“中国智造”助力马尔代夫机场“换新颜”

文/本刊记者 楚峰

图／窦硕

2022年10月6日，马尔代夫维拉纳国际机场新跑道正式投运，迎来了第一架商业航班。

维拉纳国际机场改扩建项目是2014年9月习近平主席对马尔代夫进行国事访问期间两国领导人见证签约的共建“一带一路”重要合作项目之一，对促进马尔代夫经济社会发展和两国友谊都具有重大意义。北京城建集团充分发挥国匠实力，承建了马尔代夫维拉纳国际机场改扩建项目，改扩建后的维拉纳国际机场将有力促进马尔代夫旅游业跨越式发展，也将成为中马友谊的又一标志性项目。

11月5日，第六届“一带一路”青少年创客营与教师研讨活动期间开展了线上云游之马尔代夫维拉纳国际机场改扩建项目，北京城建集团马尔代夫维拉纳国际机场改扩建项目副总工程师窦硕相约云端，带领着各国青少年沿着马尔代夫维拉纳国际机场的海岸线云端漫步，在领略机场的绝美风光的同时，详解扩改建项目的历史由来、沿革以及工程的技术难点与创新点。

马尔代夫维拉纳国际机场航拍图

项目建设重难点

维拉纳国际机场改扩建项目位于马尔代夫Huhule 岛，改扩建内容包括填海护岸工程、飞行区场道工程、助航灯光及导航工程、新建货运站工程、油库及机坪加油管线工程等。

“维拉纳国际机场改扩建项目是‘一带一路’重点工程，具有重要的意义。”窦硕介绍了该项目的由来以及项目进展过程中的重要工程节点，并总结了项目开展中存在的重难点：

一是EPC 工程总承包模式，总承包单位责任大、风险高。该项目为EPC工程总承包模式，需统筹协调设计、采购、施工及业主方、监理方、融资方等多方关系，总承包单位责任大、风险高。

二是设计复杂，审核进度缓慢。该项目机场飞行区按照国际民航组织（ICAO）的规范和标准进行设计、建造与验收，建构筑物按照中国有关规范和标准进行设计、建造和验收。

三是材料/设备采购周期长。几乎所有的建筑材料、设备均依赖进口，很多大宗材料（包括水泥、砂、石子、沥青等）、长周期设备都至少需要提前6个月进行预订，采购、运输周期长。

四是机场岛面积狭小，材料存放区域有限。维拉纳国际机场岛面积狭小，材料存放区域有限，高效有序组织进行物资的采购、运输，动态管理材料存放情况是该工程一大关键点。

五是项目涉及专业多，组织管理难度大。该项目涉及填海、护岸、场道、助航灯光、导航、通信、供油工艺、建筑、结构、机电等专业，专业技术强、交叉作业面多，组织管理难度大。

六是不停航施工时间有限，安全风险高。该项目是在其现有机场的基础上进行改造及扩建，在施工期间不能影响机场的日常运营，跑道限制工作面区域每天仅有凌晨0:00—5:30 可以开展施工作业，有效施工时间不足5 个小时。施工中既要保证机场正常运营，避免破坏现有管线，又要保质保量完成施工任务，安全风险高。

越是困难，越要创新。北京城建集团项目团队努力克服重重困难，大胆创新，引入高科技和新技术，高质量地完成了维拉纳国际机场改扩建项目的相关工程建设。

关键技术大显身手

通过一系列的技术创新及综合应用，使得改扩建后的维拉纳国际机场运力翻倍，极大促进当地旅游业发展和经济复苏。对此，窦硕就机场建设过程中的几项关键技术进行了详细解析。

BIM 及数字化施工技术

维拉纳国际机场改扩建项目在工程建设全生命周期中应用BIM 及数字化施工技术，基于三维模型实现跨越时空、语言、专业的协同管理模式。窦硕为青少年介绍了BIM 和数字化施工的概念，并以案例的形式进行了详解。

第一步是模型建立。为了打造可供运维的BIM 模型，维拉纳国际机场改扩建项目按区域、针对不同用途建立BIM模型，供机场建设过程使用，并进一步整合成整个维拉纳机场岛的BIM 模型。

通 过Business Center-HCE/Sketchup 软件建立了整个飞行区的三维表面模型，并应用于其后的填海工程和场道工程全过程数字化施工。该数字化施工软件针对土方工程快速建模并可以根据预定义区域、时间段同时出具工程量报告，填海工程过程中每月均进行实时工程量统计。

窦硕列举了油库区域的BIM 模型建立，分为两部分：一个是10 余栋单体建筑的建筑/结构/机电BIM 模型；另一个是供油系统的工艺模型。这两部分在Sketchup 软件内完成整合，作为油库区域的模型主体“镶嵌”进机场岛模型中。

