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第三跑的另类构想(5月17日信报专栏)

香港机场第三跑道的争议一直在于造价、客运量、空域、环保、成本效益等问题,但是大家好像从未讨论过建造方式等问题。普遍的香港市民大都假设机场第三跑道便需要在机场附近作大规模填海,然后再兴建新的客运大楼和跑道。
不过,羽田机场第四条跑道则有部份跑道是没有使用填海方式来增加土地。由于羽田机场第四条跑道离开主机场有一段距离,虽然大部份都是在东京湾内,但由于部份跑道是位于多摩川(Tama river) 的河口,所以如果整条跑道都以填海的方式来兴建的话,便会严重影响多摩川的水流,亦同时影响多摩川的自然排污功能,亦会增加摩川的泛滥的机会。

不填海的可行性

因此,负责这工程的鹿岛企业(Kajima Corporation)和联营财团在设计初期研究了一个不填海而能增加土地的方案—钢架结构(Pile-founded steel-jacket–platform hybrid method)。

这方法是在海床上加上一个65m x 45m x 35m高的大型钢框然后在钢框上连接一系列的1.8m直径钢柱,这些钢柱便会用来承托钢板,之后便在钢板上加上混凝土板这便形成机场跑道。由于钢架结构不需要填海,所以工期比填海为短,成本亦相应地较低,而且亦避免出现填海土地经常出现的沉降问题。

因为若以羽田这条新跑道为例,填海的时间约3年,但是单是调整海床硬度和在海床打桩这两工序便用了1年半。不过,若使用钢架结构的方法便只需要在钢架坐落海床的位置处打桩,并平整海床,不用调整所有土地的面积。

另外,如果要填上3120m长、500m阔的跑道,便需要用上8100万立方米的沙石。不论购买和运输8000多万立方米的沙石都很费劲,而且填海出来的面积不是马上可以用,需要让泥土自然沉降和平定之后,才可以在新建的土地大规模发展。最重要是可以让多摩川的河水从钢柱之间的空间流过,这便避免了因填海而产生的环保问题。

虽然钢架结构好处多,但是羽田机场第四跑并没有全部使用钢架结构,因为每个钢架的重量达1300吨、35高。在日本能吊起这重量的起重机绝不多,最后承建商一方找来巨型的起重机—「Yoshida No.28」,虽然这起重机可以吊起2400吨的物件,但是其高度达83m,所以便超出1-3号跑道的安全飞行高度范围。因此,「Yoshida No.28」便需要调节其高度至49.4m才能在不影响航机安全的情况下施工。

另外,在日本可以建造一个如此巨型的钢框(65m x 45m x 35m)的工厂其实亦不多,尽管在现场施工的时间只是一年多,但是要在工厂制造154个巨型钢框都需要2年多的时间而现场亦只有一台「Yoshida No.28」,因此若加上工厂预订的时间和「Yoshida No.28」现场施工的时间,实际需要的时间都不比填海为少。

因此羽田机场第四跑便可能出现世界上绝无仅有的填方式,首2020m 的跑道为传统填海,其后的1100m的跑道为传统填海+钢架结构(Pile-founded steel-jacket–platform hybrid method )。这方案不单在不影响多摩川和航班升降的前题下,亦同时可填海和钢框两部份同时24小时施工,否则不能41个月的工期之内完成。

如何合得来呢?

至于两个不同类型结构的接洽问题,承建商先在填海土地的边缘加上双层的防波堤,每层的防波堤长428m并由混凝土柱来组成,并用来抵挡海浪的问题。另外,为了要增加所有钢柱的稳定性便在海床上加上1165支钢柱,每支钢柱都深入海床70m,才可确保钢框在东京湾内稳定地装下来。

当稳定工作完成后,便在两种不同结构的夹缝处安装伸缩缝来抵御震动。当左右两边的结构震动的时候,伸缩缝内的弹簧便会吸引相关的震动以确保封闭结构之间的间隙。不过,由于这个接洽位置比较大,而且是用于在河流出口附近的结构,所以这个伸缩缝不是由风琴式的弹簧为核心,然后用伸缩胶来作封倒之用。

这一次使用的伸缩缝名为Roller shutter expansion joint (铁闸伸缩缝),中央部份不采用弹簧,而内藏了一部份钢板,当结构出现较大的震动时,内藏的钢板便会被伸出,以确保间隙封好并可以承受600mm的震动,在2011年日本311大地震时亦没有被破坏。

若归纳羽田机场的例子,这证实了使用钢结构来代替的填海是一个可行方案,而且机场可以选择单独使用钢结构或混合使用钢结构+传统填海的方法。问题的精结不是设计和安全的问题,而是钢结构生产或起重机吊运的问题。

由于香港机场第三跑还在设计阶段,建筑师与工程师其实研究多一步,从而尝试减少造价和对环境的破坏。




第三跑的另類構想(5月17日信報專欄)


