今年秋季,當成群結隊的候鳥從北京南郊上飛過時,將會發現這裏多了一隻棲息的「金鳳凰」,成為它們南遷、北歸的新路標。如果恰巧在落日餘暉下飛過,候鳥還會俯瞰到夕陽的柔光映射在「金鳳凰」的身脊和羽翼上,放射出迷人的金黃色……
這只「金鳳凰」便是北京大興國際機場(以下簡稱「北京新機場」)的主航站樓,也是世界最大的單體航站樓。航站樓從中心區分別向東北、東南、中南、西南、西北五個方向延伸出五條指廊。其中,中南指廊恰似鳳頭,其餘四座指廊恰似羽翼,而中北指廊則被C形快速路從主體結構中分割出來,與之共同組成鳳尾。
不久之後,將會有越來越多來自世界各地的客機靠近「金鳳凰」的鳳頭和羽翼,恰似成群的白色小鳥,載著國內外旅客回鄉或遠遊。相信到那時,又將是一派「百鳥朝鳳」的壯觀摂象。
6月30日,經過3年9個月的施工,北京新機場及其配套工程終於竣工驗收。這個被國外媒體評為「新世界七大奇跡」之首的工程是怎樣建造出來的?竣工前夕,《環球人物》記者採訪了參與航站樓建設的設計者和建設者,一探究竟。
是中國人自主設計的
——北京建築設計研究院副總建築師王曉群
在北京建築設計研究院主樓大廳,北京新機場主航站樓的巨幅圖片和模型被擺放在了中間最醒目的位邁。早在2011年,新機場航站樓概念方案便開始競標。當時,北京建築設計研究院(以下簡稱「北京院」)和中國民航機場建設集團公司設計院(以下簡稱「民航院」)組成設計聯合體,與法國巴黎機場集團建築設計公司(ADPI)、英國福斯特建築事務所、紮哈建築事務所同台競標。最終,ADPI的方案勝出。
勝出方案最大優勢在於簡潔集中。航站樓呈放射狀,在行車道方向上增加了一個與候機指廊相同造型的交通換乘中心和綜合服務樓,形成六條指廊的平衡佈局。概念方案中標後,新機場專案總指揮部邀請紮哈建築事務所加入到設計中來,航站樓內部空間引入著名的「紮哈曲線」。2014年,在北京新機場專案招標階段,北京院和民航院再次組成設計聯合體,共同投標拿下專案設計。
當《環球人物》記者走進王曉群的辦公室,他整個人都紮在了辦公桌成堆的資料中。這些資料都是國內外機場規劃設計專業期刊,他經常要翻閱一下。他將記者領到會議室,將上述招標、設計過程詳細介紹一番後說:「北京新機場的設計,每一個環節都是世界最新機場理念的設計方案同台競爭後,優中選優的結果。但是國際團隊只是提供了一個較全面的概念方案,設計聯合休中標後,其實是另起爐灶,重新建立了全部的建築模型,將各類具體需求和技術系統融入其中。」
王曉群首先向記者澄清了一個事實:是中方的設計聯合體讓北京新機場的方案在技術上可落地。如果單純從技術上看,這座世界上最大的單體航站樓是中國人自主設計的。設計聯合體接手後,第一個任務就是對既有項目瘦身。航站樓建築設計高度從80米下降至50米左右,每條指廊的長度從原來的630米縮短至600米,指廊盡頭的庭院寬度從46米縮減至42米。這些瘦身既讓建築更加集約緊湊,又有效節約了成本。
最大的改進之處在於對C型柱的調整。C型柱是航站樓內最富特色的設計亮點之一,相當於不規則空心圓柱體從側面切開一刀,橫截面呈C型。如果從航站樓上空俯瞰,會發現頂部有8個氣泡狀天窗,天窗下就是C型柱了。在航站樓裏,這8根巨大C型柱和中心天窗之下是整個航站樓中最明亮的地帶,陽光像瀑布一樣傾瀉而下。
