北京新机场打造机场建设新标杆

本刊记者 张磊庆

2017年12月31日，建设中的北京新机场航站楼功能性封顶封围。经过1200余名工人连续3个月昼夜奋战，提前2天完成了18万m2的多达13道工序的双曲面金属屋面，共安装完成立面超大玻璃4500块、屋面采光顶异形玻璃8100块。新机场航站楼如凤凰展翼，雏形初现，行云流水般的扎哈曲线造型跃然而出。

北京新机场是建设在北京市大兴区与河北省廊坊市广阳区之间的超大型国际航空综合交通枢纽。航站楼综合体包括旅客航站楼（中央大厅及5个指廊）、综合交通中心（停车楼及综合服务楼）工程及地下轨道等，总建设面积超过142万m2。其中，旅客航站楼约70万m2；综合换乘中心约8万m2，停车楼约25万m2，综合服务楼约14万m2，轨道站台和站厅层约25万m2。按2025年旅客吞吐量7200万人次、货邮吞吐量200万t、飞机起降量62万架次的目标设计，建设“三纵一横”4条跑道。

航站楼主体施工分为3个标段，分别由北京城建、北京建工、中建八局实施。

回顾北京新机场的建设历程，自2014年12月26日飞行区工程局部开工、2015年9月26日航站区工程开工以来，北京新机场建设按计划稳步推进，施工单位克服多项世界级难题，保证了各项工程顺利进行。

2017年3月16日，北京新机场航站楼混凝土主体结构顺利封顶。

2017年6月30日，航站楼钢结构封顶合拢。

2017年8月30日，综合交通中心工程主体结构全面封顶。

2017年12月31日，机场航站楼功能性封顶封围。

2018年1月30日，中国建筑学会建筑施工分会常务副秘书长吴学松及秘书处人员到新机场工地进行了参观学习。北京城建集团新机场项目技术副经理、总工程师段先军详细介绍新机场施工技术。

结构复杂且施工难度大

航站楼是新机场的核心区，主要包括1个中央大厅、5个指廊共6大部分，采用五指廊放射构型，陆侧的综合服务楼形同航站楼的第六条指廊，与航站楼共同形成了一个形态完整、特征鲜明的总体构型。新机场航站楼核心区工程建筑面积约为60万m2，地下2层、地上4层局部5层，主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，局部为型钢混凝土结构，屋面及其支撑系统为钢结构，屋面为金属屋面，外立面为玻璃幕墙。航站楼核心区钢结构的设计结合屋盖放射型的平面功能，由支撑系统钢结构和屋盖钢结构组成。其中地上劲性钢结构包括8组C型柱、12组支撑筒、6根独立支撑柱、90根幕墙摇摆柱下劲性结构部分以及F1层北侧异形梁内、门头柱下劲性结构部分。

北京新机场因其辐射状的设计和首次实现高铁下穿，被称为施工技术难度最高的航站楼。

1）结构超长超大。结构长度均大于规范现值，因此需要解决裂缝控制、温度作用、结构扭转等问题。

2）钢结构复杂。中心区屋盖支承结构采用C型钢柱和格构式钢柱，具有结构复杂及需要解决结构纵向、横向刚度不对称的问题。

3）高铁穿过航站楼。航站楼中心区下部设有高铁、地铁车站，且高铁需要高速通过，因此需要解决结构振动、基础沉降控制等问题。

4）结构转换。由于高铁和地铁车站结构柱的位置与航站楼结构柱的位置不同，因此，航站楼的结构柱需要进行结构转换。此外，由于建筑使用功能的要求，部分竖向构件上下错位，需要进行结构转换，尤其是C型钢柱部分。

5）采用隔震技术。航站楼中心区结构超长、超大，钢结构复杂，要针对中心区采用隔震技术。

高铁下穿航站楼世界首次

“五纵两横”空地一体化的综合交通系统是北京新机场的一大特色，其中轨道交通在以北京新机场为核心的综合交通体系中起到了重要的作用。北京新机场从设计之初就秉承“零换乘”的先进换乘理念，引入高铁换乘，其航站楼将成为世界上首次高铁下穿的机场航站楼。北京地铁新机场线、京霸高铁、廊涿城际、S6线等多条轨道交汇于此，同时航站楼地下还预留了2条轨道交通线，多维轨道交通将京津冀紧密相连。

交通带来便利的同时，也为施工单位出了难题。新机场航站楼是大跨度建筑，因此要特别考虑抗震。由于时速350km的高铁下穿主航站楼，当地又处于地震断裂带，减隔震技术非常关键。新航站楼采用了先进的组合隔震技术，核心区设置了1152个橡胶隔震支座和弹性滑板支座，大幅度提高航站楼结构的抗震性能。通过在建筑物底部设置橡胶支座，形成一道柔性隔震层，减轻对建筑物的影响和破坏。这些橡胶隔震支座直径小的600mm，大的1500mm，最重的达5t，可让整个航站楼抗震烈度达9度，新机场航站楼也因此成为全球最大的单体隔震建筑。根据电脑模拟实验，未来高铁从新机场下方飞驰而过，航站楼里的乘客几乎不会感到震动。

创造性的钢栈桥用于施工材料的水平运输

由于航站楼核心区基坑超长超宽，平面尺寸达531m×411m，混凝土结构施工如果使用塔机把建筑材料吊运到中间位置，需要多次倒运，功效低。为了解决水平材料运输问题，北京城建集团新机场航站楼项目部自主设计，在基坑范围内建造了两条跨越式钢栈桥，一条长489m，一条长670m，呈东西方向布置，连接材料加工场和基坑施工现场。每座钢栈桥上铺设4条铁轨，其中中间设置2处变轨，并配备8台“小火车”，每台“小火车”最大载重30t。这样，通过“小火车”把材料从材料加工场运输到所需位置，再由塔机直接调运到作业面，有效解决了水平、垂直运输的问题，工作效率提高了3至4倍。这是国内房屋建筑工程施工中首次使用“小火车”。

