空鐵“牽手”背后的創(chuàng)新密碼

　　圖為成自宜高鐵斜穿成都天府國際機(jī)場(chǎng)平面示意圖。

 

　　今年春運(yùn)是天府機(jī)場(chǎng)站迎來的首個(gè)春運(yùn)，日均發(fā)送旅客3600多人次，其中約80%為空鐵換乘的旅客。坐上高鐵趕飛機(jī)，成為時(shí)髦炫酷的出行方式。

 

　　2023年12月26日，成自宜高鐵開通運(yùn)營，同時(shí)投入運(yùn)營的天府機(jī)場(chǎng)站成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)“時(shí)速350公里動(dòng)車組不減速下穿航站樓”的高鐵站，其置身于國內(nèi)首個(gè)地鐵與高鐵斜交綜合交通換乘中心，設(shè)計(jì)和建設(shè)過程是破解一系列世界級(jí)技術(shù)難題、不斷攀越高峰的歷程。

 

　　夾心層+活塞風(fēng)井

 

　　助時(shí)速350公里動(dòng)車組“悄悄”下穿航站樓

 

　　為了實(shí)現(xiàn)空鐵一體化便捷換乘，設(shè)計(jì)師將軌道交通規(guī)劃在成都天府國際機(jī)場(chǎng)航站樓下方。“相當(dāng)于把傳統(tǒng)的平面航站樓變成了立體航站樓。”成自鐵路有限責(zé)任公司總經(jīng)理羅朝基介紹，位于機(jī)場(chǎng)兩座航站樓間的地鐵與高鐵斜交綜合交通換乘中心，從地面一層到地下二層，引入了高鐵、地鐵等9種交通方式。

 

　　鐵路天府機(jī)場(chǎng)站位于航站樓下方，是一座有2臺(tái)6線的高鐵站，其中有2條高鐵線可供時(shí)速350公里動(dòng)車組不減速通過。列車在高速行駛過程中會(huì)產(chǎn)生風(fēng)噪、聲噪和振動(dòng)，不可避免地會(huì)將振動(dòng)傳導(dǎo)給上方的航站樓。飛機(jī)起降也會(huì)對(duì)動(dòng)車的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

 

　　核心問題之一是如何讓動(dòng)車穿行與飛機(jī)起降互不干擾。

 

　　“該工程對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)壓、減振等問題都提出了全新挑戰(zhàn)。”中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司建筑院咨詢分院院長、天府機(jī)場(chǎng)站設(shè)計(jì)總體負(fù)責(zé)人王甦說，常規(guī)的基礎(chǔ)隔振無法實(shí)現(xiàn)，需要在航站樓進(jìn)行層間隔振設(shè)計(jì)。

 

　　天府國際機(jī)場(chǎng)T2航站樓地下8.5米處即為隔振層。建設(shè)者在地基承重支柱下方安裝了254套隔振器隔振系統(tǒng)，每套系統(tǒng)配備2至10個(gè)不等的減振支座。

 

　　安裝了減振支座的隔振層類似于夾心餅干的中間層。不同于傳統(tǒng)建筑以增加構(gòu)件物理強(qiáng)度為主的“硬碰硬”式減振思路，隔振系統(tǒng)的核心理念為“以柔克剛”。

 

　　“必須有足夠的剛度，才能滿足荷載需求，同時(shí)還要具備一定的柔性，才能在猛烈的重壓下，通過微變形分散壓力，而后恢復(fù)如初。”王甦介紹，每一個(gè)減振支座都能承載200噸左右的重量，其核心部件——特種隔振彈簧可經(jīng)受300萬次循環(huán)載荷作用，且無斷裂和任何裂紋，“‘夾心層’中的隔振設(shè)備無法經(jīng)常維護(hù)，這就要求它必須具有非常高的可靠性。”

 

　　問題之二是如何最大限度消除列車穿行產(chǎn)生的隧道風(fēng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和旅客乘車體驗(yàn)帶來的影響。