第二步是设计。由于该项目的设计工作者来自不同的国家和地区，传统沟通方式受语言和时差的影响较多，工作效率受限。Trimble Connect 协同管理平台在整合设计资源、同步设计工作方面发挥了至关重要的作用。该平台支持各主流模型的轻量化上传以及整合、碰撞、标注与量取功能，结合手机版APP实现移动端同步查看。

该项目涵盖专业多，图纸版本更迭频繁，在设计阶段各专业工程师运用VICO office 软件对图纸进行审查与校核，并进行归档，保证图纸与模型工作统一。

此外，在油库区建筑深化设计过程中共查验到78 处设计问题，其中涉及保护层厚度不足、钢筋尺寸不合理等，并及时进行设计纠正。在设计阶段，通过BIM 模型发现并解决了油库区域及货运航站楼的建筑、结构、机电、工艺专业内及专业之间的碰撞问题，共784 处。

第三步是采购。该项目空间狭小，依靠数字化施工BIM 模型对飞行区原材料采购进行整体把控，以此制定采购计划，并配合三维激光扫描仪进行快速测量，以实现原材料的动态监测。

其中，利用三维激光扫描技术对现场料堆进行三维重构，快速掌握用料情况，对于现场堆料的监测与采购计划进行了修正。运用三维激光扫描对项目上的原料进行统计，从技术上来看没有很复杂，可以非接触快速获取料堆的实时用量。但由于机场岛空间有限，运用新技术在传统方式难以施展的地方不失为一种创新和突破。

第四步是施工。通过BIM 模型的可视化特性，对飞行区、油库区、货运站各区域的重难点建造工艺流程进行展示，提升交底的准确性。

通过三维激光扫描采集生成的机坪管线点云模型与设计模型在三维环境下进行对比，及时反馈施工质量。其中，在基地运用RTK+三维激光扫描技术，对机坪加油管线实施质量检查，既方便快捷又全面细致，针对每一处视野盲区做到精确把握，针对于深埋地下的管线做到施工内容可追溯，除此之外采集的点云数据对填挖方计算也有很大帮助。

以油储罐为例，结合点云模型对每带壁板周长、椭圆度、垂直度和凹凸度进行分析，将细小差距显著化处理后的结果将作为控制施工质量的重要依据。作为重难点的储量15000m3的航空煤油储罐，在马尔代夫的地质环境中施工尚属中国人的首次，因此进行施工就需要采用更加全面的检查手段。项目组以三维激光扫描为核心紧跟不断变化的施工进度，总结了一整套行之有效测量方法，对每一块弧形壁板进行动态的、反复的观察和跟进手段，让施工重难点得到最大幅度的保障。

油库区域的BIM 模型

与此同时，油库区域、货运航站楼区域通过将现场采集到的点云数据在Trimble Connect 平台上与设计模型整合，再通过网页或APP 端与现场施工管理人员共享。

分布在新填海陆域的6 座GNSS 沉降观测站以每秒观测一次的速率进行不间断的沉降观测，经Trimble 4D 沉降预警软件对17168 个小时的采集数据进行处理后获得沉降曲线。沉降曲线综合反映了整个陆域的沉降状态，提供了准确可靠的机场岛改扩建区域的沉降动态预警。

工作面不再有大量的人员，取而代之的是数字化设备

此外，数字化施工系统是飞行区独有的施工控制系统。基于飞行区数字化施工BIM 模型，将模型中的设计信息通过工地GNSS 基站系统发布到装有智能控制系统和高精度测量设备的施工机械和车辆中，再通过数据管理平台Vision Link 与分包单位协同管理整个施工过程，实现智能化施工和施工全过程监测。

远洋岛礁无围堰开敞式珊瑚砂吹填技术

远洋岛礁无围堰开敞式珊瑚砂吹填技术

现有机场为约3.6km×0.6km 陆域，无法满足机场改扩建所需的面积，为解决机场扩建土地短缺问题需填海造陆扩大至4.8km×0.96km。在这个过程中，远洋岛礁无围堰开敞式珊瑚砂吹填技术发挥了关键作用。

窦硕详细介绍，在满足吹填条件的基础上，通过输砂管将珊瑚砂吹填至指定的施工区域，利用珊瑚砂吹填材料的运移特性，合理排除细颗粒，保证填料合理级配，减小排水路径，填至水面上后，经整平、压实，形成吹填陆域。