用于材料运输的钢栈桥和“小火车”

航站楼核心区屋盖钢结构

世界规模最大的机场钢网架安装

2017年6月30日，北京新机场航站楼钢结构实现封顶。航站楼钢结构包括核心区和指廊两大部分，由支撑系统和屋盖钢结构组成，形成了一个不规则的自由曲面空间，总投影面积达31.3万m2，钢结构总重量达到5.2万多吨，其中航站楼核心区屋顶由6个本身较为完整稳定的受力体系连成有机整体，总用钢量4万多吨，最大高差约30m，屋盖钢结构投影面积达18万m2，但仅以8根C型柱为主要支撑和12个塔柱，C型柱间距达200m。整个核心区屋顶由63450根杆件和12300个球节点拼装而成，结构复杂，施工难度极大。核心区屋顶钢结构施工由北京城建集团承担。

C型柱施工

C型柱及气泡窗

钢网架安装完成

指廊钢网架为不规则自由曲面，采用桁架和网架混合结构，最大跨度41.6m，网架最大高差约5m。钢结构杆件采用圆钢管截面和方钢管截面，节点为相贯节点或焊接球，连接复杂，5个指廊屋面钢网架一共由8472个焊接球、55267根杆件拼装而成。指廊屋顶钢结构施工由北京建工集团承担。

为攻克钢网架质量标准高、精度要求高、多工种多工序交叉作业协调难度高、安全管理难度大以及工期紧等方面的难题，施工单位经过周密论证、精细模拟，按照“分区施工、分区卸载、总体合龙”原则进行，对不同分区、部位采用吊装、滑移、提升等多种方法，应用了测量机器人定位、计算机控制液压同步提升技术、BIM技术模拟等先进技术。通过计算机控制的液压同步提升系统，平稳地把钢网架提升到指定位置，平均提升速度6～8m/h，提升精度差控制在±1mm以内。

为了确保安全，施工单位建立了钢网架提升会签制度，责任到人，对提升标准安装、垂偏情况以及钢绞线、液压系统、电控设备、控制系统、通讯系统、提升上下锚点工装质量、焊缝、强度、稳定性情况，现场供电、安全保卫等关键部位、工序、程序等进行全过程检查。仅5个指廊钢架施工就设置了220个监测点，对网架挠度、位移、空中姿态全程监控，确保了安装精度。最终，施工方仅用80天就完成世界规模最大的机场钢网架提升，创造了国内外机场建设的新高度。

科技感十足的曲面屋顶

航站楼完成钢网架提升安装后，开始进入了屋面安装阶段。

北京新机场的金属屋面既是新机场工程的亮点，也是工程的一大难点。航站楼核心区18万m2的曲面屋面，由1个中央天窗、6条条形天窗和8个气泡窗组成，具备绿色节能功能的屋面玻璃幕墙系统，需要用12800块不同形状和材质的玻璃拼接而成。

屋面从里到外包含了主檩托、主檩条、次檩托、次檩条、穿孔镀锌压型钢底板、防潮隔汽层、岩棉保温层、TPO柔性防水层、镀铝锌高强钢板、装饰板钢龙骨和复合金属装饰板等11层结构，具备遮阳抗风、防水融雪等多功能系统。同时，曲面屋面的数万块玻璃都有唯一的“身份证”，整齐排列的铝网根据屋面曲面变化而有不同角度，不仅可避免强烈日照，还能满足航站楼自然采光需求。

为了保证施工质量和效率，主航站楼屋面的6个区被划分为116个流水段，每个区指定1名总包的生产系统领导进行管理协调，每个流水段都有总包的管理人员进行生产、质量、安全查验，保证精细的节点设计、精心的构件布置和精准的轮廓定位。

此外，北京新机场屋面在世界范围内率先进行屋面构造层风揭实验，通过实验室模拟，航站楼屋面可抵抗17级的龙卷风；通过采用特殊的虹吸排水工艺，使屋面的防洪等级提升到了百年级的标准。

智慧工地新标杆

在机场建设中，北京城建集团积极利用先进BIM技术，结合云计算、物联网、移动互联、大数据分析等技术成功开发出“精筑BIM+项目管理平台”，运用二维码技术将物联网与BIM模型关联，每个构件上粘贴包含各种信息的二维码，搭建新机场智慧工地信息化管理系统，实现了新机场工地劳务实名制、视频安防全监控、塔吊监控防碰撞、污水排放、混凝土温度监测和钢网架监测等多种物联监测手段，实现了数据实时监控、综合预警。

在新机场航站楼复杂结构工程中，数字化的结构测量定位数字模型、永久设置在结构构件上的测量观测点、利用多台测量机器人布设全方位施工测量控制网技术、基于三维激光扫描、无人机摄影测量等先进测控手段，对主体结构施工和钢结构施工进行高精度测控。通过BIM三维建模，完美模拟了新机场隔震支座安装、钢结构C型柱支撑等世界级技术难题，为高质量、高效率施工奠定了坚实基础。

这些以信息技术为先导的现代化的管理手段，大幅度提升工程管理水平和建设质量，使得工程从深化设计到方案模拟、从工程进度到经营管理等各个方面都受到了信息化、智能化管控，实现了智慧建造，打造了国内智慧工地的新标杆。

根据工程规划，2018年12月，新机场将实现主体工程完工，2019年7月全部工程竣工，并于10月试运行。目前，106个机电系统、60万m2装修工程正在逐步推进中。