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科技创新引领机场建设

发布时间:2014-12-03

科技创新引领机场建设

——记建设集团60年科技创新探索之路

 

今年6,习近平总书记在两院院士大会上指出,“科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。”作为我国民航机场建设领域的领军企业,中国民航机场建设集团公司(以下简称“建设集团”)60年的发展历程始终不渝地坚持科技创新以一座座优质精品工程助推民航事业的发展

1954年,民航局在场建处下成立设计科,成为建设集团的雏形。自诞生之日起,就是中国民航机场建设的核心技术力量,在一穷二白的情况下实现了行业技术从弱到强跨越;伴随着中国民航的发展,建设集团始终科技创新为引领,从民航发展大局出发,与时俱进地推进行业科技研发和实践应用,用60年的艰辛探索书写了中国机场建设事业的辉煌。

建设集团科技发展历程,从全盘引进、吸收借鉴国外先进技术,到结合实际自主研究、自主创新一部中国民航机场建设科技不断进步的历史。

 

从引进来到走出去

新中国机场建设是与民航发展相伴随的。在早期的机场建设中,由于经济技术条件落后,建设集团人如饥似渴地学习和吸收国外的先进技术。

1954年,新中国的第一个大型机场——首都机场项目正式实施在苏联专家的帮助下,设计科的技术人员夜以继日地忘我工作,仅用了半年就完成了21卷初步设计。1958年首都机场通航,这座拥有一万平方米航站楼、可停放42架飞机、总面积8.4万平方米的机场是当时远东地区规模最大、停放飞机类型最多、现代化水平最高的民用机场。这是建设集团人首次系统学习运用国外先进的机场建设技术,为此后我国机场建设事业的发展奠定了坚实基础。

随着五十年代后期大范围机场建设工作的展开,建设集团的设计人员在具体项目中大搞技术革新,在机场建设中逐渐开始摆脱苏联影响而采用国际通用、符合中国国情的建设技术和标准。1963年到1964年为适应中国——巴基斯坦通航而改建的上海虹桥和广州白云机场,都广泛参考了当时国外的机场建设技术。

1971年中国恢复联合国席位以后,中国民航逐渐开始参与国际民航组织活动。随着中美关系缓和,中国同欧美民航业的交流活动日益增多机场建设从技术标准到技术手段加快与国际接轨1973年以后建设集团参与的合肥骆岗机场、哈尔滨阎家岗机场、首都机场与天津机场扩建等重要工程,基本采用国际民航组织技术标准首都机场第二次扩建引进了道面刻槽等技术

70年代以后,随着世界民航的蓬勃发展和大型民用客机的研发推广,机场建设的技术、规范、理念也随之发生了深刻变化。1981,国际民航组织对机场建设标准进行了全面修订,中国民航随即进行对接,建设集团一些退休员工当时参与了许多国际民航组织、美国联邦航空局有关标准规范的翻译工作。

一流企业做标准标准的背后实际是工程技术和科研实力的支撑。借助改革开放后大量的机场工程实践,建设集团人在引进、吸收国际技术标准的基础上,逐步消化、提升,建立起符合我国实际的机场建设技术体系。十年来,建设集团完成了《民用机场总体规划规范》、《民用机场工程项目建设标准》《民用机场飞行区技术标准》等十余部重要行业规范的编制工作,同时涌现出一些蜚声海外的科技成果

1996年,在首都机场东跑道整修加固工程中,建设集团技术人员首次将沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)引入机场道面,建成了全球首条SMA跑道。SMA跑道相比于普通沥青跑道,具有摩擦系数高、耐候性好(抗高低温损坏)、使用寿命长等特点,以SMA为核心的“首都国际机场东跑道整修加固技术”获得了2000年国家科技进步二等奖。目前我国已建成35SMA跑道,美国国家沥青技术中心(NCAT)明确指出:“中国是机场建设领域SMA应用的领导者。”

由于对SMA技术的成功开发和成熟应用,2012年,建设集团企卓创公司副总经理、场道工程专家苏新成为国际民航组织机场运营与服务工作委员会道面分委员会(ICAO/AOSWG/PSG)委员。2013年,苏新代表中国民航向国际民航组织提交了SMA道面结构提案并获得通过,被编入《机场设计手册》,建设集团以科技实力为后盾,开始在国际标准规范制定中赢得一席之地

