宋正亮　劉時新

世界最大綜合交通樞紐、世界首座“雙進(jìn)雙出”式航站樓、世界首座高鐵下穿的航站樓……

初步統(tǒng)計，北京大興國際機(jī)場已經(jīng)創(chuàng)造了40余個國際、國內(nèi)第一。英國《衛(wèi)報》更是將其評為“新世界七大奇跡”之首。

9月25日，隨著習(xí)近平總書記宣布“北京大興國際機(jī)場正式投運”，“金鳳凰”展翅騰空，一飛沖天！

自2014年12月26日破土動工，北京大興國際機(jī)場的建設(shè)者們用時僅僅3年9個月，就攻克多項技術(shù)難關(guān)，為破解機(jī)場建設(shè)的世界級難題，交上了一份完美的“中國答卷”。

“中國速度”驚世界

北京城建集團(tuán)承建的航站樓核心區(qū)，是北京大興國際機(jī)場建設(shè)中設(shè)計最先進(jìn)、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、施工難度最大的部位。航站樓核心區(qū)，即機(jī)場航站樓主體部分，總建筑面積約60萬平方米，其地下設(shè)立的軌道交通站規(guī)模相當(dāng)于“北京站”并有高鐵穿行，中心區(qū)域形成的無柱空間可以完整地放下一個“水立方”，頂上的屋面網(wǎng)架用鋼量接近“鳥巢”。

不到4年工期，完成這樣的世界級挑戰(zhàn)，一個個建設(shè)難題，等著建設(shè)者們?nèi)スタ恕?/p>

2015年9月26日，北京大興國際機(jī)場航站樓破土動工。航站樓基坑區(qū)域的地質(zhì)情況較差，屬河流沖積平原。因為高鐵要穿過航站樓，對地基要求特別高，正式荷載加上去之后樁基沉降不能超過5毫米?；邮┕さ墓て谥挥?個月時間。

建設(shè)單位需要在寒冬中，完成超過250萬立方米的土方挖運、近一萬根的打樁任務(wù)。而常規(guī)作業(yè)下，一臺鉆機(jī)一天最多完成2.5根40米長的基礎(chǔ)樁。按照這個速度，根本不可能按期完成施工任務(wù)。

大興機(jī)場建設(shè)副總指揮李建華需要帶領(lǐng)團(tuán)隊開始了超常規(guī)作業(yè)。施工現(xiàn)場，建設(shè)者日以繼夜，每天500多臺設(shè)備同時施工。最終，提前19天完成了樁基工程，并且沒有出現(xiàn)任何安全問題，質(zhì)量全部達(dá)到世界先進(jìn)水平，打贏了航站樓建設(shè)的第一戰(zhàn)。

接下來，等著建設(shè)單位的是航站樓功能性封頂封圍的考驗。主航站樓的屋面面積相當(dāng)于25個標(biāo)準(zhǔn)足球場，由13個構(gòu)造層組成的新型復(fù)合屋面體系，安裝工序多達(dá)18道。單是其中的屋面支撐系統(tǒng)，就得安裝10萬多個主次梁托、5.7萬多根主次鋼梁，主次鋼梁首尾相接長達(dá)300多公里;屋頂要安裝的8000多塊玻璃，每一塊都不一樣……

寒冷的冬季，航站樓屋面結(jié)了一層白霜，滑得可以“溜冰”。每天早上6點，李建華就會和項目人員一同，抓著繩子爬到屋面，在玻璃上“攀巖”，檢查屋面施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

在艱苦卓絕的航站樓建設(shè)中，北京城建集團(tuán)創(chuàng)造了令全球業(yè)界驚嘆的“中國速度”：提前兩天完成功能性封頂封圍目標(biāo)，每個月澆筑的混凝土可以建造出25棟18層高的大樓，10個月所綁扎的鋼筋量可以建造30座埃菲爾鐵塔，提前12天完成主體結(jié)構(gòu)封頂……

