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        從“地下”飛向未來 —中建一局“筑造”青島新機(jī)場紀(jì)實(shí)

        2018-03-21 01:50:02趙美涵
        建筑 2018年5期
        關(guān)鍵詞:航站樓臺車青島

        文 / 趙美涵

        青島,面海而生,奔向大海,正在用自己的實(shí)力,在更為寬闊的世界經(jīng)濟(jì)地圖上,在中國經(jīng)濟(jì)的新版圖上,劃出一抹強(qiáng)壯的藍(lán)色。

        被譽(yù)為“山東快速鐵路網(wǎng)脊梁骨”的濟(jì)青高鐵全長308公里,年運(yùn)送客流10000萬人次。橫貫青島東西的地鐵8號線,串連青島四區(qū)一市,高峰客流每小時(shí)高達(dá)5610人次。2017年11月30日,它們通過全國首個(gè)集高鐵、地鐵于一體的零換乘綜合交通中心在青島新機(jī)場完美穿越。

        穿越的背后是中建一局工程師們兩年多時(shí)間的辛勞和汗水。他們克服重重困難,創(chuàng)造了多項(xiàng)中國之最,打通了青島新機(jī)場地下交通網(wǎng)絡(luò),使“地下”成為新機(jī)場飛向未來的“新起點(diǎn)”。

        630個(gè)“樹根”和260只“眼睛”

        青島新機(jī)場五指廊造型的航站樓宛如一只海星。中建一局建設(shè)的高鐵地鐵隧道將精準(zhǔn)地從“海星”腹部中軸線穿過,旅客從距離地上20米的高鐵站下車,步行80米即可到達(dá)機(jī)場出發(fā)大廳,實(shí)現(xiàn)新機(jī)場與軌道交通間的“零換乘”。

        在國家民航“十二五”規(guī)劃中,占地30.66平方公里的青島新機(jī)場,年旅客吞吐量3500萬人次,貨郵吞吐量50萬噸,飛機(jī)起降29.8萬架次。2015年6月24日,汪大綏、傅學(xué)怡等全國知名設(shè)計(jì)大師在機(jī)場指揮部論證“穿越方案”時(shí),認(rèn)定青島新機(jī)場項(xiàng)目“在國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中史無前例,且無經(jīng)驗(yàn)可循,完美穿越絕非易事”。此后,前往新機(jī)場調(diào)研的數(shù)十名國內(nèi)外專家學(xué)者都給出了同樣的結(jié)論。

        為什么穿越如此之難?與穿越段連接的是北側(cè)咽喉區(qū),根據(jù)設(shè)計(jì)要求,自北向南,高鐵隧道由北側(cè)咽喉區(qū)的1條隧道逐步變?yōu)?條隧道,地鐵隧道由2條隧道漸變?yōu)?條隧道,連接轉(zhuǎn)換工程結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,而且四條隧道間還分布著承載航站樓部分主體結(jié)構(gòu)重量的900根工程樁,以及三條軸線的航站樓柱連墻結(jié)構(gòu),其中距離隧道最近的航站樓結(jié)構(gòu)僅有53公分,交叉施工難度非常大。項(xiàng)目經(jīng)理高杰解釋道:“穿越區(qū)的900根航站樓工程樁,其中有300根要扮演基坑圍護(hù)樁的角色,共用樁水平位移的精度要求從5公分提高到2公分以內(nèi)”。

        毫無疑問,4條240米長的高鐵地鐵下穿隧道直接關(guān)系到航站樓最后的封頂時(shí)間,成為新機(jī)場建設(shè)的核心工程。

        青島新機(jī)場綜合交通中心及停車樓工程效果圖

        一波未平一波又起,項(xiàng)目通過前期地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn),穿越段的土質(zhì)內(nèi)部含有極易引發(fā)膨脹的親水物質(zhì),一旦吸收過多的水分,親水物質(zhì)就會膨脹,對圍護(hù)及隧道主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擠壓?!?、9月份的青島正是雨水多的時(shí)候,我們不下雨的時(shí)候拼命搶工,下雨的時(shí)候只能干瞪眼,像小媳婦似地在工期和天氣間受著夾板氣”,高杰有著東北人特有的幽默和爽朗。

