航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)概述

王曉鵬

(中國建筑西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710018)

1 引言

目前，我國的鐵路里程已成為世界第一，但民用機(jī)場(chǎng)的數(shù)量和分布密度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上發(fā)達(dá)國家，我國機(jī)場(chǎng)建設(shè)還有很大的發(fā)展空間。在機(jī)場(chǎng)建設(shè)和使用中的問題還很多，所以很有必要多研究關(guān)于機(jī)場(chǎng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題。例如，如何解決機(jī)場(chǎng)與汽車及軌道交通之間的快速換乘問題，如何解決機(jī)場(chǎng)占用大量平地問題，如何解決遠(yuǎn)機(jī)位登機(jī)問題，等等。本文闡釋航母機(jī)場(chǎng)及擺渡空橋等概念，試圖分析解決目前機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)中所遇到的部分問題。

2 航母機(jī)場(chǎng)概述

“航母機(jī)場(chǎng)”是把航空母艦的原理運(yùn)用到城市的民航機(jī)場(chǎng)或其他機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用整合機(jī)場(chǎng)航站樓等建筑物的辦法擴(kuò)大航站樓屋面面積，使屋面可以像航空母艦甲板一樣可作為機(jī)場(chǎng)跑道或停機(jī)坪使用。這樣既可以節(jié)約大量土地，降低建設(shè)成本，又能縮短候機(jī)室與跑道或停機(jī)坪的距離，方便機(jī)場(chǎng)管理及乘客乘降。

擺渡空橋指可以像擺渡車一樣移動(dòng)的登機(jī)空橋，它既可用到目前傳統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)，也可與航母機(jī)場(chǎng)配合使用。擺渡空橋兩端或一端設(shè)軟接口，乘客進(jìn)入空橋后，空橋與候機(jī)樓脫離并封閉，駛向目標(biāo)飛機(jī)，通過升降調(diào)整與飛機(jī)艙門對(duì)接后打開，乘客進(jìn)入飛機(jī)。下飛機(jī)的乘客同樣可以用擺渡空橋轉(zhuǎn)運(yùn)，而不需要飛機(jī)滑行到航站樓空橋處[1]。擺渡空橋也可以設(shè)計(jì)為巴士與空橋合為一體的雙層結(jié)構(gòu)，這樣可以縮小其投影面積，降低重心增加穩(wěn)定性。

3 航母機(jī)場(chǎng)的可行性

圖1是1923年拍攝的意大利都靈屋頂卡丁車比賽照片，那時(shí)候人們已經(jīng)可以在建筑物屋頂修建馬路用作汽車賽道了。按照前人的思路，在航站樓頂建設(shè)飛機(jī)跑道應(yīng)該也不算什么大膽創(chuàng)新設(shè)計(jì)。加上世界上航空母艦的建造經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)已經(jīng)積累了幾十年，這對(duì)航母機(jī)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)很有力的保障。實(shí)際上，目前世界已經(jīng)有很多填海造陸[2]的機(jī)場(chǎng)，跑道邊就是大海，與航母類似。還有些機(jī)場(chǎng)建在山頂，跑道幾側(cè)臨空，都不影響機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行。這些實(shí)例都是航母機(jī)場(chǎng)可行性的有力證明。另外，航站樓的面積也是支撐航母機(jī)場(chǎng)可行性的主要條件。一般大型機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度超過3 km，而很多航站樓加上指廊的長(zhǎng)度均超過3 km，如果按“以公共交通為導(dǎo)向的城市發(fā)展模式”(Transit-Oriented Development，TOD）理念把周邊換乘中心、酒店、商業(yè)、辦公等整合進(jìn)航站樓，體量更是驚人。北京首都機(jī)場(chǎng)，建成于2008年的T3 航站樓直線長(zhǎng)度就超過了機(jī)場(chǎng)跑道，更不用說剛新建的大興機(jī)場(chǎng)了。而且這兩個(gè)機(jī)場(chǎng)航站樓還沒有像上海虹橋機(jī)場(chǎng)一樣把整體的汽車站火車站整合進(jìn)來。目前，大部分機(jī)場(chǎng)由于進(jìn)深較大，會(huì)在屋面設(shè)計(jì)采光口和通風(fēng)排煙口等，這些采光通風(fēng)等設(shè)施如何在航母機(jī)場(chǎng)設(shè)置呢？ 筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)實(shí)施難度不大。機(jī)場(chǎng)跑道兩側(cè)一般都有大片草坪，這些草坪的主要作用就是讓跑道之間或跑道與滑行道、停機(jī)坪之間有一定的安全距離，也可稱之為隔離帶，同時(shí)也有改善環(huán)境、滯留雨水等生態(tài)功能，但也有缺點(diǎn)，如它會(huì)引來飛鳥，給飛機(jī)起降帶來風(fēng)險(xiǎn)。在航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，這些隔離帶位置就可以布置下層空間的采光頂和通風(fēng)排煙口，甚至可以局部下凹安裝一些設(shè)備。