主航站樓擁有世界最大的單塊混凝土樓板，其東西向513米，南北向411米，可以放下國家體育場“鳥巢”，如何把材料高效運進(jìn)這么大的平面成了巨大難題。如果采用傳統(tǒng)的塔吊運輸方法，需要接力倒運三到四次才能運到最中間部位，不僅運量小、耗時長，還會出現(xiàn)8000多工人等材料的局面，將嚴(yán)重影響工期。為了解決超長超寬平面的材料運輸難題，李建華提出“修橋”。

經(jīng)過3個多月的緊張施工，用鋼近2500噸、總長超過1100米的兩座鋼棧橋，如同飛龍橫亙在主航站樓施工現(xiàn)場，中國房屋建筑領(lǐng)域首創(chuàng)的鋼棧橋正式通車。在工程人員的遙控操作下，4輛兩米多寬、十多米長的小火車徐徐啟動并加速，最終以40米/分鐘的速度穩(wěn)定運行。

工效整整提高了4倍，在10個月內(nèi)建完整個主體工程，相當(dāng)于每個月完成25座18層高樓。高峰時，每天就要完成一座18層高樓的建筑量。在不到3個月時間，完成了屋頂?shù)陌惭b，各種力學(xué)結(jié)構(gòu)指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)。

該項工程在今年獲得了中國鋼結(jié)構(gòu)大獎。

BIM應(yīng)用大規(guī)模

BIM （Budding Inforrnation Modeling，建筑信息模型）技術(shù)，是推動建筑業(yè)信息化的重要力量。原國家住建委在《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中，把其列為重點推廣的五大信息技術(shù)之首。作為最早開始“吃螃蟹”的企業(yè)之一，北京城建集團(tuán)在建造鳥巢時就開始使用BIM技術(shù)，但在北京大興國際機(jī)場項目，從土建到機(jī)電安裝等施工階段全過程、全方位的大規(guī)模應(yīng)用，還屬第一次。

2015年9月，樁基工程開工伊始，項目就組建了40多人的BIM工作室。大家邊干邊學(xué)，在3個月里吃透了6000多張設(shè)計圖，建造的三維模型以及施工模擬等在攻克隔震層、鋼結(jié)構(gòu)等世界難題中發(fā)揮了不可替代的作用;搭建的BIM5D管理平臺，以及與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等融合打造的智慧建造物聯(lián)網(wǎng)管理信息平臺，貫穿于安全、商務(wù)、質(zhì)量等管理的全過程，大大提升了項目管理的集約、高效、精準(zhǔn)化水平。

在項目BIM工作室，工程師劉計宅負(fù)責(zé)操作兩臺電腦，一臺屏幕上顯示著密密麻麻

在北京大興國際機(jī)場這樣的超級項目，從土建到機(jī)電安裝等施工階段，全過程、全方位大規(guī)模應(yīng)用BIM技術(shù)，前無僅有的數(shù)字，另一臺屏幕上是一個L形的三維模型，里面整齊排布著五顏六色的管線。

“這個L形的模型是負(fù)責(zé)供暖的熱交換站機(jī)房，看似不大，卻包含了2531根管段、近3000米管道，建模用了近一個月時間。這種時間花費是值得的?！眲⒂嬚f，“通過BIM技術(shù)對機(jī)電進(jìn)行深化設(shè)計，我們不僅解決了這個機(jī)房內(nèi)部管線交叉碰撞問題，還節(jié)省了近300平方米的安裝空間。”

在機(jī)電工程中，BIM被全方位應(yīng)用于深化設(shè)計中。龐大復(fù)雜的航站樓核心區(qū)機(jī)電工程，需要劉計宅他們畫出10多萬個部件，建立毫米級的精細(xì)族庫，在三維模型中模擬出108個系統(tǒng)的機(jī)電管線。由于設(shè)計圖常常只包含單個系統(tǒng)，當(dāng)根據(jù)設(shè)計圖把這些系統(tǒng)放在同一模型時，各種管線便會不可避免地交叉重疊、形成碰撞，若是解決不好，現(xiàn)場施工將返工不斷。

機(jī)房實行智能化、工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配，空間節(jié)約了一半，安裝質(zhì)量卻更高，安全也更有保障;施工現(xiàn)場聲、光、粉塵等污染大量減少，“零污染”由想象逐漸變成現(xiàn)實;每一個設(shè)備和構(gòu)件都有了“二維碼”，掃一掃便知道“前世今生”，后期運維大為受益……

