[中配]揭秘日本浮動機場的驚人工程

在日本海岸附近 有一座巨大到 可以從太空中看到的超級結構 建築傑作之一 現代摩天大樓在這裏 令歷史遺蹟相形見出 一角樓 僅從海中崛起 翱翔在大半彎的人造島嶼上 六個氣動機場 是建築的勝利和科技的奇蹟 特別驚訝的是 當建築首次開放時 每天有一萬名遊客光顧 但他們並不是來搭飛機的 他們去那裏 是爲了解決這些建築 這說明了一些問題 包括310 水深指示級最大的公共工廠項目 機場通常是人們在你的城市 看到的第一個和最後一個地方 所以你希望它能代表你城市的一些東西 你希望它看起來好看 你希望他們在到達和離開時 都有良好的印象 我們不再建造宏偉的教堂 但我們建造大型機場 今天 關西國際機場 是一座璀璨的傑作 廣泛被認爲是 世界上最美麗的機場之一 也是現代歷史上 最大膽的工程項目之一 在如此深的水中 或如此遠離陸地的地方 建造過島嶼 每個午餐 一切都必須通過船隻 運送到施工現場 有1000萬公尺 直升機勘察了這個地段 我心想 天哪 這可能是個大挑戰 日本爲何選擇在海上建造機場 這個挑戰 因爲雖然這個挑戰令人爲難 但在陸地上建設關西國際機場 幾乎是不可能的 關西是日本中部一個面積 達1萬平方英里的地區 橫跨本州島 位於東京西南約300英里處 在其邊界內 坐落着日本兩個最重要的城市 廣袤的工業中心大阪和神戶 在1960年代 關西城市逐漸失去了競爭力 日本的進出口通過東京流動 爲了與東京競爭 關西需要一個新的國際機場 這個機場不僅對關西非常重要 對整個日本經濟也至關重要 在關西機場建設之前 基於關西的製造公司 必須將貨物運送到東京 再出口到國外 那真是很不方便 周圍建築密集 存在安全隱患 噴氣發動機 飛機飛過發出噪音 噴氣發動機會排放顆粒 這些顆粒最終落在人的院子裏 屋頂上 以及人們在看電視或燒烤時 進入他們的耳朵裏 那裏居住着太多家庭 因此潛在的危險性很大 如果發生了什麼不順利的事情 那就謝天謝地沒有發生 跑到最遠端 更靠近那裏做學校 我們總是意識到 那所學校的存在 這並不是件好事 破建一旦機場是不可避免 郊區開始建設國際機場 當政府徵用農田修建機場時 抗議活動爆發了 接近半歲上海和華盛頓國家 在成田機場的案例中 政府在沒有向公衆提供 太多信息的情況下 推動了這個計劃 你可以說政府將計劃強加於民 這導致了反對建設的強大運動 應對噪音污染和憤怒鄰居的 最好辦法就是徹底避開他們 關西決定 在大板灣的水面上建設新機場 外面沒有人可以起訴他們 在大板灣的中央 也許會偶爾看到幾條馬鈴魚 或者類似的東西 由於沒有鄰居打擾 水上機場可以全天候開放 使其與東京的競爭力更強 還要強烈反對水上機場 魚有自己的活動路線 漁民們任何變化 漁民就很難捕魚 並不是沿着標記的高速公路遊動的 再次找到他們非常困難 爲了避免重蹈承天機場的覆轍 當局向漁民提供了鉅額賠償 作爲打擾他們漁場的補償 漁民們接受了 但這個項目的麻煩纔剛剛開始 通過將機場設在水上 關西的規劃者們 避免了與憤怒市民在土地上的衝突 然而發現自己面臨困難 日本的四個主要島嶼 被稱爲第七次小地震 洪峯襲擊了日本海岸 導致近7000米的島嶼 引發氣象學家所稱的冰暴潮 這是一種危險的海底面上升 連三英里的新關西機場 將暴露在臺風的怒吼之下 機場撕裂 但機場在地震中不久以後 和地震會切斷 它與陸地的聯繫嗎 新的關西機場 必須經受這次 最強大的衝擊 工程師長兩英里半 寬近4000英尺的島嶼 四周環繞着一座 巨大的矩形海堤 周長達到7英里 他們將在這個巨大的洞窖中 