首都机场三号航站楼施工综合技术课题研究汇报.doc

北京首都国际机场三号航站楼工程大面积清水饰面混凝土施工技术研究1、清水混凝土概念清水混凝土(as-cast-finish concrete，也有翻译成architectural concrete），是以混凝土原浇筑表面或以透明剂做保护性处理的混凝土表面作为外表面，通过混凝土本身的质感和精心设计、施工的外观质量来实现美观效果的现浇混凝土工程。清水混凝土不仅展现了一种自然的美，也实现了建筑师精神的最高追求，是建筑师对建筑物本身回归自然的一种理念，体现了人与自然的和谐发展。清水混凝土可以运用在建筑物的任何位置，形式不拘。清水混凝土，一次成型，表面非常光滑，棱角分明，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，不作任何装饰，不仅节省资源，而且消除了外装修所带来的安全隐患，减少了环境污染，对于我们这样一个人口众多，资源相对匮乏的发展中国家来说，有着非常现实的意义。大面积饰面混凝土的应用是时势所趋，有着很大的发展空间。2、国内外清水混凝土现状清水混凝土最早兴起于19世纪30年代的欧洲，70年代盛行于日本，到了19世纪末越来越多的建筑师采用此工艺，世界级的建筑大师如贝聿铭、安藤忠雄等都在他们的设计中大量地采用了清水混凝土，如日本的国家大剧院、普立兹意识基金会、巴黎史前博物馆、莱因世界文化博物馆、伦敦泰德现代美术馆、斯德哥尔摩现代美术馆与建筑博物馆、意大利米兰歌剧院等世界各地的艺术类公建，均采用了清水混凝土。国外有些清水混凝土发展较早的国家如新西兰等，已制订出相应的规范、标准。国外，清水混凝土用于机场工程的事例也较多，而且效果很好，如巴黎戴高乐国际机场、伦敦希思国际机场、韩国仁川国际机场等。清水混凝土是从上世纪90年代传入中国的，首先在我国沿海及江、浙使用，主要应用于免装修的公路桥梁工程施工。九十年代后期，浙江火电公司、河南火电二公司相继在电厂上成功应用，并取得较好的技术经济效益及社会效益。随着施工技术的不断提高和施工方法的进步以及一批高素质施工人员的形成，清水混凝土施工技术在民用建筑中不断地被采用，例如东方明珠电视塔、郑州国际会展中心、联想北京研发基地、深圳华侨城、宝源公寓等，均采用了清水混凝土技术。在机场建设中，国内应用清水混凝土结构的工程有海南三亚（崖县）凤凰国际机场航站楼、上海浦东国际机场航站楼、北京首都国际机场二号航站楼停车楼及塔台等。目前，我国对清水混凝土还没有明确的定义和质量标准，关于清水混凝土的研究资料也不是很多，具体工程中往往是根据设计单位提出的指标或参考国外有关标准进行制定，因而，已建清水混凝土工程施工质量参差不齐。我国的施工单位整体上对于清水混凝土结构的施工还处于摸索的阶段，尚未形成成套的成熟工艺。3、课题的特点和创新点北京首都国际机场新建T3航站楼是迎接北京2008年奥运会而进行的扩建项目，是北京市重大工程之一。本项目包括两座航站楼（T3A、T3B航站楼）和一座地面交通中心。由北京市建筑设计研究院进行施工图设计，NACO-FOSTER-ARUP设计联合体为设计顾问单位。新建航站楼本着以人为本，方便旅客，最大限度地发挥北京首都国际机场的总体效率，设计功能齐全，流程合理，造型优美，建成后将达到国际一流机场的水平。 T3A航站楼主楼工程中心区域地下两层，地上五层，地上结构部分全部采用不同等级的清水混凝土。与以往北京地区实施的清水饰面砼相比具有以下主要特点和创新点：1）、清水区域面积大，工程量大。T3A地上的清水饰面混凝土设计要求标准分为两类，即RCF-A和RCF-B，其中RCF-A高等级质量标准的结构展开面积达16万m2，RCF-B结构展开面积达30万m2，混凝土浇筑量达到16.5万m3。