4 機(jī)場(chǎng)航站樓屋頂設(shè)跑道停機(jī)坪的優(yōu)點(diǎn)

航母機(jī)場(chǎng)的第一大優(yōu)勢(shì)就是節(jié)省用地。機(jī)場(chǎng)的占地面積是驚人的，如西安咸陽機(jī)場(chǎng)核心區(qū)就有35 km2，而西安市城墻內(nèi)的面積也就12 km2左右，而這12 km2仍然居住著幾十萬人，光里面的景點(diǎn)一天也看不完，更不要說眾多商場(chǎng)、影劇院、賓館、飯店、學(xué)校等。由此可以想象35 km2面積的大小，這也是現(xiàn)在的機(jī)場(chǎng)都離城市較遠(yuǎn)的主要原因。而北京大興機(jī)場(chǎng)占地面積更是達(dá)到了驚人的150 km2。如果把建筑群建在跑道或停機(jī)坪下方，就可以節(jié)省出建筑物的占地，減小機(jī)場(chǎng)的總占地面積。占地面積的縮小不但能節(jié)地環(huán)保、節(jié)省投資，便于維護(hù)管理，縮短消防撲救時(shí)間，還能為機(jī)場(chǎng)的選址提供更多可能。同時(shí)，建筑物屋頂與跑道停機(jī)坪合二為一，比二者分開建造也能節(jié)省很多開支。目前，機(jī)場(chǎng)航站樓屋面的設(shè)計(jì)被稱為第五立面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師及評(píng)標(biāo)各方對(duì)屋面的造型和美觀程度都極其看重，要求也很高，甚至超過了對(duì)航站樓外立面的要求。為什么會(huì)這樣？ 原因就是機(jī)場(chǎng)面積都很大，所以屋面面積一般都遠(yuǎn)超立面面積，當(dāng)評(píng)委看渲染圖和模型時(shí)，映入眼簾的幾乎全是巨大的屋面。屋面越重要造價(jià)就越高，造價(jià)高面積大所引起的后期維護(hù)費(fèi)用自然也不會(huì)低。所以航母機(jī)場(chǎng)把屋頂與跑道停機(jī)坪合二為一就相當(dāng)于省去了航站樓原屋面的費(fèi)用，設(shè)計(jì)師也不用再為第五立面絞盡腦汁了。可能有人會(huì)擔(dān)心沒有了連綿起伏的屋面會(huì)不會(huì)使航站樓缺乏美感，筆者認(rèn)為毫無影響。平屋面的建筑經(jīng)典比比皆是，如人民大會(huì)堂、毛主席紀(jì)念堂，況且第五立面設(shè)計(jì)和評(píng)判又被稱為上帝視角，建成后絕大多數(shù)情況下很難被使用者看到，為此耗費(fèi)巨資實(shí)在是浪費(fèi)。另外，設(shè)計(jì)在建筑物屋頂上的機(jī)場(chǎng)跑道停機(jī)坪更開闊，周圍沒有了眾多的建筑等障礙物，使用起來更方便更安全。航母機(jī)場(chǎng)如果建在海上，除了像陸地機(jī)場(chǎng)一樣可以與公路、軌道交通相連，還可以與輪船實(shí)現(xiàn)零距離無傘換乘[3]。