進到750百萬立方英尺的洞窖 但計劃 這是日本工程師們 曾多次乘波完成的 其他項目的大型版本 但距離岸邊三英里 情況卻大並不同 實際上它是如此柔軟 如果你能把海水抽走 你根本無法在上面 進行任何工作 彷彿是沼澤一樣 測試表明 機場島將會坐落在 兩層海底黏土上 上層被稱爲衝擊黏土 工程師對此並不擔心 他們之前已經在上面 建造過很多次 但距離岸邊三英里處 有一種更深的古老地層 稱爲紅金黏土 延伸到衝擊層下方1000英尺 最新問題是 如何預測生成 老英黏土的壓縮情況 我認爲這是 人類工程史上的第一個案例 爲了瞭解基礎土壤的情況 我們開發了一種 取樣土壤的方法 我們計算了強度 和壓力密度的相關性 以瞭解地面的特性 科學家分析了 海底的岩心樣本 對機場可能沉入 泥土的深度 給出了不同的預測 有人認爲它只會下沉19英尺 其他人堅持認爲 它可能會下沉 多達25英尺 更深沉降的預測 戒指會下沉19英尺 關西國際機場的建設開始了 特別設計的船隻 漂浮在施工現場 首先在海底 鋪上一層5英尺厚的沙子 然後將100萬根管子 深深打入泥土中 這是一項完全自動化的過程 最後電腦控制每根管子 留下了100萬根沙柱 在保水的黏土上時 它的重量將把水 從泥土中擠出 注入沙堆 從而排水 使黏土變得更加堅硬 但沙水無法觸及 更深的衝擊泥土 無法採取排水 設施到位後 海底的建設開始了 爲了防止海浪衝走碎石坡 海底工人 必須用巨大的石頭 加固金表面 這些潛水員 是許多水下建築項目的老手 用一個項目像關西機場這樣 深切遠離岸邊 面臨致命的危險 在這個地方 我們將每塊 約一到兩噸的石頭 放入水中 離岸很遠 所以那裏的浪大 這對我們來說是個挑戰 即使在惡劣天氣 這樣的艱難情況下 我們也成功了 每一個人的大腿被截肢 原因是海浪衝動了一塊石頭 石頭砸到了他的腿 我們總是以某種方式 與死亡相距不遠 儘管危險 工作人員依然繼續 在防波堤上作業 將69個巨型鋼鏟捋到位 每個這樣的巨型鋼鏟 高75英尺 直徑75英尺 重量超過2公斤 以形成海南側和西側 放置了48000個四角破浪筒 排列於海浪最強 這些奇特形狀的化裝物質 在收散破碎波浪的力量 希望完成了 絕了三座完整的山 讓運送到機場工地 三年來 一隻由80艘船組成的 超量架依然傾倒到海堤內 直到每層超過海底100英尺 超定位系統通過 國船上的電腦指導他們 準確告訴每艘國船 每次應該在哪裏傾倒貨物 島嶼填土 混合了三種不同尺寸的 粗石和碎石 工程師希望這種混合物 能夠在地震中抵抗液化 儘管抗議聲不斷 機場島慢慢浮現於海面 成田機場發起司機爲 同一批左翼機械隊伍 對共濟人工島填土的 一個踩石場發動海基炮攻擊 沒有人受傷 一場森林火災 肆虐了數小時 對機場項目發起的 二十多次襲擊中的一次 這些機械分子 種植炸彈 發射火箭並縱 破壞了設備 造成四人受傷 但是工作從未停止 當一些工人建造島嶼時 另一些隊伍 則忙着將其一路 連接起來 近年秋季 巨型活動起飛機 將首顆預組裝的橋墩 運送到港口岸 並將其固定在 大陸海牀的裝機上 這根橋墩 在機場島與大陸之間 整齊排列 重大的起重機 帶回了龐大的鋼模塊 每個模塊超過500英尺長 重量超過4000噸 拼接在一起 形成了一座 雙層地架橋 長達兩英里 與金門大橋 長三分之一 造價超過10億美元 那上層是高速公路 下層則是鐵路 連接了橋樑的各種化理 使這座巨型橋樑 在臺灣的黃昏中 彎曲而不爭亂 明年3月 橋樑將建成 只有超過一萬名 辛勤工作的人的努力 汗水血液和淚水創造的 但島嶼建設者的慶祝活動 卻顯得不一樣 