依托我国民航大发展的时代背景,建设集团通过广泛参与工程实践,形成丰富的技术成果,并以之为依托加快进军海外市场。以高原机场(海拔1500米以上)建设为例,中国建成了世界上最多的高原机场和高高原机场(海拔2348米以上),伴随着建设集团海外业务的拓展,相关技术在东非乍得、赞比亚、布隆迪等国高原机场建设中发挥了重要作用;此外,建设集团在山区机场建设中积累的技术经验也应用到老挝等多个机场项目之中。

“未来我们要加大基础性研究力度建设集团总工程师肖斌,“以前国外在机场建设领域的一些基础设计参数和指标,我们以借鉴、引用为主今后我们要加强对这些数据研究,通过建立基础试验平台,来验证这些数据,并结合我们的工程实践寻找优化的空间。基础性研究是一项前期投入大、企业效益低、社会效益高的工作,但作为行业科技发展的旗手我们责无旁贷。”

从当初的“苏联学生”到今天参与国际标准制定,正是通过吸收借鉴、转化提升,几代建设集团人完成了我国机场规划建设技术从无到有、从弱到强的积累,中国的机场建设品牌走向世界提供了有力技术支持。

 

从实践中来到实践中去

为机场而生的建设集团,在漫长的科技创新探索中脱离中国机场工程的实践。在服务机场建设的过程中,建设集团始终坚持面向机场工程难题开展技术攻关,始终坚持从机场工程实践中总结提升取得了许多出色成绩

中国幅员辽阔,从雪域高原到沿海低地,从荒原冻土到横断山区,从黄土丘陵到大漠戈壁,不同地区的机场工程地基处理是建设集团的技术人员面对的首要问题。60年来,特别是改革开放以后,在全国性的机场建设热潮中,建设集团人攻克了一个又一个地基处理的技术难题,其中一个典型就是贵阳龙洞堡机场的大块石高填方地基处理。

贵阳地处云贵高原,属于喀斯特地貌,俗话说天无三日晴,地无三里平”。龙洞堡场址位于高低起伏的岩溶发育地带,完成填方超过50米高度、填挖方总量逾3500万立方米的机场工程,90年代初建设者们望而生畏的。

“在此以前国内的工程项目,几乎没有填方超过20米的,因为不符合经济效益。”建设集团副总工程师、贵阳机场项目负责人张立安说,“这种规模的挖填方,在当时全国的基础建设领域,从技术规范到工程实践,都是空白。”

此外,地基填筑也是一个新问题。对于如此巨大的挖填工程,就地开山取石进行填筑无疑是经济实用的。但对于大块石填筑地基,如何保证其稳定,这同样是摆在技术人员面前的难题。

“在地基处理上,以前我们对土的认识相对是比较全面的,但石质地基是怎样的变形机理,还没有成熟的认识。因而在机场的荷载下,石基是沉降还是膨胀,如何保证其稳定,必须得先做研究。”张立安说。

通过大量实验,建设集团的技术团队为这种大块石、高填方地基处理开发出了中等量的强夯成套技术,解决了工程难题。1997年,贵阳龙洞堡机场竣工,通航至今17年,机场地基的自然沉降不2厘米,远好于预期。在这次工程中开发出的“大块石填筑地基的强夯处理技术”不仅获得了民航局科技进步一等奖,还获得1999年国家科技进步三等奖——这是民航基础建设领域的首个国家科技进步奖

除了大块石高填方地基处理,在此前后,建设集团的技术人员根据各地工程实际需要创新技术手段,解决了以上海浦东、厦门高崎、福州长乐、杭州萧山等一批沿海机场的填海、软基处理问题,以哈尔滨阎家岗(太平)为代表的东北机场冻土地基处理问题,以西安咸阳、兰州中川等机场为代表的湿陷性黄土地基处理问题和以敦煌机场为代表的盐渍地基处理问题;在四川九寨黄龙机场的土基处理中,又突破了100米的填方高度。建设集团根据各地机场建设地基处理的实际需要,有针对性地研究解决了这些具体问题,有效保障了不同地区机场建设和运营安全。

