阿尔及尔新机场
2018-07-09 14:02:31

 近些年来,中国建筑企业承建了一带一路沿线国家许多大规模工程,其中在非洲的深耕程度最高,而阿尔及利亚就是典型代表。

阿尔及利亚位于北非,人口4000万,是世界第二大天然气出口国,非洲的第四大经济体。现如今,阿尔及利亚的首都阿尔及尔正在逐渐崛起成为北非的重要交通枢纽,建于2006年、旅客吞吐量仅为500万人次的旧机场已然不堪重负。

为此,自2014年开始,阿尔及尔市开始在旧机场的西侧兴建新机场,而承建这座新机场项目的正是中国的建筑企业。

(一)最复杂的钢结构施工,如何改变传统?

阿尔及尔的新机场可以利用旧有机场的跑道,主要建设项目是一座钢结构的航站楼和一座能源中心。

航站楼的屋面钢结构最大跨度达180米,拱高45米,节点复杂,被业界誉为“世界上设计、施工难度最大、复杂程度最高”的钢结构项目之一。

这一巨大的跨度对于传统的钢结构而言是难以实现的。

如果采用传统的变截面箱形钢梁,屋面就会产生较大的弯矩,从而导致用钢量过大,既浪费资金,又影响建筑安全。此外,由于跨度太大,传统的H型次梁还会导致面外失稳的问题,影响结构安全性。过大的跨度还会导致钢箱梁内部的结构过于复杂,焊接量大,很容易引起构件变形。此外,面对大跨度结构,传统钢结构还面临施工组织难度大、节点连接复杂、施工风险大等问题。

按照合同约定,结构的用钢量只有一万吨,但如果按照传统的建造方法,用钢量至少也要一万四千吨才能保障安全,这一差额是无法弥补的。因此,阿尔及尔机场的建造必须采用全新的结构模式。

中国施工方运用现代价值工程理念,对钢结构方案展开了优化设计,采用变截面的倒三角桁架代替原来的箱形钢梁,充分利用三角桁架杆件的上弦受压、下弦受拉轴向受力性能,使钢材的受力性能得以充分发挥,不仅结构形式合理,用钢量也大大节约。

此外,工程师们还巧妙地利用箱型次梁代替H型次梁,调整了结构性能的各项系数,在适当的位置增加支撑,大幅度减小了用钢量,同时还降低了结构自重,使得抗震能力大为增强。

新设计方案的预制化程度还大为增加,采用螺栓连接代替了原来的焊接,减少现场危险而麻烦的高空仰焊作业,极大地加快了施工进度。此外,新方案还使用普通钢材节点替换原设计中的铸钢节点,仅这一项就节约了576万元的成本。

在机场内部,工程师们还进行了一项大胆的尝试,即在现有每根108米跨度的主梁下,加一根树状结构柱子。

这种树状结构柱力流明确、可缩小屋面跨度、兼作结构耗能构件及结构美观功能,达到了减小屋面在强震作用和风荷载作用下的水平位移、提高钢结构安全度的目的。这些增加的柱子还大大降低了主梁的负担,减小了主梁自重,进而大大加快了施工速度,降低施工难度。

巧妙的设计意味着极高的精度要求。航站楼主桁架之间的连接由6个杆件、312个高强螺栓进行直接高空对接,误差需控制在2毫米以内,此种难度可想而知。

为满足加工进度,工程师们采取对桁架在加工厂内进行预拼装的措施,取得了理想的效果,整个钢结构的优化施工和安装最终仅仅耗时4个月,在工期上和造价上都有了显著的节省。

(二)在北非大沙漠里修机场,如何对抗毒辣的阳光?

阿尔及尔机场位于地中海南岸的茫茫沙漠之中,这里昼夜温差巨大,阳光毒辣,建筑材料的老化速度非常快。尤其是地中海的特殊气候环境,使得这里冬季温和多雨,夏季炎热干燥,而建筑的防水材料通常是由高分子有机物制成的,很容易被干热的气候造成巨大破坏,从而严重降低使用寿命。阿尔及尔机场采用了S80-10型沥青聚氨酯防水涂料。这是一种双组份反应型液态涂膜防水材料,常温固化后就能形成富有弹性的整体化橡胶状防水层,防水性能可靠。它尤为引人注目的优点就是耐热耐寒性能极好,抗老化性能极佳。

然而,这种材料的施工并不简单。它要经过清理、找平、多次涂刷与多次铺设无纺布才能完成,在整个施工过程中必须十分谨慎,才能避免材料的起泡和膨裂,这对施工人员的技术有很高的要求。

不仅仅是来自空中的降水要防,地下水也要防。

在阿尔及尔机场工程中,工程师们使用了钠基膨润土防水毯来做地下防水。这是一种新型的防水材料,性能优越。在遇水时,钠基粒子膨润土可以膨胀至24倍,形成黏性高且滤失量低的均匀胶体系统,在土工布的限制下充分密实,进而有效防水。

由于这是一种天然无机材料,因此对人和土壤都无毒无害,对环境没有特别的影响,具有良好的环保性能。它的施工简便,效率高,不需要像传统防水材料那样进行加热和粘贴,只需用膨润土粉末和钉子、垫圈进行搭接和固定即可。

钠基膨润土防水毯是现有防水材料中施工工期最短的,施工后无须花费大量人力进行检查,如果发现防水缺陷也容易维修,被广泛应用于国内大、中型工程的地下防水,如水利、机场、隧道等工程中。

尽管钠基膨润土性能优良,然而它在国际市场上仍然未能推广。由于缺乏成功的施工经验和足够多的建设项目,国际市场对钠基膨润土的防水性能仍然将信将疑。不过,阿尔及尔机场中钠基膨润土的成功运用,已经足以为以后的项目提供借鉴。

可以说,未来将会有越来越多的技术,在中国人的证明和推广下走向世界。

(三)不止新机场,原来旧机场也是中国建的?

其实,不要看了阿尔及尔新机场就觉得中国建筑企业很了不起。事实上,就连该国2006年建成的旧机场也是中国建的。

从1982年开始,中国建筑企业已经在阿尔及利亚深耕了36年,从最初的普通住宅项目到如今遍布阿尔及利亚全国的基建和高端公共设施,中国建筑企业率先为中国企业实施海外战略做活了第一个“眼”。在1991年阿尔及利亚内战爆发、外商纷纷撤离的情况下,只有中国建筑企业坚持留了下来与阿国人民共患难。

坚守必然获得回报,正是这种同生共死的经历,奠定了中国建筑企业在阿尔及利亚政府和人民心中的地位,让中国企业击败了许多国际顶尖承包商,接下了无数大单,甚至包括外交部新办公大楼、宪法委员会办公大楼、国家会议中心这些国家政府机关。

在2003年5月,阿尔及尔旧机场的施工过程中恰逢一次6.7级大地震,项目部租用的当地人的一座楼房倒塌,9名员工不幸牺牲在了异国他乡。然而这次地震后,中国企业建设的房屋和工程无一倒塌,机场的建设也没有被耽搁。

这次地震后,中国制造的过硬质量和中国工程师们的专业态度被阿尔及利亚全国看在眼里。

阿尔及尔的新机场占地65万平方米,项目总投资8.9亿美元,包括新航站楼、配套高架桥和停车场以及新的停机坪,年旅客吞吐量达到1000万人次,具备国际民航协会A级标准。

它于2014年12月25日开工,即将于2018年内建成通航。届时,阿尔及利亚的经济发展将会更加迅速,与中国的联系也会日益紧密。

须臾千秋(清华大学土木工程博士)
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