В данной статье рассмотрены проблемы строительства уникального сооружения на острове искусственного происхождения. Строительство Аэропорта на намывном острове — это сложное, неординарное решение архитекторов и инженеров. В статье проанализированы сложности и особенности современного строительства, с учетом необходимости строить в опасных зонах, на территориях с суровым климатом и местах с большой плотностью населения. Выявлена и обоснована проблема использования современных методов в процессе строительства. На основе проведенного исследования автором предлагается выделить уникальные технические стороны и экологические аспекты данного способа строительства, на намывных территориях.
Ключевые слова: Япония, аэропорт, сооружения на воде, мост, проект, оседание.
This article deals with the construction of a unique building on a gravel island. The construction of the Airport on an inundated island is a complex and extraordinary decision of architects and engineers. The article analyzes the complexities and features of modern construction, taking into account the need to build in hazardous areas, in areas with a harsh climate and places with a high population density. The problem of using modern methods in the process of construction is identified and justified. On the basis of the study, the author proposes to highlight the unique technical aspects and ecological aspects of this method of construction, in alluvial areas.
Keywords: Japan, airport, structures on the water, bridge, project, subsidence.
Капитан одного из воздушных судов Джефф Лидер (Jeff Leader): «Это что-то вроде алмаза в чёрной дыре, просто сказочно, когда ночью ты видишь его огни». Так что же так впечатлило Джеффа Лидера (Jeff Leader)?
И так, чтобы не отставать от Большого города — Токио, чиновники города Осака захотели заполучить больше людей, и возникла идея создать аэропорт, но появилась огромная проблема: как в Японии, с большой плотностью населения, которое и так страдает от большого уровня шума, поместить аэропорт.
Было принято решение, создать то, что никто и никогда ещё не делал. Аэропорт необходимо построить на острове, а перед этим, создать этот самый остров. И это самое невероятное инженерное чудо, стоящее в одном ряду с Панамским каналом [1].
Строительство:
В 1987 году погружен на глубину 18 метров фундамент этого уникального сооружения. И спустя 7 лет он начал свою работу, окруженный с 4-х сторон открытым океаном. Для пилотов это очень удобное место, т. к. невозможно что-либо задеть. Аэропорт пропускает через себя 300 тыс. пассажиров в неделю. Находится в 5 км от берега, простирается на 4 км в длину и 1,2 км в ширину [2]. С берегом города соединяет самый длинный в мире двухъярусный мост. Для построения этого сооружения необходимо было в прямом смысле разделить море. В конечном итоге данный проект обошелся в 15 млрд. долларов США. Был задействован 1 млн. рабочих, которые возводили остров в течение 10 млн. часов. Использовано 200 млн. тонн стройматериалов. Этот проект стал самым масштабным и самым дорогим гражданским проектом, и это после 20 лет планирования, 7 лет строительства и нескольких миллиардов долларов инвестиций [3]. Аэропорт всё ещё имеет долги и теряет 560 миллионов долларов каждый год. Поэтому цены на приземление в аэропорте очень велики, на втором месте после аэропорта Нарита.
Самым трудным являлось сохранить баланс: Как сделать так, чтобы он не потонул, под собственным весом, ведь никто раньше не делал такого. Особую трудность представлял фундамент, который опирался на мягкую глину, на 70 % состоящей из воды. Тогда инженерами применилась техника песочного дренажа. Она ускоряет оседание: с помощью специальных установок на дно опускают стальные трубы, вбивают их на 20 м в слои глины и закачивают внутрь песок. Затем трубы поднимают обратно, и в толще дна залива остаются песчаные сваи. Под ними из глины выдавливается вода, и грунт становится плотным. Данный процесс был осуществлен на территории площадью 510 га благодаря погружению миллиона труб диаметром 40 см с интервалом 2,5 м. Сначала была возведена 11 км морская стена, возведённая из огромных каменных глыб и 48тыс. бетонных блоков, она выстроила контур острова. Затем 180 барж высыпали грунт на участок. Объем этого грунта сравним с объемом, необходимым для построения 70 египетских пирамид.
Первая проблема заключалась в том, что грунт должен везде оседать одинаково.
Дальше начинались работы по возведению наземных конструкций. Терминал должен был быть лёгким, чтобы погружение в воду было не слишком быстрым. Но какой материал выдержит все погодные условия, затрагивающие эту страну? Ренцо Пиано предложил дизайн, который был одобрен. Он придумал терминал в форме крыла из стали и крепкого стекла. Он простирался на 1.5 км в длину. Это одно из крупнейших однокомнатных зданий на планете.
Вторая проблема — это доступ к острову. Тогда было принято решение построить мост «Врата неба», который простирался на 3750 м в длину. С помощью плавучих кранов они установили и скрепили детали цементом, как конструктор. На нем имеются полосы для автомобилей сверху и снизу 2 полосы для ж/д транспорта. Над и под мостом так же есть пространство для прохождения воздушных и морских судов. Стоимость данного моста достигла 1 млрд. долларов США.