在复杂地质条件下有效开展机场建设,得益于建设集团在场道土石方工程和地基处理工程方面的技术进步。在机场规划设计过程中,建设集团自主研发了机场工程地势和土石方三维设计软件,使得设计方案能够得到全面优化,节约了土石方工程量和工程造价,并且显著提高了设计效率;引进开发了各类岩土计算软件,通过系统的理论分析并结合工程经验使地基处理设计方案更合理、可靠。同时,建设集团还积极总结已有工程经验,主持编制了《民用机场勘测规范》、《民用机场岩土工程设计规范》等行业规范,积极推进《民用机场高填方工程技术规范》编制工作,有效指导了机场工程实践。

“这些年我们在国内不同区域做了很多机场”肖斌说,“有高寒地区、高海拔地区、高紫外线高温差的地区、复杂地基、削山填海,我们形成了许多技术成果,为民航实现机场布局规划和建设,为这些地区的民众实现机场梦、航空梦做出了重要贡献

 

科研室到专业化科研基地

机场建设工作的推进离不开科学技术研究。60来,建设集团始终承担中国民航机场工程建设和科研的双重使命。

早在50年代末建设集团前身民航局设计处就在首都机场成立了科研室,借助这个科研团队,完成了对石灰稳定土壤、耐高温沥青混凝土道面等一些场道技术初步研究。几十年来,随着建设集团自身体制的调整,科研部门经历了多次变更,但建设集团始终高度重视科研工作和科研队伍建设

2004,经过充分酝酿,民航局以建设集团为依托,成立了机场工程民航科研基地,这是民航唯一一家机场工程领域的科研基地。

“在科研基地成立以前,建设集团的科技成果,更多的是在工程实践中遇到困难,围绕工程需求‘应急性’地形成的。”科研基地主任、建设集团中企卓创公司总经理韩黎明说,“在科研基地成立以后,建设集团很多专业的研究开始站在行业科技发展的高度,逐渐实现了前瞻性研究。”

2005年,科研基地参与了民航局3科技课题研究2006年,科研基地开始独立承担行业课题。随着建设集团科研能力和技术实力的不断提升,建设集团在行业立项的科研课题越来越多。2013年,民航局颁布《民航科技创新引导资金管理暂行办法》,建设集团连续两年成功申请行业重大专项立项。

“作为一家行业建设保障单位,有能力获取行业重大科技课题立项,本身就说明了我们科研技术实力。”建设集团科技质量部总经理王建萍说,“当然,作为机场建设领域的技领军企业,推动行业科技发展,也是我们义不容辞的使命与责任。”

2006年,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,首次将机场工程技术纳入国家科研序列。2013年,建设集团开始参与两项国家科技支撑计划项目《黄土丘陵沟壑区(延安新区)工程关键技术研究与示范》、《绿色机场规划设计、建造及评价关键技术研究》,还参与了国家重点基础研究发展计划(973计划)课题《山区支线机场高填方变形和稳定控制关键基础问题研究》,建设集团的科研工作向着更高更大的平台不断迈进。

行业科研项目联合参与到独立承担,从成功申报行业的一般课题到重大专项,从国家一般科技项目的参与到支撑计划项目、973计划项目的承担,近十年来,建设集团以专业化科研基地为依托,抓住国家和行业科技发展的大好形势,实现了自身科研能力的跨越式发展。

 

经验积累到科技引领

借助专业化科研基地这一平台,建设集团不断完善科研管理体制机制,以打造完整产业链为契机,推进机场工程科研工作实现厚积薄发。

作为一家技术密集型企业,在近年来市场竞争日趋激烈、经营压力不断加大的背景下,如何处理好科研和经营生产的关系,是企业决策者必须回答的问题。2010年,建设集团总经理洪上元在描绘公司“十二五”发展蓝图时,提出“建设世界一流的机场建设和临空产业工程服务商”的愿景,并确立了“科技领先、人才突出、产业完整、实力雄厚、管理先进、服务一流”六个奋斗目标,将科技领先摆在了首要位置。

在“科技领先”思路的指导下,建设集团先后出台《科研项目管理规定》、《科技成果奖励办法》,确立了科研产值补贴、科研人员和机构奖励等激励机制,并通过公司内部科研课题立项等管理手段,大大刺激了各成员单位和技术人员的科研热情。

2006年,建设集团依托科研基地成立北京中企卓创科技发展有限公司,借助建设集团开拓的广阔市场,不断密切与国内外各大科研机构、院校的合作,走产研结合道路,加快推进科研成果转化的步伐。截至目前,企卓创公司已先后为国内外60余个机场提供了上百次道面检测服务,在岩土工程技术开发、机场沥青道面技术开发、实验服务等方面也取得了良好成绩。

