《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）——第一部分公鐵水《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)工程關(guān)鍵技術(shù)研究》

1. 項目名稱: 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)工程關(guān)鍵技術(shù)研究

2. 完成單位: 天津濱海國際機(jī)場有限公司、清華大學(xué)、 中國民航機(jī)場建設(shè)集團(tuán)有限公司等

3. 主要完成人: 高志斌、 劉巖、 來勇、 王鵬、 高澤寧、 趙川、 劉少寧、 彭躍軍、 孫士博、 王躍、 柯衛(wèi)

　　(一)項目背景

　　嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)面積占我國國土面積的70%,國家定位的中國航空交通體系中,大型樞紐機(jī)場半數(shù)以上都處于我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)。我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)自然環(huán)境惡劣,在機(jī)場建設(shè)和運(yùn)行中諸多典型技術(shù)問題日益突出,如:嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)機(jī)場道面耐久性破壞與開裂劣化嚴(yán)重,直接威脅飛機(jī)起降安全;嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)場建筑能耗巨大,綠色機(jī)場建造技術(shù)儲備不足;機(jī)場道面積雪與結(jié)冰極易造成重大安全事故;缺乏因地制宜,展現(xiàn)地方特色的人文機(jī)場相關(guān)研究成果等。項目組針對嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)面臨關(guān)鍵技術(shù)難題,開展嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)工程關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　(二)技術(shù)概況

　　按照平安、綠色、智慧、人文“四型冶機(jī)場建設(shè)要求,以耐久型抗裂機(jī)場道面技術(shù)、嚴(yán)寒地區(qū)綠色機(jī)場設(shè)計建造技術(shù)、機(jī)場智能融雪道面關(guān)鍵技術(shù)與嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)場航站樓歐式彩石混凝土藝術(shù)飾面工程關(guān)鍵技術(shù)等為重點(diǎn)研究分項,形成集嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場的材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及建造技術(shù)的綜合技術(shù)體系,為嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)機(jī)場“四型冶機(jī)場建設(shè)提供指導(dǎo)。

　　(三)適用范圍

　　本項目按照平安、綠色、智慧、人文“四型冶機(jī)場建設(shè)要求,針對嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)機(jī)場建設(shè)和運(yùn)行中暴露的典型突出的技術(shù)難題開展專項技術(shù)攻關(guān),形成的關(guān)鍵技術(shù)研究適用于我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場的建設(shè)等領(lǐng)域,同時也對我國其他地區(qū)的“四型冶機(jī)場建設(shè)具有重要的參考價值。

　　(四)獲獎情況

　　中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。

　　(1)創(chuàng)新點(diǎn)一:研發(fā)了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高耐久高抗裂機(jī)場道面混凝土材料,開發(fā)了適用于超高頻振搗施工工藝的混雜改性合成纖維高耐久高抗裂機(jī)場道面水泥基復(fù)合材料制備技術(shù)以及干硬性混凝土工作性測試技術(shù),創(chuàng)造性地提出了干硬性混凝土預(yù)設(shè)開裂的堆成外擴(kuò)型設(shè)備及裂縫成像處理面積計算技術(shù),延長了道面在惡劣環(huán)境作用下服役壽命,填補(bǔ)了我國該技術(shù)領(lǐng)域的空白。

　　(2)創(chuàng)新點(diǎn)二:創(chuàng)新提出了貼臨建設(shè)一體化運(yùn)行的設(shè)計和超大面積平屋面的建筑形式,開發(fā)了單層TPO防9郾3kPa風(fēng)揭體系,研發(fā)了TPO屋面自防水體系、考慮太陽照射角度的三銀Low-E玻璃設(shè)計技術(shù),實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)寒地區(qū)綠色機(jī)場建設(shè)。

　　(3)創(chuàng)新點(diǎn)三:國際上首次研發(fā)出基于碳纖維格柵的機(jī)場道面融雪除冰復(fù)合結(jié)構(gòu)材料,建立了機(jī)場自融雪道面復(fù)合結(jié)構(gòu)模型,提出了智能融雪機(jī)場道面材料和結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計方法,開發(fā)了基于能量轉(zhuǎn)化的智能道面融雪系統(tǒng),創(chuàng)建了機(jī)場道面融雪除冰智能監(jiān)控系統(tǒng),揭示了不同環(huán)境參數(shù)和設(shè)計參數(shù)下的融雪除冰影響規(guī)律,提升了機(jī)場道面冰雪實(shí)時處治的技術(shù)水平,填補(bǔ)了碳纖維格柵機(jī)場道面融雪除冰材料、技術(shù)領(lǐng)域空白。

　　(4)創(chuàng)新點(diǎn)四:研發(fā)了彩石混凝土復(fù)合材料+纖維水泥夾心巖棉保溫板的復(fù)合結(jié)構(gòu)體系,并應(yīng)用于大型樞紐機(jī)場的超大面積歐式建筑外飾面;研發(fā)了采用劈裂混凝土砌塊,實(shí)現(xiàn)羅馬柱建造的工藝。