Проблемы и пути их решения:
4 сентября 1994 — официальное открытие аэропорта [4]. Однако он стал оседать быстрее, чем это было рассчитано. Внешний слой был укреплен методом песочного дренажа. Но так же был еще один слой — внутренний, глубокий — делювий, оседание которого не было изучено, в 1999 году инженеры не достаточно точно просчитали оседание. Итого он осел на 8 м за 5 лет, хотя это ожидалось только к 40-летнему юбилею.
Решение данной проблемы было найдено: Инженерам пришлось заложить в его фундамент слой металлолома толщиной 8 футов. Вес этой «подушки» составил четверть миллиона тонн. Предполагалось, что такая прослойка убережет здание от разрушения.
Но этих усилий оказалось мало, и так, чтобы здание не разошлось по швам, его поднимают с помощью 900 огромных колонн, с датчиками, подключёнными к компьютеру [5, с. 134]. Система оповещает, какую колонну надо поднять, и после под неё добавляют металлические пластины, для этого есть два уровня стен, которые двигаются за крышей, получается, что она стремится вверх, а подвал остаётся на месте, и вентиляция трубы так же прикреплены к потолку. К лестницам постепенно добавляются ступеньки. И так, быстрое оседание было остановлено, Сейчас оно достигает — 5см в год, а тогда — 5 см в месяц. А вот полоса оседает равномерно, её нельзя подпереть.
Вторая проблема, это то, что из-за землетрясений и оседаний может произойти разрыв кабелей, что приведет к пожарам. Тогда инженеры разработали извилистые трубы с гибкими креплениями, против землетрясения и оседаний. Они не трескаются, а значит — не протекают.
В 1995, спустя 15 месяцев после открытия, произошло землетрясение 7. 2 балла. Эпицентр находился в 29 км от аэропорта. Но оно не привело ни к каким повреждениям. Что еще раз доказывает, что даже в таких суровых условиях можно строить что-то уникальное.
Это целый город!
По инфраструктуре Кансай напоминает город, а не аэропорт. Здесь присутствует развитая сеть транспорта. Поезда доставляют пассажиров за несколько минут, скоростные паромы, автобусы, машины.
Охрана ведется как на суше, так и на земле. Поверхность острова покрыта ультрафиолетовой сеткой, когда луч разрывается, охрана выдвигается на место сигнала. Здесь имеется собственная метеорологическая станция, чтобы следить за переменчивым настроением погоды. Освещение данного объекта обходится в 37 тыс. долларов США в месяц. Но тут же имеется собственная электростанция. Так же есть топливный центр, который находится рядом с полосой, объёмом на 7 суток для самолётов. На острове даже имеется собственный завод «Центр чистоты», это мусоросжигательная станция, с переработкой и очисткой газов. С 2005 года в здании к работе были привлечены роботы, которые помогают пассажирам сориентироваться в здании. Они играют роль провожатых для гостей, также помогают при регистрации, вполне успешно выполняют свои обязанности роботы-носильщики и роботы-переводчики, которые помогают многим посетителям аэропорта [6].
Высота терминала 30 м, длина 300м, 4 этажа. До любого шлюза на подвижной дорожке Вы можете добраться за 90 секунд.
Вскоре, было принято решение о строительстве второй полосы, т. к. 1 полоса предназначалась и для взлёта, и посадок. Это приводит к задержкам. Так же, данная постройка позволит быстрее окупить аэропорт. В июле 1999 г. наступает вторая фаза, строительство второй полосы. Но начались проблемы с тем, что второй остров может оседать на 6 м быстрее. Тогда его отдалили на 200 м от первого. Тут уже, благодаря новым технологиям за утрамбовкой следили со спутника, а не вручную, что позволило быстрее и точнее производить строительство. Оба острова хоть и оседают с разной скоростью, но в конце они уйдут вровень.
Выводы:
Данный проект имеет огромное значение в мировом масштабе, его актуальность очень велика. Ведь благодаря этому проекту и разработкам японских ученых, можно строить здания и сооружения на воде, а так же в сейсмоопасных районах с неустойчивыми грунтами, и можно повышать сейсмостойкость сооружений за счет новейших разработок имеющих практическое, наглядное применение, а так же оперативно реагировать на возникающие, в ходе строительства или эксплуатации, проблемы.
Общество инженеров-строителей признало международный аэропорт Кансай одним из 10 лучших строительных достижений, оказавших максимальное положительное воздействие на жизнь. Инженеры оценили не только техническую сторону строительства, но и экологические аспекты, социальный вклад. В 2007 году аэропорт Кансай подтвердил свой статус шедевра современного строительства и самого невероятного сооружения на воде.
Литература:
- Документальный фильм National Geographic — «Суперсооружения. Международный аэропорт Кансай»., 2004.
- Опаснейшие точки мира — https://www.orangesmile.com/extreme/ru/scariest-runways/kansai-airport.htm.
- Особенности проектирования, строительства и эксплуатации искусственных негрунтовых островов на континентальном шельфе — https://vuzlit.com/394746/iskusstvennye_negruntovye_ostrova.
- Информационный портал в сфере авиации https://avia.pro/blog/aeroport-osaka-kansay.
- Мусский Сергей Анатольевич — «100 великих чудес техники», 2008.
- https://www.aviaport.ru/digest/2005/09/04/94585.html.