在原有的設計方案中,C型柱只有6根,且開口方向全部朝中心,呈合圍之勢。「我們首先是改變了C型柱的方向,開口全部向外。」王曉群對記者說,核心區域有一個巨大天窗,自然光照已經很充分了,這一調整讓外圍區域也能獲得自然採光,支撐結構效率也更高。此外,原概念方案值機島之間,存在很多小C型柱,分割了值機大廳空間。他們取消了這些小C型柱,合併成兩個大C型柱,室內空間變得更加開闊,結構概念和形式更加統一,由此C型柱數量變為8根。
8根C型柱,撐起了航站樓主體的巨大鋼結構,而地下還要有髙鐵、城際鐵路、地鐵6條鐵路線,列車最高時速設計達到每小時300多公里,由此產生的藤動考驗著航站樓的防震性能。王曉群介紹,設計聯合體將航站樓中央區域設計為一個巨大的整體結構,這8根C型柱和屋面生長在一個由混凝土澆築的巨大底盤上,底盤下安裝隔餿墊。「這麼大面積處在同一個受力單元之中。隔籐技術的應用,可以降低上部結構地震力作用、消解大面積混凝土樓板變形作用,並可隔絕地下高速列車所產生的震動。」王曉群說。
2004年,從事建築設計的王曉群投身到機場設計中,首都國際機場T3航站樓是他參與設計的第一個機場項目。相比于駕輕就熟的傳統樓宇,機場航站樓設計更加綜合、複雜,具有更高門檻和專業性。「不過邁過了門檻,就會發現有一片新天地。比如現在一個樓宇招標,有上百家競爭,但一座機場招標,有實力的也就那十幾家。」
王曉群說,以首都國際機場T3航站樓建設為契機,國內有一批建築設計師開始轉向機場設計,他就是其中一員。這座航站樓是英國福斯特建築事務所和國際一流技術團隊領銜設計的,當時王曉群和國內同行作為一群學習者跟在後面,「現在如果回過頭來看,當時我們也能做,只是缺少了那份自信。」在T3航站樓之後,一批經過歷練的設計師便奔赴全國各地進行機場設計、建設。「我後來負責設計了昆明長水機場航站樓,同一批成長起來的設計師也有人去做了深圳機場、南寧機場、海口機場,等等。」而這一次的北京新機場,從方案優化、初步設計、施工圖設計都是由中方完成的,這無疑會更加豐窯國內機場設計師的經驗、增強國內設計師的信心。
「北京新機場航站樓就要竣工了,現在是什麼心情?」面對記者的提問,王曉群看不出絲毫興奮:「機場是一個複雜的系統,與設計、建設、運營髙度相關,不是設計圖或電腦類比所能涵蓋的,啟動這個系統是對設計通直接和嚴苛的檢驗。」王曉群說,「我們設計過很多機場,現在還會經常回到那裏,聽工作人員和顧客的意見和回饋。」而北京新機場的規模和綜合性超過了他們之前設計的任何一座,他現在的心情是忐忑大於興奮,北京新機場接下來開始的調試和演練,甚至正式投入運營後,還會有大量的設計配合保障工作要做。那時的他們,又將迎來另一個繁忙的開端。「一座機場的設計者,和這座機場的關係將是永恆的。」王曉群說。
雙向軌道車彌補缺點
——北京城建集團北京新機場航站樓核心區工程項目總承包部總工程師段先軍
很少有人像段先軍一樣面對《環球人物》記者的采訪。採訪全程,他幾乎沒有離開過手頭的鉛筆和筆記本,邊說、邊畫、邊寫。複雜的結構拆解躍然紙上,對記者來說好似天書的工程語言,經他這麼一講,竟能大致了然於心。這是一位元工程師的職業習慣,他告訴記者:「在建造首都國際機場T3航站樓時,技術還沒有現在這麼先進,我們就拿圖紙給工人講,所以工人能懂,你也能懂。」
2015年8月,段先軍和項目部率先進入新機場航站區,成為進駐到這裏的第一批建設者。工期緊、任務重,項目部在9月立刻開挖土方,很快就挖出來21米深的基坑。下一步就要開始打樁,這是整個航站樓的根基。共有將近1萬根粧要牢牢地打向地表,每一根基礎樁都長達40多米。但是,很快專案部就在打樁過程中發現,由於新機場航站區位于永定河古河床地帶,所以該處區域的地表土層下,有一個厚達8米的泥炭質土層。這超出了專案部的意料,段先軍對記者說,這種土質很不利於基礎樁打樁。