而北京首都国际机场二号航站楼停车楼工程的清水饰面混凝土面积为15万m2，混凝土浇筑量为13.4万m3；联想集团北京研发基地工程的清水饰面混凝土面积为2.3万m2；中国广播电视音像资料馆工程的清水饰面混凝土面积为4.4万m2，混凝土浇筑量为4.2万m3；北京宝源商务公寓工程的清水饰面混凝土面积为6.3万m2。由此可见，在北京地区实施清水饰面混凝土，首都机场的规模和体量均位居北京地区的榜首。完成这么大面积的清水饰面混凝土的施工，需要结合场地大、交叉工序多、施工工期紧的特点，对施工工艺进行全面的研究和创新。2）、构件型式多样，非标准构件多。地上结构清水饰面混凝土部位主要有柱、梁、板、墙体、APM轨道梁、结构外挑檐及楼梯。构件型式多样，设计型式复杂，大部分为三角形布置柱网，密肋梁板结构体系。结构柱为圆形、椭圆形，直径在1250m以上，柱高为4.35m、9.6m等多种。部分柱中间设有直线或折线形的结构缝，设计要求结构缝端部柱角为圆弧状，进入缝内50mm为清水效果，RCFA类柱在柱顶与梁板交接处还要求留置一外口宽度为3cm，内口为2cm，深度为2.5cm的装饰凹槽。RCFA类梁的截面形状为梯形，阴阳角都采用2cm2 cm的弧形拐角或折角，梁底还设有装饰性的凹槽。由于航站楼外轮廓线呈弧线，因此与外轮廓相接处非标准构件非常多，给模架体系设置及加工、安装带来了很大的难度。对比北京地区以往实施的清水饰面砼工程，施工部位多为柱、墙，即使梁板型式多为正交柱网的扁梁，相比而言，施工难度及控制较为简单。要保证各种型式构件的清水效果，需要从模板、支撑体系、钢筋绑扎措施、混凝土浇筑方式、方法以及成品保护措施等系列方面进行研究。3）、质量要求高。本工程RCFA类的要求为表面突变不平度不应超过1mm，以2m平靠尺检测表面平整度，不应有大于3mm的凸凹；柱、墙、梁截面尺寸偏差不大于+3/-2mm；柱、墙垂直度当层高小于等于5m时，不大于5mm，当高度大于5m时，不大于8mm；预埋件、留洞、螺栓中心线位移不大于4mm。预埋钢板中心线不大于8mm；混凝土表面无露筋、夹渣、蜂窝、麻面、明显气泡、碰撞缺陷；表面无灰浆渗漏现象，不允许有面积大于20mm2的气孔存在，每平米表面大于10 mm2小于20 mm2的气孔不能多于3个；所有裂缝宽度不允许超过0.5mm，其中由于荷载等因素造成的裂缝不允许超过0.3mm，裂缝长度不允许超过50mm，每平米裂缝数量不允许超过6个。RCFB的要求达到北京市结构“长城杯”精等级。这样的高等级要求，目前只有在首都国际机场这样大型公共建筑中才有此高等级标准。要达到设计要求的高标准，进行严格的过程控制，提出过程控制标准，进而为清水混凝土施工及规范相关验收标准的编订，提供依据和资料。4）、工期紧，任务重。根据雇主对工程整体进度安排，地上土建结构须于2005年7月中旬封顶。这样，地上结构的时间为三个月，工期紧、任务重，要保证工期，又要达到高的质量标准，这需要在清水饰面混凝土施工前期进行大量的、周到细致的试验、归纳、总结研究工作。4、课题的目标及内容结合首都国际机场T3A航站楼，进行大面积清水饰面混凝土施工综合技术的开发和应用研究，不仅能使该工程顺利按期完成，并保证工程质量，总结出成套混凝土施工工艺，而且还能推动我国建筑行业整体技术进步，还可对其它类似工程起到一个借鉴作用，并且，可以作为国内以后制定清水混凝土相关标准、规范的一个参考。本课题的关键技术分为以下几点：1）、清水混凝土的饰面效果设计与施工技术；2）、清水饰面混凝土拌合物的制备技术；3）、清水混凝土模板设计与施工技术；4）、清水混凝土工程施工工艺；5）、清水饰面混凝土抗裂技术；6）、清水饰面混凝土的成品保护技术。