雖然BIM技術(shù)可以優(yōu)化管線，但卻無法避免穿越隔震層。高鐵和城鐵進(jìn)入航站樓在世界上是第一次，解決高鐵經(jīng)過時的震動問題不是簡單地隔振加橡膠墊。大興國際機(jī)場用了世界上最多的隔振墊。為了解決列車運行過程中對機(jī)電系統(tǒng)的影響，歷經(jīng)無數(shù)次的研究與論證，項目技術(shù)團(tuán)隊進(jìn)行了樣板實驗，探索出安裝“隔震變形補償單元”的解決辦法，并正策劃申報十余項發(fā)明專利。減隔震解決后，為了讓旅客換乘舒適，在建筑裝飾方面，也用了大量減隔震措施。

機(jī)電用上黑科技

機(jī)電被稱為建筑的“經(jīng)脈”，不僅賦予建筑以“生命”，讓其有了“心跳”和“感覺”。為了保證旅客在大興機(jī)場航站樓有舒適愉悅的體驗，北京城建集團(tuán)把眾多“黑科技”引入機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)，從電器、水系統(tǒng)到空調(diào)系統(tǒng)都實現(xiàn)了智能化。

整個機(jī)電系統(tǒng)有108個大的系統(tǒng)，機(jī)電管線安裝非常規(guī)整。航站樓核心區(qū)的電纜放置間放著上下整齊排列9層的鋼架，上面安放著無數(shù)根手臂般粗的電纜，總長度超過1800公里的電纜電線從這里遍布至航站樓的各個角落，長度相當(dāng)于北京到廣州的直線距離。

作為全球首座雙層出發(fā)到達(dá)的航站樓，意味著最難的機(jī)電深化設(shè)計——航站樓雙層出發(fā)雙層到達(dá)的設(shè)計帶來了國內(nèi)規(guī)模最大的行李系統(tǒng)。從地下一直穿行到地上4層的行李系統(tǒng)，嚴(yán)重擠占了機(jī)電安裝空間，使其平面面積縮減了三分之一，再加上公共空間吊頂高度的控制，機(jī)電管線可以垂直排布的高度大為受限。

作為全球最大單體機(jī)場航站樓，意味著最復(fù)雜的機(jī)電安裝——涉及電氣、暖通、給排水、消防等108套機(jī)電系統(tǒng)，需安裝24.7萬臺設(shè)備、541間機(jī)房、1800千米的電纜電線、近73個標(biāo)準(zhǔn)足球場面積的風(fēng)管、百萬數(shù)量級接口……

作為全球最先進(jìn)的航站樓，意味著最先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備和技術(shù)——在核心區(qū)巨大的公共空間里，空調(diào)水最低溫能達(dá)到4.5度，比常規(guī)空調(diào)要低10余度;出風(fēng)口風(fēng)速最高達(dá)30米/秒，是常規(guī)空調(diào)的6倍。同時，旅客公共區(qū)大面積應(yīng)用輻射供冷原理的冷輻射空調(diào)，實現(xiàn)了常溫不凝露和覆蓋更大建筑高度的效果，讓人如沐浴陽光一樣舒服，其安裝規(guī)模也為全國罕見。

航站樓照明系統(tǒng)是世界上首例大體量智能照明系統(tǒng)，航站樓的照明系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性設(shè)計，白天基本不用開燈，使用自然光照明。在核心區(qū)屋面，安裝3000盞LED節(jié)能燈，每盞燈都加入芯片，進(jìn)行整體操控。

照明還能根據(jù)人的需求調(diào)控亮度和開關(guān)，比如人體感性器、震動控制、溫度控制等，真正實現(xiàn)智能照明。而在首都機(jī)場T3航站樓，同樣面積的屋面需安裝燈具2萬盞，但只能分片區(qū)調(diào)控。采用新設(shè)備、新技術(shù)，引領(lǐng)中國機(jī)場建設(shè)、打造全球空港標(biāo)桿，這也是機(jī)電工程的使命。為此，每個設(shè)備，都需質(zhì)量上乘;每個接口，都需嚴(yán)絲合縫;每名工匠，都需極具耐心。