        面對高鐵地鐵穿越區(qū)240米長、80米寬、20米深的超大、超深基坑,為了保證基坑整體受力穩(wěn)定及樁體水平位移控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),中建一局的工程師們從樁基開始改變。工程師在240米長的基坑兩側(cè)澆筑了630根直徑1.2米深18米雙排混凝土樁基,并用4.5米寬的混凝土連接板將630根樁基連接成一個(gè)牢固的整體,其連接板的寬度是同類型的3倍。樁基像大樹的根系一樣牢牢扎根地下,支撐起隧道上方的整個(gè)建筑。

        “我相信,在未來的100年時(shí)間里,這座地下建筑都不會被自然環(huán)境所改變?!备呓茏孕诺卣f。同時(shí),工程師們在基坑內(nèi)每隔15米的地方安放了“眼睛”,遍布基坑的260個(gè)智能傳感器,能夠24小時(shí)自主監(jiān)測樁身內(nèi)力、混凝土支撐、鋼支撐軸力變化以及膨脹泥巖含水量,實(shí)時(shí)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋到連接“眼睛”的智能“大腦”上,通過數(shù)據(jù)分析,監(jiān)測基坑與隧道結(jié)構(gòu)隨時(shí)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。

        一直與時(shí)間賽跑的中建一局建設(shè)者用8200噸鋼筋(相當(dāng)于一座埃菲爾鐵塔重量)、14萬立方米混凝土(相當(dāng)于20座33層高層住宅混凝土用量),用120天的時(shí)間打造4條鋼鐵長龍,結(jié)構(gòu)誤差不超過2毫米,刷新了中國高鐵地鐵同時(shí)建設(shè)的新紀(jì)錄。

        “智造”353米隧道

        時(shí)速350km/h的列車通過353米的隧道時(shí)間只有3.6秒,列車上的乘客不會知道,為了這3.6秒,中建一局的工程師們付出了怎樣的努力。

        機(jī)場封頂澆筑

        353米高鐵北側(cè)咽喉區(qū)最初被設(shè)計(jì)成喇叭的形狀,像一個(gè)膨脹螺絲釘一樣鑲嵌在地下。“這意味著全長353米的明挖隧道每一米的斷面尺寸都不同,如果采用傳統(tǒng)方法,至少需要1年以上的時(shí)間,可事實(shí)上咽喉區(qū)的工期僅有3個(gè)月,我們唯一能做的就是不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案?!表?xiàng)目總工劉剛說。

        工程師與設(shè)計(jì)師開始頻繁溝通,在保證結(jié)構(gòu)限界尺寸的前提下,綜合考慮聲學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、四電等因素,不斷整合斷面形式和種類,最終將高鐵咽喉區(qū)調(diào)整為9個(gè)變斷面。

        但這一切仍不簡單,353米的高鐵隧道有9個(gè)變斷面,在中國,這是唯一一個(gè)!9個(gè)變斷面最大截面寬度為24.7米,高度為19米,相當(dāng)于6層住宅樓的高度,與最小截面高度差達(dá)7米,結(jié)構(gòu)單元多、接縫多,節(jié)點(diǎn)施工難度大,變斷面轉(zhuǎn)換連接工程十分復(fù)雜。

        “對于建設(shè)者來說,我們不僅要考慮兩個(gè)相鄰變斷面如何連接的問題,而且要考慮整條隧道的承載力”,根據(jù)設(shè)計(jì),隧道咽喉區(qū)位于機(jī)場停機(jī)坪正下方,最大空客380波音747飛機(jī)的自重及滑行沖擊荷載高達(dá)700噸,為達(dá)到強(qiáng)度,隧道底板、側(cè)墻、頂板的厚度分別是普通房建結(jié)構(gòu)厚度的10倍。“這意味著鋼筋、混凝土的用量十分龐大?!钡哞F地鐵并行段施工的兩個(gè)基坑最近距離僅為7米,只有一條5米寬單進(jìn)單出的施工便道,材料加工及堆放場地極為狹小,在這樣的環(huán)境下,一般吊裝設(shè)備很難進(jìn)行作業(yè)。