5 航母機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)思路

5.1 海面航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)

有些沿海城市地形崎嶇或土地昂貴，在陸地找一大片平整的用地來建造機(jī)場(chǎng)難度很大，在淺海區(qū)域填海造地不但技術(shù)可行，投資也可以接受，是一種不錯(cuò)的選擇。目前，世界上填海造陸技術(shù)已非常成熟。如荷蘭正在推廣水上城市設(shè)計(jì)建造，它的國土面積中20%都是填海造陸。我國填海造地的工程成就也不少，如上海浦東填海面積已超過130 km2，其中浦東機(jī)場(chǎng)填海造地面積就有幾十平方千米。目前，世界上填海造陸建成的民用機(jī)場(chǎng)有日本大阪關(guān)西機(jī)場(chǎng)、澳門國際機(jī)場(chǎng)、香港國際機(jī)場(chǎng)等十多個(gè)，還有很多軍用機(jī)場(chǎng)。一般的填海機(jī)場(chǎng)都是用砂土等在七八米深的淺海中填出一片陸地，然后在這塊陸地上再建跑道、停機(jī)坪、航站樓、停車庫、停機(jī)庫等。這種建造方法的缺點(diǎn)是材料用量大、砂土容易流失、路基地基容易下沉等。而航母機(jī)場(chǎng)不用填海，只是在海上建一座建筑。這座建筑可以全部位于海面上，也可以部分在海面下部分在海面上。建筑可以直接與陸地連接，也可以通過橋梁或海底隧道與陸地連接。社會(huì)車、出租車、公交車、長(zhǎng)途車、地鐵、火車均可接入，布置在航母機(jī)場(chǎng)各層。

屋頂可僅布置跑道，也可以布置跑道和停機(jī)坪，還可以局部升起作為候機(jī)樓使用。屋頂僅布置跑道的設(shè)計(jì)可以減少機(jī)場(chǎng)投影面積，降低海底基礎(chǔ)造價(jià)和對(duì)海洋生態(tài)的影響，停機(jī)坪及候機(jī)樓可以設(shè)計(jì)在屋面下一層，帶屋頂?shù)耐C(jī)坪可為飛機(jī)及機(jī)身外工作人員消除日曬雨淋的不利影響，飛機(jī)可以像航母機(jī)庫的進(jìn)出方式一樣通過電梯在跑道層和停機(jī)坪層之間上下運(yùn)行，也可以設(shè)計(jì)為坡道與電梯相結(jié)合的雙保險(xiǎn)模式。如果跑道停機(jī)坪均在屋面，則有多種設(shè)計(jì)方案。一種方案是在航母機(jī)場(chǎng)屋面設(shè)計(jì)跑道、停機(jī)坪和凸出屋面的候機(jī)室，乘客登機(jī)和到港的方式和目前大多數(shù)機(jī)場(chǎng)類似，但它的優(yōu)點(diǎn)是候機(jī)室周邊均可布置登機(jī)空橋，不像目前常見的機(jī)場(chǎng)那樣候機(jī)室或指廊最多只能三面布置空橋。例如，大興機(jī)場(chǎng)之所以設(shè)計(jì)為放射狀指廊，就是為了在減少乘客步行距離的同時(shí)盡量增加可布置空橋近機(jī)位的港灣岸線長(zhǎng)度，但它伸出的5 個(gè)指廊只有3個(gè)指廊可以在3 面全部布置空橋，另外兩個(gè)指廊均只能在兩面布置，因?yàn)檫@兩個(gè)指廊的另一個(gè)長(zhǎng)邊外設(shè)計(jì)的是陸側(cè)車道邊。而航母機(jī)場(chǎng)不存在這個(gè)問題，如果大興機(jī)場(chǎng)按航母機(jī)場(chǎng)理念設(shè)計(jì)，在保持目前的造型不變的情況下，可以設(shè)計(jì)為6 個(gè)指廊，而且6 個(gè)指廊均可3 面臨空，布置近機(jī)位，也就是這6 個(gè)指廊外立面外側(cè)均為空側(cè)，車道邊等陸側(cè)設(shè)施在停機(jī)坪的下一層。假設(shè)按此方案設(shè)計(jì)，在布置與目前已實(shí)施方案相同數(shù)量近機(jī)位的情況下，航母機(jī)場(chǎng)方案6 個(gè)指廊的伸出長(zhǎng)度肯定比目前大興機(jī)場(chǎng)指廊的長(zhǎng)度要更短，旅客乘降機(jī)行走距離也就更短。航母機(jī)場(chǎng)跑道停機(jī)坪均設(shè)計(jì)在屋面的另一種方案如下：如果屋面面積有限，則只設(shè)計(jì)空橋凸出屋面，候機(jī)室等布置在下一層，出發(fā)乘客通過電梯上到空橋登機(jī)，到達(dá)乘客下機(jī)通過空橋電梯下至到達(dá)廳。還有一種方案就是運(yùn)用擺渡空橋乘降機(jī)，登機(jī)乘客從候機(jī)室進(jìn)入擺渡空橋，擺渡空橋通過升降機(jī)升至停機(jī)坪后駛向目標(biāo)飛機(jī)讓乘客登機(jī)； 到港乘客從飛機(jī)進(jìn)入擺渡空橋，駛?cè)肷禉C(jī)后下至到達(dá)廳落客。