段先軍開始組織人員仔細分析航站區的地質層,針對每一處打樁,都要加固四到五根錨杆。所謂錨杆,是與基礎樁側面相連並呈夾角,以起到支撐作用,每一根錨杆都有25米長,並深入到泥炭質土層之下,起到真正的加固作用。「土層的分佈並不是平行的,而是這樣的」,段先軍邊說邊用鉛筆在筆記本上畫出波浪線,「所以每一根錨杆的角度和位置都不一樣,需要經過單獨計算。」
經過周密計算和緊張施工,2016年1月,基礎樁打樁任務終於完成了。不過,2016年3月,另一個難題又緊接著擺在了段先軍和他的團隊面前。「我們搞結構施工,原屯要的就是物料運輸,這決定了工程的快慢。」段先軍開始邊說邊在紙上做乘法,「我們之前做過般大的樓,占地面積約是300米x200米,而這個超大工程占地面積為511米x436米。普通塔吊最長也就提75米,如果將施工物料從外側傳到中間去,需要塔吊接力4次,耗費40分鐘,也就是說效率只有普通工程的1/4。如果這樣,會有大批工人手裏沒料,只能在工地內竓著。」專案工程本來就時間緊迫,如果這樣耽誤,那麼任務肯定完不成。
項目組開始了頭腦風暴。有人提出在專案工地修建一座橋,並且用BIM系統以了一遍,所謂BIM就是利用計筠機將工程類比建造一遍,得出資料。結果顯示,建橋的方法效率是塔吊運輸的120%—150%,不過,建橋需要2000多萬元,「而且整座橋是單行道,還只是一個臨時的東西,用完後要拆掉。」於是,專案團隊繼續想辦法,有人提出了軌道車的設想,「但一開始逛單行軌道車,算出效率提高了200%—250%。」緊接符,雙向軌道車的設想便水到渠成了,「最後算出,這種方法效率提高了400%左右,正好彌補了工程項目的缺點。」
方法確定後,專案組非常興奮,組成臨時攻關小組。段先軍告訴記者:「我們分成了三個小隊,一個研究橋樑,一個研究軌道,一個研究車輛。」記者問:「隔行如隔山吧?這些你們都懂嗎?」段先軍說:「當然要求助外界。我必須要說,國家強大的工業實力給了我們支撐,無論是需要橋樑、軌道還是車輛,都有現成的資源和成熟的技術可以用。」最終,專案組僅用3個月便解決了問題。2016年6月,兩座總長度為1100米的鋼棧橋在項目工地上建造完成,大噸位「小火車」開始在軌道上運輸材料,解決了超大平面的運輸難題。不僅如此,建造完成後,鋼棧橋鐵軌還被用作後續項目建設的建材,而「小火車」也被送到工廠繼續發揮作用。
按照隔震設計圖紙,航站樓60多萬平方米的主體建築面積中,中心區域混凝土樓板有518米長、395米寬,需要保證無縫化,難度極大,誠於世界難題。在具體實施過程中,段先軍化整為眾,將如此大的一塊區域劃分為11個區域,又在每個區域裏劃分若干個小塊,每個小塊有1000平方米左右。「混凝土是要變形的,但是一般過了42天變形就會完成80%。」段先軍說,他選擇將每個小塊都澆築好,並在中間留下1米寬的間隙,42天過後當混凝土充分變形後,就將小塊的間隙填補上,凝聚成大塊。在此之後,段先軍繼續將這11大塊區域放置3個月,充分變形,才最終將11個大塊區域澆築到一起。「這個方法實際是尊重了規律,有效解決了裂縫問題。」最終,段先軍和團隊完成了無縫化施工任務。
