暖通、给排水、消防等108套机电系统,需安装24.7万台设备、541间机房、1800千米的电缆电线、近73个标准足球场面积的风管、百万数量级接口……
作为全球最先进的航站楼,意味着最先进的机电设备和技术——在核心区巨大的公共空间里,空调水最低温能达到4.5度,比常规空调要低10余度;出风口风速最高达30米/秒,是常规空调的6倍。同时,旅客公共区大面积应用辐射供冷原理的冷辐射空调,实现了常温不凝露和覆盖更大建筑高度的效果,让人如沐浴阳光一
机电用上黑科技
机电被称为建筑的“经脉”,不仅赋予建筑以“生命”,让其有了“心跳”和“感觉”。为了保证旅客在大兴机场航站楼有舒适愉悦的体验,北京城建集团把众多“黑科技”引入机电系统建设,从电器、水系统到空调系统都实现了智能化。
整个机电系统有108个大的系统,机电管线安装非常规整。航站楼核心区的电缆放置间放着上下整齐排列9层的钢架,上面安放着无数根手
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样舒服,其安装规模也为全国罕见。
航站楼照明系统是世界上首例大体量智能照明系统,航站楼的照明系统进行了系统性设计,白天基本不用开灯,使用自然光照明。在核心区屋面,安装3000盏LED节能灯,每盏灯都加入芯片,进行整体操控。
照明还能根据人的需求调控亮度和开关,比如人体感性器、震动控制、温度控制等,真正实现智能照明。而在首都机场T3航站楼,同样面积的屋面需安装灯具2万盏,但只能分片区调控。采用新设备、新技术,引领中国机场建设、打造全球空港标杆,这也是机电工程的使命。为此,每个设备,都需质量上乘;每个接口,都需严丝合缝;每名工匠,都需极具耐心。
除照明系统外,还采取了自然采光,将节能与科技达到统一。航站楼屋顶覆盖了超过8000块双层玻璃,中间安装了统一东西向排列的遮阳网,这样的精心设计能最大限度的利用自然光线,同时还有遮阳的效果。而为了让旅客感受到更开阔的室内空间,航站楼巨大的屋顶完全是由8根巨大的C型柱支撑起来,造型如同一朵朵向上盛开的喇叭花,也可以通过开口造型实现自然采光。
作为全球首座高铁从地下穿行的航站楼,意味着最大体量的机电抗震——在航站楼地下,为解决高铁穿行带来的巨大震动,安装了1152套隔震支座,规模为全球之最。而机电管线要穿越隔震层,就面临最大600毫米
位移量的挑战,意味着坚硬的钢管要能如柔软的橡胶一样,左右扭曲。这样的位移量,是国内在机电安装中遇到的最大位移量;所涉及的机电抗震,是世界范围内体量最大、技术最复杂的机电抗震技术。
上榜“世界新奇迹”
北京大兴国际机场项目,这是一座挑战世界建造难度的超级工程。在英国《卫报》评选的“新世界七大奇迹”榜单上,位列榜首。大兴机场建成后将成为引领中国综合交通发展的新枢纽、驱动京津冀协同发展的新引擎,可谓史无前例、举世瞩目。
北京城建集团也成功拿下两项“世界之最”:世界上单体建筑面积最大的航站楼,也
是世界施工技术难度最大的航站楼。
北京大兴国际航站楼及配套设施的总面积已超过140万平方米,相当于首都国际机场T1、T2、T3三座航站楼面积之和,其运营初期年旅客吞吐量为4500万人次、远期将达到1亿人次。
面对施工技术复杂、综合设施独特全球罕见的大型航站楼,北京城建集团融合国际领先技术水平和管理方法,将新兴信息技术与先进工程建造技术有机融合,开发和应用了北京新机场智慧工地信息化管理平台,集成BIM技术和BIM5D系统、劳务管理、人脸识别、曲臂登高车应用、精细化测量、资料管理、OA平台、安全管控平台、环境监控、塔机监控、视频监控、智能温度监控等功能。
成功运营的北京大兴国际机场,能够有效辐射北京、河北廊坊和天津的位置上。由此将形成了一个面积约150平方公里的临空经济区域,既可以服务北京南部,又可以配套雄安新区,同时辐射京津冀。随着京津冀机场功能的调整,首都国际机场与大兴国际机场明确分工,未来仅大兴国际机场自身,市场潜力就还可以进一步开发。
而今,披上“彩衣”的航站楼宛如金凤,让人们为其宏伟而叹服;来自世界各地的人们由此能飞进这座新国门、飞向天涯海角……编辑/戎文华
这是一座挑战世界建造难度的超级工程。未来,将成为引领中国综合交通发展的新枢纽、驱动京津冀协同发展的新引擎。作为建设方,北京城建集团拿下两项世界‘之最’:世界上单体建筑面积最大的航站楼;世界施工技术难度最大的航站楼。
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