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中國山地建機場克服了哪些難題

中國山地建機場克服了哪些難題

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(在九寨溝地震中,海拔高度3447米、曾在汶川救災中充當「空中生命線」的九寨黃龍機場又繼續為九寨溝災區提供支援。成都理工大學供圖)

中國是一個多山的國家,雖然我們已經在第二階梯、第三階梯上建設了大量的鐵路公路(如青藏鐵路、青藏公路等),形成了較為便捷的交通網路,但是對中國廣袤的國土而言,現有的路網體系仍然滿足不了經濟發展帶來的交通需求。

西部地區雖然經濟欠發達,但第三產業中的旅遊業卻特別發達,例如雲南、陝西、四川旅遊業非常發達,再加上距離東部又十分遙遠,交通成為制約這些城市發展的瓶頸,機場成為中西部發展的「剛需」。

那麼,可能有人要問了,上面這些高鐵也滿足,而且中國的高鐵技術那麼牛,都修到國外去了,為什麼不在西部修高鐵呢?

如果僅考慮建設費用,修建高鐵一公里就要2億元左右,而修建一個支線機場(指目標年旅客吞吐量小於等於50萬人次,主要起降短程飛機,規劃的直達航班一般在800—1500公里範圍內的機場),大概只需要4億元左右,大一點的也就十幾億元。

加之西部地區地域遼闊,人口密度相對較低,這樣的地方修高鐵顯然不划算,而修更多支線機場卻是既方便又經濟。

在西部建機場有哪些困難?

1、山區地勢起伏,建跑道需要挖山填谷

山區地形起伏,建出跑道並不容易,往往需要挖山填谷。

這類山谷地帶不利於飛機飛行,跑道周邊的山易成為影響飛機起降的障礙物,場地凈空條件差,後期建設的機場逐漸上移到山腰、山頂,以更好地滿足凈空要求。而中國山區民用機場跑道長度一般為2~4千米(攀枝花機場跑道較短,2800米,康定機場跑道較長,4000米),因此在實際施工時,跑道周邊的山頭會被削平,削下來的石料供機場施工使用。

比如,貴陽龍洞堡國際機場建設時飛行區的最大削方高度達114.67米,最大填方厚度達54米左右,相當於要削掉四十層的高度,填十八層的山溝,在國內外尚屬罕見。

再比如廣西自治區最高的機場河池金城江機場建設時削平了65座山頂,而它和九黃機場比起來,還是小巫見大巫。

九寨黃龍機場填方總量達6700萬立方米,如果按每立方米兩噸估算,填料總質量超過一億三千萬噸!這個質量,是埃菲爾鐵塔的一萬倍。如果把這些材料製成等體積的磚塊,磚頭排起來可繞地球23圈。

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(茅台機場施工現場,作者拍攝)

2、成本受限,地基只能「就地取材」

填方工程最大的難處在於處理好地基材料。

以往常見的填築工程中,公路建設用料少,運輸材料較方便,大壩建設費用充足,可以花更多的錢開採優質石材。而機場建設成本受限,通常只能「就地取材 」,本地的姑娘嫁本地的郎,本地的山頭填本地的溝。最後工程上用的材料常為風化程度較高的岩石(碎石),甚至是碎石和土的混合物。

擺在建設者面前的問題是:如何對此類配比不均勻、質量較差的大塊石進行處理,完成高填方填築,並使填築的地基達到飛行要求。具體的要求包括,填築體穩定(不易發生滑坡等災害)、均勻(各處質量都要過關)、密實(不能鬆散)、工後沉降量小。

特別是最後一點「工後沉降小」,是最核心的要求。

3、碎石填築易下沉變形,需要逐層填築並強夯

石頭堆起來的東西,會不穩定?施工完成後會往下沉?這是肯定的。

這類材料具有一種非常特殊的性質——「蠕變」,碎石填築體在自重作用下會發生持續的變形,受降雨、飛機起降衝擊的影響,這一變形還會更大。

小型工程(如填築高度只有十多米)中石頭的變形或許可以忽略,而填築幾十上百米的大型工程,微小的變形積累起來就十分可觀(例如填築五十米高度上,會有平均百分之一的工後沉降,總的變形量就是半米)。

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(龍洞堡機場)

為了控制沉降,西部機場建設常常採用強夯法進行地基處理,逐層填築並強夯,龍洞堡機場就是這麼建的。

為了搞清楚強夯後材料的特性、填筑後材料的變形規律,施工方和多家科研單位歷時二年多,分別進行了各個尺度的試驗和研究,如大塊石組成的級配分析、填築施工方法的效果對比、單點夯擊試驗、區塊夯擊試驗,以及有效加固深度測試、地基沉降變形觀測等測試,為當地的工程獲取了一手資料,也為今後的同類工程積攢了寶貴的經驗,至今還在西部機場建設中廣泛使用。

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(三)為什麼削山填谷也要建機場?

對比一組數據你就知道了。

美國機場數量近20000個,除了其中70%都是私人機場外,剩下的約5000個機場中,有接近500個是民用運輸機場,其餘的都是通用機場。這些通用機場承擔了大部分短途出行、醫療救援、救災、旅遊等功能。

再看中國。根據《中國機場建設現狀及未來展望》:「目前中國境內共有機場220座,其中定期航班通航的機場只有218個。」這個數量只能達到美國運輸機場的一半,如果再算上通航機場,中美之間的差距更是拉大到1/10甚至更低水平。

機場數量嚴重不足,使得中西部城市小型機場的建設,成為未來中國機場建設的重點。

然而,諸多機場的生存狀況及其嚴峻。根據中國民用機場協會的數據,全國218個機場當中,只有56個是盈利的,占機場總數的1/4,其餘的全部虧損,總計約40億人民幣。絕大部分小型機場只能依靠政府補貼過活。

2018年11月,民航局財務司發布了2019年對民航小機場的補貼預算方案,共有168家小機場將獲得補貼,補貼總金額為15.18億元。

但每一個新建機場的背後,不僅包含了國家對地區間經濟均衡發展的戰略預期,還包含了各地區尤其是偏遠地區對經濟發展和出行便利的渴望。即使面臨巨額虧損的隱患,新機場建設的熱情依然高漲,削山填谷、移土造地就更算不上什麼難題了。

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