5、课题实施情况北京城建机场总承包部针对课题成立了“清水饰面混凝土课题研究小组”和“清水饰面混凝土实施小组”，并组织相关人员到香港机场、韩国仁川机场，北京联想研发基地、宝源公寓、郑州会展中心等实施清水混凝土的工程进行实地考察，通过各种途径收集有关清水混凝土的相关资料，并聘请国内外清水混凝土方面的专家学者到项目进行指导、探讨，并针对具体问题开展专项研究、论证。清水混凝土课题的协作单位包括混凝土搅拌站、各相关施工分部、模板加工厂家等。清水混凝土在施工前，研究小组配合中航空港混凝土搅拌站，就清水混凝土的配合比做了多次试验、优化；根据设计要求，进行了几百张不同单元的模板深化大样图，技术人员住模板加工厂家进行节点和细部构造的研讨和公关。在各施工分部的配合下，做了典型柱、楼梯、标准三角柱网、型钢梁构件清水区域自密实混凝土等十几个样板试验，并在试验前编制试验方案，留过程影像资料，试验后提交分析总结报告，并在施工分部讲评，使施工人员熟悉清水混凝土的施工工艺。目前清水混凝土前期的研讨、试验研究阶段已初步完成，清水混凝土施工方案已经监理审批，正在实施和完善阶段。阶段性研究成果资料正在整理、汇总。北京首都国际机场三号航站楼工程超大、超高、超厚钢管梭型柱施工技术研究1、课题的特点及创新点北京首都机场T3A航站楼工程屋顶采用空间网壳结构，近18万m2的曲线屋顶网架主体及南侧50.0m的悬挑结构由136根梭形钢管柱支撑，呈东西方向对称布置。钢柱外型设计为梭型或纺锤型，柱直径在拉结层最粗，最大直径为2.895m、最小为1.206 m。钢管柱钢材主要有：Q345GJ-C、Q345C和Q345B，其中Q345GJ-C和Q345C钢材在不同部位有Z向性能等级要求（Z15或Z25）。钢板厚度有30mm、36mm、42mm、50mm四种，其中拉接层有水平拉结板厚度达到120mm。钢管柱最大单根重量为171t。钢管柱采用变截面圆锥形卷焊钢管，东西两外侧的钢管柱均为由下而上向外的倾斜柱，其柱顶高度随屋面建筑高度由13.67928.423m变化；南侧和结构内钢管柱采用直立梭形柱，其柱顶高度随屋面建筑高度由14.91840.131m变化。钢管柱设计直径粗，采用以往常规的机械卷管的工艺已无法满足，需要采取折弯和卷板相结合的新方法。同时钢管柱在需采取多段、分节进行加工时，需要保证非常高分段的制作精度，但因柱截面、直径、壁厚、外型的多种变化使得钢管柱加工制作精度相当难以保证，需要进行在措施方面进行深入细致的研究，以确保焊接质量、高精度要求和整体的建筑外观质量的要求。现场钢柱的安装受施工场区大、施工工序多、安装精度高、作业半径远（最远的钢柱离结构边110多米）等因素影响，需要针对每根钢柱进行详细的细化和分解、采取各种不同的安装方法来保证钢管柱安装的顺利；同时对于钢管柱内的设备管安装的施工顺序、方法和控制措施应进行深入细致的研究，解决设备管与结构柱安装之间的矛盾。目前国内采用超大、超高、超厚钢管梭型钢管柱的工程还为数不多，经查新，目前亚洲最大的国际机场之一的广州新白云国际机场采用的是大跨度空间巨钢管桁架结构，桁架最大高度10m，最大跨度180m，桁架两端采用大型人字型柱支撑，柱子是由三根钢管通过联系隔板组成的变截面构件，最大高度37.4m。其结构型式和体量均与首都机场工程不同。2、课题的目标及内容结合首都国际机场T3A航站楼，进行超大、超高、超厚钢管梭型柱施工技术的研究及应用，不仅能使该工程顺利按期完成，并保证工程质量，总结出大型工程钢管柱成套施工工艺，而且还能推动我国钢结构行业的技术进步，还可为国内相关工程提供可借鉴的成功经验。 本课题的关键技术分为以下几点：1）、钢管柱加工制作技术研究2）、钢管柱安装技术研究。北京首都国际机场三号航站楼工程大型机场工程机电设备专业安装技术的研究北京首都国际机场是现代化的、功能性很强的建筑，其配套的各种机电设备安装、调试、运行任务十分繁重。具体包括：智能灯光控制，系统优化设计，智能电力控制等技术，残疾人专用设施的设计和安装技术，航显设备安装，旅客捷运系统，行李分拣系统，引导标识系统，综合通风系统，虹吸式雨水系统、信息系统、罗盘箱机电综合设施等。