        要解決這一系列的難題,必須放棄傳統(tǒng)側(cè)墻大鋼模+架體支撐的模板體系,工程師們想到了臺車,臺車在現(xiàn)場可以最大化地穿插施工,能夠有效解決結(jié)構(gòu)變化多、施工場地少的難題,“其實(shí)臺車在國內(nèi)隧道施工中不罕見,一個(gè)變斷面的隧道用一輛臺車即可打通,但問題在于,353米的隧道有9個(gè)變斷面,相當(dāng)于施工了9條隧道,我們總不能用9部臺車吧?”劉剛頗為無奈。

        怎樣讓臺車適應(yīng)9個(gè)變斷面的隧道施工?在一個(gè)月時(shí)間里,工程師經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和調(diào)整,成功研制出國內(nèi)第一臺能夠應(yīng)用9個(gè)變斷面的臺車。這輛臺車通過電機(jī)牽引可以自行行走,通過液壓智能定位鋼模板的位置,通過簡單的改裝就可以適應(yīng)多個(gè)變斷面,原本需要300名工人10天才能完成的一個(gè)斷面的架體搭設(shè)、鋼筋綁扎和混凝土澆筑任務(wù),一輛臺車5天便可以完成,節(jié)省了勞動(dòng)力及周轉(zhuǎn)材料投入,極大提高了施工速度。

        5個(gè)月打磨6平方米“混凝土”

        在陽光的照射下,航站樓正南方的機(jī)場綜合交通中心(GTC)的灰色外墻散發(fā)出素雅、高貴的氣質(zhì)。

        這個(gè)由中建一局建設(shè)的交通中心創(chuàng)造了兩個(gè)中國之最,即國內(nèi)首個(gè)集高鐵、地鐵、高速路、機(jī)場等多種方式于一體的綜合交通中心(GTC),國內(nèi)首例將370米預(yù)制清水混凝土裝飾掛板應(yīng)用于幕墻裝飾中的工程。

        4公里外的預(yù)制構(gòu)件加工廠里,數(shù)十名工人正在打磨一塊塊長3米、寬2米的清水混凝土模具,以高錳鋼板為原材料加工而成的模具是普通鋼模具硬度的1.73倍,而一個(gè)工人通常需要7天才能將模具打磨得如鏡子般光滑。

        這是保證清水混凝土外觀平整光滑、色澤均勻的必要步驟之一。但,這僅僅邁出了萬里長征的第一步。

        看似簡單的混凝土施工工藝極為復(fù)雜,從材料的篩選配比,到蒸汽養(yǎng)護(hù)的溫度,所有看似不經(jīng)意的細(xì)節(jié),都決定著成品的最終效果。入模澆筑之后的混凝土需要放進(jìn)特制的儀器中進(jìn)行長達(dá)12個(gè)小時(shí)的蒸汽養(yǎng)護(hù),機(jī)器會根據(jù)混凝土產(chǎn)生的水化熱比自動(dòng)調(diào)節(jié)氣溫,確?;炷恋挠捕群唾|(zhì)感。劉剛指著堆積如山的試驗(yàn)廢料說,“5個(gè)月內(nèi),我們進(jìn)行了上千次的配合比和溫度試驗(yàn),大沽河上中下游的沙子分批被我們帶回來‘蒸桑拿’,寧可多做一次,也不愿意錯(cuò)過一次?!?/p>

        2017年11月1日,351塊、每塊重達(dá)3噸的清水混凝土掛板被精確地定位在GTC外立面上,水平誤差不超過2毫米。

        在兩年的時(shí)間里,中建一局的建設(shè)者們以自己獨(dú)一無二的方式,克服了無數(shù)困難,申請了數(shù)項(xiàng)專利,完成了工程建筑史上的攀登。2018年6月,青島新機(jī)場這座集高鐵、地鐵、航空、公路于一體的現(xiàn)代化智能綜合機(jī)場將從“地下”飛向未來,它凝結(jié)了一代建設(shè)者的夢想,也必將影響幾代人的生活……

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