香港機場第三跑道的爭議一直在於造價、客運量、空域、環保、成本效益等問題,但是大家好像從未討論過建造方式等問題。普遍的香港市民大都假設機場第三跑道便需要在機場附近作大規模填海,然後再興建新的客運大樓和跑道。
不過,羽田機場第四條跑道則有部份跑道是沒有使用填海方式來增加土地。由於羽田機場第四條跑道離開主機場有一段距離,雖然大部份都是在東京灣內,但由於部份跑道是位于多摩川 (Tama river) 的河口,所以如果整條跑道都以填海的方式來興建的話,便會嚴重影響多摩川的水流,亦同時影響多摩川的自然排污功能,亦會增加摩川的氾濫的機會。

不填海的可行性

因此,負責這工程的鹿島企業(Kajima Corporation)和聯營財團在設計初期研究了一個不填海而能增加土地的方案—鋼架結構(Pile-founded steel-jacket–platform hybrid method)。

這方法是在海床上加上一個65m x 45m x 35m高的大型鋼框然後在鋼框上連接一系列的1.8m直徑鋼柱,這些鋼柱便會用來承托鋼板,之後便在鋼板上加上混凝土板這便形成機場跑道。由於鋼架結構不需要填海,所以工期比填海為短,成本亦相應地較低,而且亦避免出現填海土地經常出現的沉降問題。

因為若以羽田這條新跑道為例,填海的時間約3年,但是單是調整海床硬度和在海床打樁這兩工序便用了1年半。不過,若使用鋼架結構的方法便只需要在鋼架坐落海床的位置處打樁,並平整海床,不用調整所有土地的面積。

另外,如果要填上3120m長、500m闊的跑道,便需要用上8100萬立方米的沙石。不論購買和運輸8000多萬立方米的沙石都很費勁,而且填海出來的面積不是馬上可以用,需要讓泥土自然沉降和平定之後,才可以在新建的土地大規模發展。最重要是可以讓多摩川的河水從鋼柱之間的空間流過,這便避免了因填海而產生的環保問題。

雖然鋼架結構好處多,但是羽田機場第四跑並沒有全部使用鋼架結構,因為每個鋼架的重量達1300噸、35高。在日本能吊起這重量的起重機絕不多,最後承建商一方找來巨型的起重機—「Yoshida No.28」,雖然這起重機可以吊起2400噸的物件,但是其高度達83m,所以便超出1-3號跑道的安全飛行高度範圍。因此,「Yoshida No.28」便需要調節其高度至49.4m才能在不影響航機安全的情況下施工。

另外,在日本可以建造一個如此巨型的鋼框(65m x 45m x 35m)的工廠其實亦不多,儘管在現場施工的時間只是一年多,但是要在工廠製造154個巨型鋼框都需要2年多的時間而現場亦只有一台「Yoshida No.28」,因此若加上工廠預訂的時間和「Yoshida No.28」現場施工的時間,實際需要的時間都不比填海為少。

因此羽田機場第四跑便可能出現世界上絕無僅有的填方式,首2020m 的跑道為傳統填海,其後的1100m的跑道為傳統填海 +鋼架結構(Pile-founded steel-jacket–platform hybrid method)。這方案不單在不影響多摩川和航班升降的前題下,亦同時可填海和鋼框兩部份同時24小時施工,否則不能41個月的工期之內完成。

如何合得來呢?

至於兩個不同類型結構的接洽問題,承建商先在填海土地的邊緣加上雙層的防波堤,每層的防波堤長428m並由混凝土柱來組成,並用來抵擋海浪的問題。另外,為了要增加所有鋼柱的穩定性便在海床上加上1165支鋼柱,每支鋼柱都深入海床70m,才可確保鋼框在東京灣內穩定地裝下來。

當穩定工作完成後,便在兩種不同結構的夾縫處安裝伸縮縫來抵禦震動。當左右兩邊的結構震動的時候,伸縮縫內的彈簧便會吸引相關的震動以確保封閉結構之間的間隙。不過,由於這個接洽位置比較大,而且是用於在河流出口附近的結構,所以這個伸縮縫不是由風琴式的彈簧為核心,然後用伸縮膠來作封倒之用。

這一次使用的伸縮縫名為Roller shutter expansion joint (鐵閘伸縮縫),中央部份不採用彈簧,而內藏了一部份鋼板,當結構出現較大的震動時,內藏的鋼板便會被伸出,以確保間隙封好並可以承受600mm的震動,在2011年日本311大地震時亦沒有被破壞。

若歸納羽田機場的例子,這證實了使用鋼結構來代替的填海是一個可行方案,而且機場可以選擇單獨使用鋼結構或混合使用鋼結構+傳統填海的方法。問題的精結不是設計和安全的問題,而是鋼結構生產或起重機吊運的問題。

由於香港機場第三跑還在設計階段,建築師與工程師其實研究多一步,從而嘗試減少造價和對環境的破壞。