　　本項目聚焦于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)工程關(guān)鍵技術(shù),按照“四型冶機(jī)場建設(shè)要求,分為耐久型抗裂機(jī)場道面技術(shù)、嚴(yán)寒地區(qū)綠色機(jī)場設(shè)計建造技術(shù)、機(jī)場智能融雪道面關(guān)鍵技術(shù)與嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)場航站樓歐式彩石混凝土藝術(shù)飾面工程關(guān)鍵技術(shù)等四大重點(diǎn)分項。

　　(一)平安機(jī)場———耐久型抗裂機(jī)場道面關(guān)鍵技術(shù)

　　針對我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)氣候嚴(yán)酷,機(jī)場道面耐久性破壞與開裂劣化嚴(yán)重,直接威脅飛機(jī)起降安全的現(xiàn)狀,以高抗裂、高韌性與高耐久性機(jī)場道面材料制備技術(shù)為依托,研究機(jī)場道面材料抗裂性能、變形能力、裂縫控制能力提升關(guān)鍵技術(shù),研究纖維組份對機(jī)場道面材料抗沖擊能力、抗斷裂性能的影響,揭示材料增韌增強(qiáng)機(jī)制,并研究材料在凍融循環(huán)、沖擊荷載作用下的損傷劣化規(guī)律,延長道面在惡劣環(huán)境作用下的服役壽命,綜合提高機(jī)場道面運(yùn)行安全程度。

　　(二)綠色機(jī)場———嚴(yán)寒地區(qū)綠色機(jī)場建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

　　嚴(yán)寒地區(qū)綠色機(jī)場建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究目標(biāo)是嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)場全壽命期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境和減少污染,為使用者提供健康、適用和高效的機(jī)場使用空間,同時將機(jī)場打造成為與自然和諧共生的建筑。主要包括節(jié)地規(guī)劃與建筑設(shè)計研究、節(jié)能與能源綜合利用研究、節(jié)水與水資源綜合利用研究及節(jié)材與材料資源綜合利用研究。

　　(三)智慧機(jī)場———嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)機(jī)場道面智能融雪關(guān)鍵技術(shù)

　　嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)大型機(jī)場道面設(shè)施缺乏高效智能融雪除冰技術(shù),道面積雪與結(jié)冰嚴(yán)重危及飛機(jī)起降安全,極易造成重大安全事故。因此研發(fā)智能控制高效快速的機(jī)場道面智能融雪除冰系統(tǒng),能夠在冰雪惡劣氣候條件下,快速自動融化機(jī)場道面上冰雪,使道面始終自動保持無積雪與無積冰狀態(tài),飛機(jī)正常起降不受冰雪影響。

　　(四)人文機(jī)場———嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)場航站樓歐式彩石混凝土藝術(shù)飾面工程關(guān)鍵技術(shù)

　　我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場建設(shè)工程缺乏因地制宜展現(xiàn)地方特色的人文機(jī)場相關(guān)研究成果,相關(guān)研究亟待開展。因此項目組以哈爾濱國際機(jī)場新航站樓為研究對象,開展彩石混凝土建造歐式造型的工藝研究,劈裂混凝土砌塊現(xiàn)場組砌歐式羅馬柱工藝研究及彩石纖維混凝土藝術(shù)板建造大型機(jī)場歐式建筑技術(shù)研究。通過上述綜合研究將機(jī)場航站樓打造成具有鮮明地方特色的文化載體和城市名片。

　　同類項目比較情況見表1。

　　項目研究成果在哈爾濱、北京以及天津三個具有代表性的我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)城市開展工程應(yīng)用,工程效果良好,大幅提高了機(jī)場道面質(zhì)量安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,延長了機(jī)場道面使用壽命,實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)寒地區(qū)自融雪道面冰雪天氣智能融雪化冰;實(shí)現(xiàn)了機(jī)場全壽命期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源的綠色機(jī)場建設(shè)和機(jī)場航站樓體現(xiàn)地方特色的人文機(jī)場建設(shè),填補(bǔ)了我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)“四型冶機(jī)場建設(shè)的技術(shù)空白,取得了良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

　　項目貫徹了以“平安、綠色、智慧、人文冶為核心的“四型冶機(jī)場建設(shè)原則,為嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)大型樞紐機(jī)場高質(zhì)量建設(shè)提供了技術(shù)保障。項目成果大幅提升了冰雪條件下機(jī)場道面智能運(yùn)行安全性,降低了機(jī)場道面耐久性破壞風(fēng)險,實(shí)現(xiàn)了機(jī)場全壽命期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源的綠色機(jī)場建設(shè),通過具有地方特色的歐式彩石纖維混凝土藝術(shù)板的實(shí)現(xiàn)了人文機(jī)場建設(shè),社會效益顯著。

　　項目研究成果應(yīng)用在北京新機(jī)場飛行區(qū)場道工程、哈爾濱太平國際機(jī)場擴(kuò)建工程項目、天津濱海國際機(jī)場飛行區(qū)場道工程等。項目累計節(jié)支總額39565.32萬元,社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。