进行大型机场工程机电设备安装技术的研究，为工程的保质保量的顺利完成十分重要。根据本工程的特点，着重从以下几个课题进行研究。1、虹吸式雨水系统的技术研究本工程屋面雨水系统采用虹吸式雨水系统，虹吸式雨水系统的设计流态是有压流态，该系统在设计中有意造成悬吊管内负压抽吸流动，提高系统的流量。选择虹吸式雨水系统是平衡系统的安全性和经济性的结果。本工程的屋面面积为18万m2，设计雨水排水量约12000升/秒，分别经206根虹吸雨水管排走，雨水管采用不锈钢管，管径为DN150，布置在81根结构钢管柱和混凝土柱内，柱内径多数为1.51.0m，内有纵向肋板、横向环板，雨水管被压缩在500的空间内，施工空间非常小，同时顶部出钢管柱头须返弯避让各种结构件，底部出柱须避开结构焊缝，施工难度很大；对系统连接形式、管道固定、验收标准等均提出了严格要求。同时，国内常规使用的雨水斗单斗流量一般较小（小于25 l/s），本工程使用了单斗流量为110 l/s的雨水斗，并根据工程需要设置了专业的试验室，研制了雨水斗，确保雨水系统施工。虹吸式雨水系统主要研究内容有：.虹吸式雨水系统使用工程类型选择（含经济技术分析）；.虹吸式雨水系统安全性和经济性平衡研究；.虹吸式雨水系统布置形式及系统实现研究；.结构钢管柱内虹吸式雨水系统管道安装研究；.虹吸式雨水系统施工及验收标准研究。2、罗盘箱新技术研究罗盘箱机电综合设施：罗盘箱又叫机电综合单元，主要是为了解决大型开放空间通风空调问题以及其它机电设施布置而设置的小型密集布置的组合拼装空间。它内部集中布置了通风管道、射流风口及调节装置、消火栓箱、水炮、饮用水装置、楼宇自控信息点采集、配电箱、广告箱、航显等多种机电设施，既节省了空间，又保证了系统功能，同时满足了大型开放空间的环境要求，布局美观，功能齐全。罗盘箱施工技术从国外引进，在国内率先使用，具有一定的研究价值。罗盘箱主要研究内容有：1）大型开放空间通风空调问题以及其它机电设施布置的解决方案研究；2）罗盘箱综合机电安装施工技术研究。3、旅客捷运系统，行李分拣系统技术研究为了实现首都国际枢纽机场的功能，满足与新航站楼旅客流量相适应的行李处理能力的要求，本次首都机场扩建工程行李处理系统规模为设计出发行李处理能力19200件/小时、中转行李处理能力8000件/小时的全自动出港行李分拣系统。T3A航站楼内设置常规行李分拣机对国内出港行李进行自动分拣，在T3A航站楼至T3B航站楼之间设置高速出港行李输送系统，并在T3B对国际出港行李进行自动分拣。所有出港行李和中转行李采取五级安全检查模式。该系统有出港行李处理系统、进港行李传送系统、中转行李处理系统、早交行李存储系统、行李空筐回送和自动分配系统组成。出港行李处理系统配置了12个值机岛，所有的12个值机岛可以分时地用于国际出港航班或国内出港航班，300余个值机柜台，4套全自动分拣机、4套高速行李传输和分拣系统、44套出港行李装运转盘。进港行李传送系统配备了进港行李提取转盘共11套，其中两套可以分时地用于国际进港航班和国内进港航班。此项工程的合同金额为约2亿美元，是国内目前规模最大、技术最复杂、自动化程度最高的机场行李处理系统。全部工程于2007年12月31日完工。本次扩建工程将建设国内大陆机场第一套旅客捷运系统，满足在T3A和T3B之间运送国际进出港旅客的需要，实现首都机场的国际枢纽机场功能。该系统将采用全自动列车运行方式运送旅客，也是国内大陆目前建设的第一套全自动运营的城市轨道交通系统。本期建设的旅客捷运系统设计高峰小时单向运送4100名旅客，设两个车站，运行距离约2.5公里，运行时间间隔不超过3分钟，同时设有一个控制中心和一个维修中心。全部工程于2007年12月31日完工。