到那時 他們已發現了一種 新的無情的威脅 一個如此強大的敵人 足以擊敗他們 關西機場的人造島 幾乎滿布 建築公司準備開展 建造乘客航站樓的 宏偉任務 在3月 工程們發現了一個 驚人的情況 這威脅到了項目的進行 關西機場正在沉入海中 島嶼會在柔軟的海牀上 沉降大約19英尺 90年3月 它已經下沉了27英尺 而且每個月 仍在持續下沉超過2英寸 沒有人知道 沉降何時會停止 或者是否會停止 對消息尊敬了 大阪和全國 國際媒體稱 關西機場爲 日本的沉沒機場 有人將其比作 歷史上最臭名昭著的 工程事物 即比薩斜塔 經過20年的規劃 3年的建設 以及數十億美元的投資 看來關西機場 可能永遠無法建成 在的現在 卻顯得不過是自負 關西機場的董事長辭職了 堅定尋找解決方案 如果還有的話 我們無法阻止 這種土壤的壓縮 因爲我們可以採用 各種新技術應對 深達50或60米的土壤 那現在這個土壤 有200米深 所以我們無法對其 應用任何人工技術 爲了使機場高於海平面 工人在島上堆積的 額外11.5英尺的土壤 花費了1.5億美元 百英尺高處投放到跑道上 以壓實其土壤 他們決定用瀝青鋪設跑道 因爲瀝青能比混凝土 更好地吸收地面移動 然而他們最大的難題 依然未能解決 是時候建設 關西國際機場的客運航站樓了 但他們怎麼能在一個 下沉的島嶼上建造它呢 在工程師們爭論的時候 航站樓的建築師們 完善了設計 剛部紀明在歐洲待了25年 期間與世界著名的 意大利建築師 倫佐·皮亞諾合作 他們共同創造了一些 世界上最傑出的建築 包括在關西 他們面臨的職業生涯中 最大的挑戰 足夠小 以適應製作人造樓宇 但又要足夠大 以容納現代國際機場的 所有複雜功能 足夠高以激勵乘客的美感 同時又足夠低 使用交通管制員下飛機 這似乎是一個建築上的悖論 建築師通常在工作開始前 通過觀察場地來激發靈感 這個項目的獨特之處在於 當時沒有場地 也沒有地面 尋找新的靈感來源 研究自然的結構 自然的幾何形狀 解決了他們最棘手的問題 如何讓後級樓 既高 又在磁場 對流電流 自行車輪胎 甜甜圈和水果中 表現出顯出多樣性的形狀 那關西航站樓 它環形體的可見部分 這個環形體正環繞着地球 環形體的形狀 使建築的中心 高達85英尺 而翼部則收縮到20英尺 激發了訪客的靈感 讓指揮塔可以清晰地 觀察到飛機 創造了建築歷史 這是自然界 和最普遍的一個關西機場設計 環形體成爲一種非常時尚的形式 尤其是與掌握這種形式 運用的英國工程師合作的建築師們 但在當時它是創新的 環形體解決了設計旅客航站樓的問題 但最大的難題仍未解決 那就是如何在一座沉入海洋的島嶼上 建造世界上最大的建築之一 爲關西機場和客運航站 最前沿的設計 但在解決令人困惑的問題之前 航站壘爲其基礎開挖的 沉入海洋的島嶼土壤的大約一半 較輕的航站樓 不會像較重的島嶼那樣下沉的快 隨着島嶼和航站樓的分離 這座龐大的結構必然會出現裂縫 問題不在於建築下沉 而在於地面下沉的建築快 人們沒有意識到 這棟建築實際上是漂浮在地上 這就是他們必須有地下室的原因 是因爲他們就想船 對新土壤來說尤其如此 所以關西機場內部有25萬噸 非常緻密的鐵礦石作爲壓艙物 在準備建設航站樓時 工程師們在其基礎上 鋪設了一層厚達8英尺的碎鐵礦石 希望額外的重量 能使航站樓與島嶼一同下沉 1991年4月24日 航站樓建設開始 這將需要將近三年的時間才能完成 按照建築師的藍牌 用30噸鋼取下 以支撐屋頂 隨後通過初步運送到日本 嵌入橡膠框架中 以便在地震或颱風搖動建築時 可以移動而不會破裂 