 

　　通過大膽的理論創(chuàng)新與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)創(chuàng)新，中鐵二院、四川華西集團(tuán)有限公司和重慶大學(xué)聯(lián)合組建的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了斜穿航站樓的現(xiàn)澆疊合拱形厚重頂板支模體系施工技術(shù)。

 

　　施工方在天府機(jī)場(chǎng)站區(qū)間隧道下穿T2航站樓的咽喉，采用跨度1.6千米、直徑13.3米的半球形圓拱頂板轉(zhuǎn)換T2航站樓框架柱，并用局部鋼管柱作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以此解決結(jié)構(gòu)受力的問題，增大隧道的過風(fēng)面積，從而減小風(fēng)壓。

 

　　四川路橋鐵建公司天府機(jī)場(chǎng)站站后1標(biāo)項(xiàng)目部總工程師袁飛介紹，為提升旅客乘車舒適度，隧道內(nèi)還設(shè)置了8處面積大于100平方米的活塞風(fēng)井，減小列車進(jìn)出隧道時(shí)形成的風(fēng)壓，同時(shí)在長達(dá)400米的站臺(tái)區(qū)域，每隔20米設(shè)置5個(gè)泄壓風(fēng)孔，分流沖入站臺(tái)側(cè)的氣壓。當(dāng)列車下穿經(jīng)過，航站樓內(nèi)的乘客幾乎感受不到來自噪聲、振動(dòng)的干擾。

 

　　創(chuàng)新工法

 

　　解決“巨人踩在扁擔(dān)上”的承重問題

 

　　和同等規(guī)模的機(jī)場(chǎng)航站樓相比，成都天府國際機(jī)場(chǎng)有著較短的旅客步行距離，這得益于機(jī)場(chǎng)“手拉手”構(gòu)型的航站樓設(shè)計(jì)。

 

　　T1、T2兩座航站樓均屬于超長超寬單體建筑，俯瞰宛如兩只展翅騰飛的鳥。兩座航站樓造型獨(dú)特，有大量的異型結(jié)構(gòu)，高鐵列車還要不減速下穿于此。

 

　　兩座航站樓自重達(dá)幾十萬噸，地下25米處是長1.6公里、最寬處僅66米的高鐵線路。王甦將狹長的鐵路部分比作一條巨型扁擔(dān)，要承載起兩座航站樓的重量，“相當(dāng)于巨人的兩只腳踩在扁擔(dān)兩頭”。

 

　　高鐵列車從隧道通過，隧道頂板作為航站樓的基礎(chǔ)，要承載極大荷載。為扛起航站樓的重量，天府機(jī)場(chǎng)站最厚的頂板達(dá)3米厚。

 

　　“這就帶來了大體積混凝土澆筑難題。”羅朝基說。為此，建設(shè)者們創(chuàng)新性提出了厚重混凝土頂板結(jié)構(gòu)體系的現(xiàn)澆疊合施工方法，將原設(shè)計(jì)拱形結(jié)構(gòu)的一次性澆筑變?yōu)榉?批澆筑，有效解決了這一問題。

 

　　建筑物頭重腳輕，像沙地里的蘿卜，根扎不牢，容易被拔出。為應(yīng)對(duì)這一問題，建設(shè)者發(fā)明了一種用于工程建筑的抗壓抗拔樁結(jié)構(gòu)，通過若干定位鋼筋圍成的定位空間、若干個(gè)樁身縱向筋、加密內(nèi)箍筋等方式，讓隧道牢牢“抓”在地基上，既抗壓又抗“拔”。

 