除了专业化科技公司的精耕细作,建设集团以设计咨询为龙头,涵盖项目管理、工程监理、施工安装等机场建设全过程的产业链条,也为科技事业的百花齐放奠定了基础。

2009年以来,建设集团共取得机场工程领域自主知识产权51项,包括《机场岩土沉降计算软件V1.0》等35项软件著作权,《滑行道桥预应力箱涵》等16项实用型专利,并在国内外核心期刊上发表了多篇学术论著。这些成果的取得,是建设集团践行“研究型设计”的一个缩影,也是建设集团以科技进步推动自身品质化发展、推进我国由民航大国向民航强国转变的生动写照。

2007年,民航局确定将昆明新机场作为建设“绿色机场”示范工程。建设集团统筹协调旗下规划设计总院、中企卓创公司、中企建发监理公司、中航空港工程建设公司等多家单位,以科研牵头,全产业链联动共铸这一工程。

昆明新机场是中国乃至全球第一个全过程开展绿色建设的大型枢纽机场。建设集团首次结合国内大型枢纽机场工程,开展了绿色机场理论创新研究,建立了比较系统的绿色机场建设指导文件,形成了绿色机场工程建设的理论和程序。在设计阶段,建设集团通过仿真模拟制定了运行高效顺畅的跑、滑系统和机坪滑行系统方案;道面工程、排水工程粗集料全部取自土石方工程挖方;运用节能成熟技术进行助航灯光及站坪照明工程设计;因地就势优化排水工程设计,设置调集水池,减少雨水高峰流量对周围水系的冲击;根据场区地势,采用分区供水方式,有效减少能耗。

在机场建设中,建设集团实施了“全场土石方地势平衡和填挖方平衡”、“泥石流河砂减灾性综合利用”等多个重大示范工程;采用了多个先进管理和控制系统,实施了遥感全过程动态监测机场建设工程和数字化施工,形成了绿色机场示范成果,为我国绿色机场发展开拓了新的层次和局面。

此外,建设集团的技术人员还与时俱进地将各种新科技、新手段引入机场规划设计和建设过程中。

“随着航空运输量的不断增加,多跑道、多航站楼运行的机场建设、改造工程越来越多。”中企卓创公司一名研究员说,“在规划设计中,我们充分利用计算机模拟仿真技术来掌握场内交通情况,对于布置联络道、规划飞行区,提高运行效率成效显著。”

在山西吕梁机场和河北承德机场,建设集团在规划设计过程中充分利用卫星遥感勘探和净空管理软件进行规划设计辅助,大大提升了机场规划设计的科学性和机场建设的安全性。

近十年来,建设集团以科技力量为支撑,成功保障了北京、上海、广州等大型国际枢纽机场和天津、呼和浩特、重庆、武汉等全国各大机场的改扩建工程,为我国建设民航强国奠定了坚实的基础。

 

十八大以来,随着我国新型工业化、城镇化建设进程的加快,民航行业迎来更大的发展机遇。20145月,建设集团总经理洪上元在第二届中国机场论坛上阐述了未来机场建设科技发展的十方向:完善枢纽机场设施功能、加强综合交通枢纽建设、提高大中型机场运行效率、建立绿色机场建设标准、促进低成本航空发展、加快通用机场建设、深化机场选址的综合研究论证、推进机场建设运营一体化、打造智慧机场、发展临空经济。

当前,围绕建设北京新机场这一“综合性超大型枢纽机场”,建设集团正紧锣密鼓地开展飞行区设计工作。围绕北京新机场的前期工作,建设集团已经启动24项专题研究工作,涉及临空经济区发展规划、综合交通运输规划、绿色机场建设、地面运行模拟仿真及跑道构型等多个方面。

60年前第一批建设集团人在建设首都第一座机场中成长起来;60年来,几代建设集团用他们的智慧和汗水,绘制了我国民航机场建设事业恢弘瑰丽的篇章今天,建设集团人正以厚重的科技实力为依托,建设首都的一座世界级机场,并以此向他们的前辈致敬,坚定不移地肩负起时代赋予的使命,奏响民航强国梦想新的华章。