防禦強烈颱風風和劇烈地震 不鏽鋼瓦片 500公斤的金鍊一塊磁鐵 都用手逐一固設 全球超過100萬名建築師 工程人蔘與了它的建設 這座建築被廣泛認爲 是世界上設計最出色的 機場航站樓之一 關西機場是一個非常宏偉的建築 這可能使得建築之間非常親密 在這座高度可大的建築中 是它最傑出的成就之一 無論是通過汽車 鐵路 還是水利車的高度 誠懇建築師所稱的狹窄 這是一個高達100英尺 近1000英尺長的寬廣開放空間 四層寬敞的空間 通過溫溫坐下的無手電梯 和快速運轉電梯相連 旨在給人留下深刻印象 同時也傳遞信息 空間之所以如此寬敞 是爲了讓人們能夠看到 自己要去的方向 在這個結構中的任何空間 都可以從你所處的任何地方看到 走出峽谷時 他們無需像其他許多機場那樣 穿梭於龐大的多航站樓綜合體 樓的四層樓內 是關西機場成爲世界上最長的建築 可送往41個航空器登機口 一個巧妙的系統 在世界上最長的建築提供 如果你在一個非常大的空間裏 噴出強勁的氣流 它會傳播的很遠 現在我們在關西所做的 我認爲是相當創新的 是創造了一個 與空氣噴射形狀相似的天花板形狀 要讓氣流貼着天花板 如果你讓氣流貼在天花板上 它的傳播距離將是自由空間的兩倍 這將產生更大的循環氣流 巨大而優雅的18個噴嘴 將空氣沿天花板流動 形成平滑的織物 使其不斷循環 這是首次在如此大規模上完成的施工 也是首次屋頂橫結構的形狀 完全按照減速氣流的形狀設計 這是一座最爲契合的建築 必將預示着未來的到來 但當它完整 關西基層的未來仍然出沒 其下方的島嶼持續下沉 即使有鐵礦石作爲壓層 航站都以爲 其下方公主的島嶼下沉而出現了 工程師們想出了一個 不出人意料的簡單解決方案 隨着航站樓的下沉 柱子上的傳感器 向中央控制室的計算機 發出警報 技術人員掃描電腦屏幕 尋找問題點 這個屏幕顯示了 航站樓目前的沉降情況 紅色區域沉降較少 藍色區域沉降較多 當電腦警告說 沉降的島嶼 可能會導致航站樓開裂時 工人們會在有危險的區域 抬高或降低柱子 以保持與地面平齊 這種強力液壓千斤頂 可以在必要時 將柱子移動至多15英寸 在千斤頂被移除後 工人將鐵板滑入 抬起的支柱下方 以支撐它們 這和在搖晃的拿飛桌子底下 放一打火柴盒沒有區別 但是關西機場 我瞭解這是在日本以前 使用過的一個解決方案 雖然看起來有些原始 但我沒有理由懷疑 它對這個問題來說並不完美 事實上 關西機場航站樓 地下的所有設施 都設計成可以上下移動 空調和其他系統 是固定在天花板上 而不是頂口上方 有幾英寸的額外空間 工程師們爲了拯救 關西航站樓的熱情 盡力考慮了一切可能 這個航站樓始終在進行調整 我在連接一樓和地下室的樓梯上 我現在站的這一級臺階 是機場開業時的地面高度 在過去四年中 我們抬升了三次 因此這裏又增加了兩個臺階 這樣的措施 幫助機場應對了下沉的問題 但也使其完工推遲了超過一年 1994年9月4日 關西國際機場終於開始會議 我的兒子德仁太子 及其妻子雅子菲 參加了開幕式 一萬一千名警察駐守 以防激進分子襲擊 機場自豪的建設者們 並不知道大自然的父母 即將襲擊他們的節奏 1月17日 一場破壞性極大的7.2級地震 襲擊了關西地區 也許玻璃破了 官員們擔心最壞的情況 匆忙趕往機場 在航站門外 他們發現人行道有裂縫 其他幾處損壞的跡象也不多 我開車飛馳向機場 七點前就到了 我衝進這個控制室時 所有的機器都正常運轉 這座機場經歷了 大致命的襲擊之一 或者是吧 關西機場時 我們可以看到神戶在燃燒 雖然你看不出有什麼問題 