5.2 平地航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)

在一塊平整的陸地上設(shè)計(jì)航母機(jī)場(chǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)地，同時(shí)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是可以在機(jī)場(chǎng)下方保留原用地上的公路鐵路，或者新建公路甚至鐵路橫穿機(jī)場(chǎng)，降低機(jī)場(chǎng)對(duì)用地周圍交通的影響，縫合幾千米長(zhǎng)跑道對(duì)城鄉(xiāng)環(huán)境的割裂。平地航母機(jī)場(chǎng)的其他設(shè)計(jì)方法與海面上的航母機(jī)場(chǎng)類似，只是可以在跑道一端或兩端設(shè)計(jì)與地面相通的坡道，一方面能讓飛機(jī)上下通行，另一方面也可以用于跑道的安全緩沖。

5.3 坡地航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)用地面積較大，找一塊足夠大的平地對(duì)很多城市來說都非易事，大多數(shù)用地都不是太平整甚至坡度很大。目前，在坡地甚至山地建機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方法都是先把場(chǎng)地整平，然后再在平地上修筑跑道停機(jī)坪，豎起形象高大而醒目的航站樓及其他配套建筑。這種做法的缺點(diǎn)是土方量極大，對(duì)環(huán)境的影響及破壞也隨之加大。如果采用航母機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)手法，則可以不用找平地，更不用平整場(chǎng)地，因?yàn)楹侥笝C(jī)場(chǎng)可以把整個(gè)機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)為一個(gè)建筑物，這個(gè)建筑物可以依山就勢(shì)而建，它的首層可以根據(jù)地形設(shè)計(jì)在不同標(biāo)高，各段的層數(shù)可以不同，只需要把它們的屋面設(shè)計(jì)在同一標(biāo)高并且連為一體即可。這個(gè)連為一體的大屋面就是跑道和停機(jī)坪的場(chǎng)地，屋面下可以是建筑也可以是公路、鐵路甚至是綠化、水面等。對(duì)于一些建筑物總面積較小的機(jī)場(chǎng)，也可把跑道設(shè)計(jì)在常規(guī)平整的地面上，而僅將停機(jī)坪在建筑屋面設(shè)置。

6 結(jié)語

在機(jī)場(chǎng)航站樓等建筑物屋頂布設(shè)跑道停機(jī)坪的航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)方法可以節(jié)省大面積土地，也能減少大量土方工程，還能降低目前航站樓及配套建筑屋面的造價(jià)，為機(jī)場(chǎng)選址提供了更多的可能性，也為機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建提供了既節(jié)地又省錢的可選方案。在我國大力發(fā)展和普及機(jī)場(chǎng)的今天，如果航母機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)能夠推廣使用，必將為各地航空業(yè)的快速實(shí)施落地做出很大貢獻(xiàn)。