除照明系統(tǒng)外，還采取了自然采光，將節(jié)能與科技達(dá)到統(tǒng)一。航站樓屋頂覆蓋了超過8000塊雙層玻璃，中間安裝了統(tǒng)一東西向排列的遮陽網(wǎng)，這樣的精心設(shè)計能最大限度的利用自然光線，同時還有遮陽的效果。而為了讓旅客感受到更開闊的室內(nèi)空間，航站樓巨大的屋頂完全是由8根巨大的C型柱支撐起來，造型如同一朵朵向上盛開的喇叭花，也可以通過開口造型實現(xiàn)自然采光。

作為全球首座高鐵從地下穿行的航站樓，意味著最大體量的機(jī)電抗震——在航站樓地下，為解決高鐵穿行帶來的巨大震動，安裝了1152套隔震支座，規(guī)模為全球之最。而機(jī)電管線要穿越隔震層，就面臨最大600毫米位移量的挑戰(zhàn)，意味著堅硬的鋼管要能如柔軟的橡膠一樣，左右扭曲。這樣的位移量，是國內(nèi)在機(jī)電安裝中遇到的最大位移量;所涉及的機(jī)電抗震，是世界范圍內(nèi)體量最大、技術(shù)最復(fù)雜的機(jī)電抗震技術(shù)。

上榜“世界新奇跡”

北京大興國際機(jī)場項目，這是一座挑戰(zhàn)世界建造難度的超級工程。在英國《衛(wèi)報》評選的“新世界七大奇跡”榜單上，位列榜首。大興機(jī)場建成后將成為引領(lǐng)中國綜合交通發(fā)展的新樞紐、驅(qū)動京津冀協(xié)同發(fā)展的新引擎，可謂史無前例、舉世矚目。

北京城建集團(tuán)也成功拿下兩項“世界之最”：世界上單體建筑面積最大的航站樓，也是世界施工技術(shù)難度最大的航站樓。

北京大興國際航站樓及配套設(shè)施的總面積已超過140萬平方米，相當(dāng)于首都國際機(jī)場Tl、T2、T3三座航站樓面積之和，其運營初期年旅客吞吐量為4500萬人次、遠(yuǎn)期將達(dá)到1億人次。

面對施工技術(shù)復(fù)雜、綜合設(shè)施獨特全球罕見的大型航站樓，北京城建集團(tuán)融合國際領(lǐng)先技術(shù)水平和管理方法，將新興信息技術(shù)與先進(jìn)工程建造技術(shù)有機(jī)融合，開發(fā)和應(yīng)用了北京新機(jī)場智慧工地信息化管理平臺，集成BIM技術(shù)和BIM5D系統(tǒng)、勞務(wù)管理、人臉識別、曲臂登高車應(yīng)用、精細(xì)化測量、資料管理、OA平臺、安全管控平臺、環(huán)境監(jiān)控、塔機(jī)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、智能溫度監(jiān)控等功能。

成功運營的北京大興國際機(jī)場，能夠有效輻射北京、河北廊坊和天津的位置上。由此將形成了一個面積約150平方公里的臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)域，既可以服務(wù)北京南部，又可以配套雄安新區(qū)，同時輻射京津冀。隨著京津冀機(jī)場功能的調(diào)整，首都國際機(jī)場與大興國際機(jī)場明確分工，未來僅大興國際機(jī)場自身，市場潛力就還可以進(jìn)一步開發(fā)。

而今，披上“彩衣”的航站樓宛如金鳳，讓人們?yōu)槠浜陚ザ鴩@服;來自世界各地的人們由此能飛進(jìn)這座新國門、飛向天涯海角……

編輯/戎文華

“這是一座挑戰(zhàn)世界建造難度的超級工程。未來，將成為引領(lǐng)中國綜合交通發(fā)展的新樞紐、驅(qū)動京津冀協(xié)同發(fā)展的新引擎。作為建設(shè)方，北京城建集團(tuán)拿下兩項世界‘之最’：世界上單體建筑面積最大的航站樓;世界施工技術(shù)難度最大的航站樓。”