但我對機場那些看不見的部分 感到很焦慮 有效的 如果填土的石頭更小 島上的土壤可能會發生變化 機場建築會倒塌 就像許多其他建築一樣 相反 這座各自嬌嫩的旅客航站 它的設計確實有效 堅固無敵 例如在這座橋上 建築物的一側是固定的 而另一側有一個發動系統 來吸收震動 在神戶地震發生時 這個點移動了將近四英寸 甚至航站樓的巨大玻璃牆 也毫髮無損 在地震中 確保屋頂的運動 不會傳遞到下面的玻璃牆 是很重要的 我們設計了一個系統 通過滑動或旋轉的接頭 來吸收兩個結構之間的所有運動 在神戶地震期間 整個系統運作得非常好 連一塊玻璃都沒有破損 關西國際機場 在無期期間始終開放 爲抵達的救援隊伍和物資 提供了精心訓練 這棟建築實際上是 據摧毀神戶地震證中 最近的建築 這並不意味着 那裏的受災最嚴重 因爲神戶的建築 同樣受到了重創 但由於它的設計 能夠應對這些情況 因此完全沒有受到損害 三年後 它又將面臨一次挑戰 因爲自然再次襲來 事實上 我們看到路口 機場的車摔倒了 因此 他們停止這個做法是明智的 到晚上 颱風已經過去 關西機場恢復了正常運營 輕微的損壞 但機場官員感到很幸福 這場颱風可能威脅到了 現在僅高處海平面 17英尺的沉降道 機場在海中沉降 科學家們辯論着 這個島還會下沉多少 但有人認爲 如果它繼續下沉 將來某天台風的波浪 會淹沒機場 我們打算在五年或十年後 開始採取這種對策 如果美米島的最高海拔 下降到某個特殊值以下 在高潮或颱風期間 海水很容易引入島內 這也是我們目前最大的擔憂 飛機不能在水塘上着陸 因此跑道必須始終保持乾燥 但這個島必須建在 比第一個更深的水域裏 海牀更加柔弱 科學家認爲第二個島嶼 可能會下沉得比第一個更遠 在新地點 我們必須在一個糟糕的 軟基礎上建設這個島嶼 由於無法消除沉降 我們考慮在舊島和新島之間 建造一棟第二航站樓 它將像船一樣漂浮在海面上 那麼我們就不必擔心 它的沉降問題了 如果你想成爲一個 重要的樞紐機場 就必須有兩條跑道 因爲如果出了什麼問題會怎樣 如果你是一個樞紐機場 航班上輪胎爆了會發生什麼 樞紐一次可以引進大量飛機 考慮到每架747有很多輪胎 如果你爆了一隻輪胎 從飛機的角度來看 直到你清理完跑道之前 你根本不會知道 然而輪胎的殘骸在跑道上 你肯定不希望後續的飛機遇到它 那可能會造成重大的災難 無論是對於着陸裝置還是發動機 所以他們必須清掃跑道 這需要時間 當你有10架或12架飛機 在等待降落時 這就變得非常棘手 因此第二條跑道非常重要 關於蘇聯還稅 但關心國際機場 香港和新加坡現在擁有 全新的最先進機場 東京的成天機場 正在建設第二條跑道 從今年的亞洲航空市場 關係一直擴展 同樣迫切 他們想建造更高的 爲了修建那些圍牆 他們必須暫時關閉原有的跑道 等加上北京成天國際機場 他們有法實現 其建設者想成爲 亞洲領先航空收購的夢想 但不知爲何 大多數人並不記得關係的麻煩 這是關係的成就 其地標性設計 贏得了全球美觀 並屬於千計驚歎的人們 可能在21世紀 會比未來幾年 從關係獲得更多的經驗教訓 將更深入的理解在那裏取得 我相信人們將會 銘記這座機場的遺產 那就是他們建造了 前所未聞的機場 即便遇到問題 他們也找到了解決方案 使其正常運作 實際上在多個方面 成爲了一項工程奇蹟 首先他們能夠填平它 後來當它的沉降速度 沒有按照某人計算的那樣進行時 他們能夠解決這個問題 並繼續運營 無論未來 關係國際機場將永遠成爲 大膽前所未有成就的 只是在在一山填海 在海中創造土地 併爲日本帶來世界上 最美麗機場之一的願景