“吹填材料要满足咬合力大、摩擦角大、含泥量低、渗透性好的性能条件，吹填区域水文要满足波浪相对较小，洋流速度小，泥沙运动程度低的条件。”窦硕进一步分析，珊瑚砂吹填运移特性满足无围堰开敞式吹填技术条件；珊瑚环礁内海波浪、潮流动力相对较弱，利于吹填堆积，水文和水动力环境满足无围堰开敞式吹填技术条件。

在整个过程中，涉及取砂区质量控制技术、吹填功效控制技术、吹填珊瑚砂损失控制技术、吹填地层初步找平碾压处理技术、吹填区沉降监控技术。通过吹填程序控制，分区分层吹填，地层成型均匀、级配合理；采用阻泥幕布，阻挡吹填水泡沫影响周边海域观感；对挖泥船铰刀头、铰刀齿、输砂管线进行实时检查，及时维修更换；布置沉降观测点，对吹填材质的均匀性及沉降情况进行监控。

机场跑道吹填珊瑚砂地基处理及变形控制技术

“在该工程中，还采用了机场跑道吹填珊瑚砂地基处理及变形控制技术。”窦硕进一步分析，该技术有三大创新点：

一是系统揭示了吹填珊瑚砂的颗粒结构和变形性质等岩土工程特性。吹填珊瑚砂含有粒径较大的珊瑚碎石、珊瑚枝，颗粒级配分布不均匀；珊瑚砂颗粒有棱角、具有内孔隙，为单粒支撑结构；珊瑚砂具有类蠕变特性，初期变形小；珊瑚砂无最大干密度及最优含水率；珊瑚砂地层渗透系数较大。

二是开发了机场跑道吹填珊瑚砂地基处理的振动碾压方法和质量检测方法。基于飞行区跑道地基受力特征及其性能要求和珊瑚砂的颗粒结构特点，分析了振动碾压、冲击碾压、振冲法和强夯法四种常用的地基处理方法的特点，开发了振动碾压地基处理方法。

三是提出了珊瑚砂工后沉降计算方法，形成了机场跑道吹填珊瑚砂地基变形控制技术。

机场跑道水泥稳定基层珊瑚砂砾应用技术

该技术有两个创新点，分别是：开发了水泥稳定珊瑚砂砾，提出了水泥稳定珊瑚砂砾基层工艺控制技术。

窦硕介绍，研制水泥稳定珊瑚砂砾底基层配合比，对珊瑚砂进行初筛，控制最大粒径不超过50mm，进行颗粒分析，开展室内CBR、不均匀系数及曲率系数检测，按照不同水泥剂量及不同含水率开展击实试验，得出混合料不同水泥剂量的最大干密度和最佳含水率，并进行无侧限抗压强度检测（设计7d 无侧限抗压强度不小于2.5MPa）。研制水泥稳定碎石、珊瑚砂基层配合比，对常规设计的水泥稳定碎石（4.0MPa）中掺加部分经初筛最大粒径不超过5mm的珊瑚砂进行配合比试验，依据民航规范混合料级配要求，掺配比例(16～31.5)∶(9.5～16)∶(4.75～9.5)∶(0～4.75)∶珊瑚砂=40∶15∶17∶14∶14，进行7d 无侧限抗压强度检测。

而水泥稳定珊瑚砂砾基层工艺控制重点包括拌和、摊铺、碾压、养生等环节。拌和时，珊瑚砂砾最佳含水量偏大，混合料含水量按高于最佳含水量2%～3%控制；摊铺时，15cm 厚松铺系数按1.15 ～1.20 控制，实际应根据不同厚度开展试验段取得控制参数；碾压时，15cm 水泥稳定珊瑚砂砾经13t 双钢轮压路机初压后，采用22t 单钢轮振压2 遍后压实度即可满足要求，增加胶轮压路机碾压2 遍以消除表面细裂纹，碾压段长度宜按为30 ～50m；养生时，考虑到岛礁环境的高温、大风特点，建议水稳珊瑚砂砾碾压完毕后，先铺设塑料薄膜，再在其上部覆盖土工布进行养生。

维拉纳国际机场改扩建项目的新跑道是马尔代夫第一条4F 级跑道，投运后，可满足空客A380 等大型飞机的起降要求，将成倍增加维拉纳国际机场运力，每小时飞机起落架次将从8 架次增加到21 架次，年客流量将从430 万人次增加到857 万人次，年货物吞吐量将从6.5 万t 增加到12.1 万t。“该项目对促进马尔代夫旅游业发展和疫后经济复苏将发挥重要作用。”窦硕最后总结道，“该项目的技术创新成果已在马尔代夫玛地洼鲁机场建设中推广应用，对海上丝绸之路沿线珊瑚砂地质条件下的国家和地区的机场工程建设具有广泛的应用前景。”

机场跑道水泥稳定基层珊瑚砂砾应用技术