除了上述難題,段先軍和團隊還經歷過許多大大小小的施工難題。但在採訪過程中,段先軍一直強調,這些其實都算不上曲折,因為只要把每一個細節都提前規劃好,把每一步提前走好、算好,那就不再是曲折。他喜歡用數字和論證說明問題,相信這些永遠不會說謊。
在「孤島」上奮戰
——北京建工集團北京新機場航站樓指廊工程項目總承包部經理郭雙朝
北京新機場指廊專案承擔航站樓五條指廊的建設施工。為了配合主體工程施工,讓出足夠的施工空間,指廊專案決定從外往內建,成五座孤島之勢。這給專案部的管理和協調帶來了很大的難度,「當時圈工地的圍擋就耍圍五個,每個大概有1公里長,與之相應的是,現場安檢口成本增加,配備的安保人員數量也成倍增長。這個開支和協調力度是非常大的。」郭雙朝說。
2016年2月,郭雙朝主動適纓,帶領團隊進駐北京新機場工地。他是一名「80後」,比專案部的大多數管理人員都年輕,「在這個工地的所有項目部上,幾乎所有經理和工程師都參加過T3航站樓的建設,而我沒有參加過,所以我爭取這次機會,是想積累經驗和閱歷。」他直言不諱地說出了自己的上進心,但來到工地後,困難還是超出了他的想像。當時工地雜草叢生,而工期又非常緊張,項目部只能一邊蓋生活區,一邊開挖土方。「在剛來的前兩個月,基本上都是兩頭忙,那時候路也沒修好,所有人都只能在生活區和施工區步行3公里往返。」
眼看生活區剛建得差不多,他又經歷了一場突如其來的風險。2016年7月19日至21日,北京出現強降雨天氣。20日,大雨已經阻斷了西側指廊與外界的交通,位於西北和西南的兩條指廊,成了名副其實的「孤島」。「當時我們哪也去不了,雨傘已經不管用了,即使穿著雨衣,雨水也會順著脖領子鑽滿全身。」郭雙朝在這樣的天氣中依然堅持巡査現場,確保開挖的茲槽安全。不過由於降雨量太大,在巡査到西側大門外的排水渠時,他發現這裏的水馬上就要溢出來了,而一旦溢出,雨水就要向越槽倒灌,站柳將面臨坍塌風險。這意味符幾個月來的辛苦將付之東流。
他馬上與值守人員一同扛起笨重的污水泵,往外抽水。「水渠有兩米六深,裏面的水流速又很快,一旦滑落進去,會被大水卷走」,郭雙朝回憶,當時他和值守人員每人都在腰間拴了一根繩子,在大雨中艱難扛著汙水泵向前走,費了九牛二虎之力,終於將污水泵放進水渠中,不停向外油水。那一天一夜,他們輪流守在水泵前,集體被困在西側的「孤島」中,直到烏雲退散。
雖然身處孤島,但郭雙朝並不孤單。他和同伴始終同心協力,讓指廊項目儘快與核心區項目實現合龍。在五條指廊中,分別建有體現中國元素的五座園林:中國園、絲園、茶園、竹園、瓷園,這是整個航站樓的一大亮點。在後來的施工中,郭雙朝率領團隊僅用了80天便實現了指廊鋼結構封頂,且提升精度差控制在毫米級。
當《環球人物》記者來到北京新機場專案工地時,門前的倒計時牌提示:北京大興國際機場距2019年6月30日竣工倒計時8天。工人們還在進行著室外裝飾和室內裝修淸潔收尾工作,記者對上述人士的採訪都是見縫插針式的,每個採訪都被緊急電話、臨時會議和瑣碎公務中斷過好幾次。其實,這種緊張和忙碌不僅是建設者在竣工前夕的狀態,而是貫穿了他們在工地上3年9個月的日日夜夜。而這換來的是每一個國外同行前來參觀時豎起的大拇指,他們無不驚歎於中國力量和中國速度!
當記者離開北京新機場時,已是晚上9點,航站樓內燈火通明。不久之後,一座壯觀、靈動的「金鳳凰」將在全年365天全天候24小時迎候來自世界各地的客人們。而這群「築鳳」者,將暫時離開這個讓他們終生引以為傲的作品,奔赴下一站,創造下一個中國奇跡。
(楊學義/文)