　　天府機(jī)場(chǎng)站站臺(tái)位于地鐵與高鐵斜交綜合交通換乘中心地下二層，地鐵車站站臺(tái)位于地下一層，高鐵線與地鐵線呈55度角斜交。如何讓地鐵、高鐵斜穿航站實(shí)現(xiàn)“完美交叉”？建設(shè)者針對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、高鐵下穿建筑物、超長與復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工等技術(shù)難題展開探索，研發(fā)了超長預(yù)應(yīng)力梁薄板混凝土結(jié)構(gòu)跳倉施工方法，實(shí)現(xiàn)了超長薄板混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工，又通過樁基智能化施工方法，解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下樁基施工控制問題。這些智慧結(jié)晶最終集成于“下穿高鐵的大型機(jī)場(chǎng)航站樓關(guān)鍵施工技術(shù)研究與應(yīng)用”科技成果，包括專利7項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)、省級(jí)工法8項(xiàng)。

 

　　給高鐵站做一個(gè)“全身CT”

 

　　讓“地下迷宮”一目了然

 

　　成都天府國際機(jī)場(chǎng)從設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維全過程采用BIM技術(shù)。這一技術(shù)同樣應(yīng)用在了天府機(jī)場(chǎng)站的項(xiàng)目管理中。

 

　　借助BIM技術(shù)，天府機(jī)場(chǎng)站如同做了一個(gè)“全身CT”，三維模型式的結(jié)構(gòu)與站房信息結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)與真實(shí)情境相同的建筑工程信息庫，為建設(shè)施工過程中的管理工作提供了便利條件。

 

　　在設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)通過模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提前檢測(cè)施工圖紙存在的問題，把堵點(diǎn)消除在設(shè)計(jì)階段，提高了施工效率，減少了拆改量。在具體施工管理中，BIM技術(shù)以淺顯易懂、直接明了的可視化技術(shù)交底形式，將復(fù)雜三維管道、結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及工序直觀展現(xiàn)給施工人員，減少了二次管理成本，科學(xué)地節(jié)約了材料用量。

 

　　站后工程建設(shè)也就是車站的裝修工程，需要在已成型的建筑中進(jìn)行“穿衣戴帽”的安裝工作，涉及地下空間的排兵布陣。

 

　　天府機(jī)場(chǎng)站地下兩層的裝修施工面臨安裝量大、工序復(fù)雜等問題，管網(wǎng)鋪設(shè)難度尤其大，僅各類材料就多達(dá)1000余種。在施工中，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鐵路施工圖紙的立體化，將交織成地下迷宮般的各管道分層展現(xiàn)、理順走通。有了它的幫助，施工人員能一目了然，保證施工分毫不差。

 

　　天府機(jī)場(chǎng)站站臺(tái)使用的屏蔽門也暗藏乾坤。“我們使用的是自適應(yīng)式屏蔽門，可以根據(jù)不同型號(hào)動(dòng)車組的?？课恢脤?duì)準(zhǔn)開啟。”羅朝基介紹，自適應(yīng)式屏蔽門的兩扇門前后交疊，雙向驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)站臺(tái)任意位置滑動(dòng)門開度2米至8米范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整，無論哪種車型、如何編組，屏蔽門都能智能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門和車門位置精準(zhǔn)對(duì)齊，“簡(jiǎn)單來說，就是能夠?qū)崿F(xiàn)‘門隨車跑’。”

 

　　地面大鵬展翅，地底“巨龍”穿越，世界級(jí)工程的筑造智慧成就了網(wǎng)友口中的“最?？砧F‘牽手’”，再次向世人展示了高鐵“國家名片”的科技含量和中國基建的硬核實(shí)力。

 

　　●T1、T2兩座航站樓采用“手拉手”構(gòu)型設(shè)計(jì)

 

　　●斜穿航站樓和綜合交通換乘中心的高鐵線路位于地下25米處，長1.6公里、最寬處僅66米，如同一根細(xì)長的扁擔(dān)

 

　　●通過綜合交通換乘中心的搭建，旅客從航站樓出來后，走到天府機(jī)場(chǎng)站候車大廳最遠(yuǎn)處只需要10分鐘