Идея строительства аэропорта на воде возникла в Японии в 1964 году, когда шум от аэропорта Исаки города Осака стал мешать людям, живущим рядом. В итоге ночные рейсы отменили, и Исаки перестал справляться с нагрузкой. Проект международного аэропорта Кансай разрабатывался в течение 20 лет.
Обдумывались все вероятные трудности, включая частые для этих мест землетрясения, тайфуны и цунами. В 1987 году началось строительство самого большого искусственного острова в мире и самого дорогого в истории строительства Японии объекта. Его решили разместить в 5 км от берега, в Осакском заливе.
Фундамент
Главной задачей было подготовить фундамент и решить серьезную проблему возможного оседания острова. Дно залива содержит пласт мягкой глины – голоцина, на 70 % состоящей из воды. Поскольку вес искусственного острова будет выдавливать воду из глины, было принято решение ускорить оседание, уплотнив дно. Инженеры придумали технику песчаного дренажа: 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 голоцина 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. Затем будущий остров огородили 11 – километровой морской стеной из прочных железобетонных блоков. Ее возводили 2 год для чего потребовалось 48 тыс. блоков. После этого приступили к фундаменту. Для того чтобы доставлять грунт, был сооружен гигантский конвейер длиной 15 км.
Вереница движущихся лент ежедневно перемещала от гор до залива кубометры породы которую насыпали в саморазгружающиеся баржи с распахивающимся дном. Всего выгрузили 180 млн. м3 грунта. Ради этого в окрестностях Осаки и Кобэ, а также на соседнем острове Авадзи экскаваторами были срезаны целые холмы. Так возвели насыпи на 30 м выше уровня моря. Большое внимание уделялось равномерной утрамбовке грунта. Инженеры наблюдали за выравниванием земли, используя компьютеры, а позже благодаря развитию технологий появился новый метод отслеживания утрамбовки грунта – с помощью космического спутника, что делало этот процесс более точным.
Взлетно-посадочная полоса
Неотъемлемая часть аэропорта – взлетно-посадочная полоса. Для того чтобы обезопасить ее от проседания, на полосу и прилегающую территорию насыпали дополнительный четырехметровый слой почвы. Затем мостовые краны практически непрерывно бросали с 3D-метровой высоты 20-тонные трамбовочные чушки по всей длине полосы, а это 3,5 км. Одновременно строили мост, соединяющий аэропорт с сушей, а именно городом Ринку, пригородом Кобэ. Мост «Врата неба» стал самым длинным в мире (3 750 м). С помощью плавучих кранов строители создавали мост по частям, затем скрепляли их цементом. Мост двухъярусный: сверху шесть полос для автотранспорта, а внизу располагаются две железнодорожные колеи.
Пассажирский терминал
Если с мостом все было решено, то строительство пассажирского терминала долгое время представляло собой сложную проблему. Как создать аэровокзал из легких и в то же время прочных, устойчивых к воздействиям природных стихий материалов? Архитектор Ренцо Пиано, известный мастер хайтека, предложил проект, удовлетворивший всех. Терминал из стали и крепкого стекла оказался единственным подходящим для искусственного острова сооружением. Покрытие здания имеет аэродинамическую форму, разработанную с учетом природно-климатических особенностей открытого пространства.
Это позволяет противостоять сильным ветровым нагрузкам, а также эффективно использовать площадь острова. Аэровокзал состоит из центральной части и двух симметричных крыльев, выполняющих функцию посадочных пассажирских мостов. Внутри терминал по всей высоте разрезан 60-метровым атриумом.
Таким образом, здание состоит из ярусов; четыре его этажа соединены эскалаторами и стеклянными лифтами. При строительстве терминала рабочих поделили на две группы – они шли с северной и южной стороны острова, чтобы встретиться на середине. Численность каждой группы доходила до 5 тыс. человек.
Между каркасом здания аэровокзала и его покрытием предусмотрены гибкие соединения, которые позволяют компенсировать сейсмические колебания и температурные перепады. В их эффективности убедились 17 января 1995 года, когда в Японии случилось страшное землетрясение силой в 7 баллов по шкале Рихтера, известное более под названием «Землетрясение В Кобэ», Оно унесло жизни 6434 человек, но аэропорт не получил никаких повреждений.
В 1998 году над аэропортом пронесся тайфун, скорость ветра достигала 200 км/ч, Благодаря своей конструкции здание аэропорта выдержало и это испытание. Покрытие здания аэровокзала представляет собой сетчатую металлическую структуру, которая опирается на пилоны. Ячейки сетчатой структуры заполнены тефлоновыми перегородками, поддерживающими климатический режим и равномерно рассеивающими искусственный свет в помещениях.
Крыша, напоминающая своей формой часть велосипедной шины, изогнута в поперечном и продольном сечениях. Ее центральная часть перекрывает 82-метровый пролет на стальных трубчатых раскосах. Небольшая кривизна крыши позволила сделать все 90 тыс. панелей из нержавеющей стали одинакового размера и упростить соединения частей. Предусмотрен и сток для осадков: они стекают по краям панелей в водонепроницаемый нижний слой, что предотвращает загрязнение крыши.
Дренажная система
Остров международного аэропорта Кансай находится в зоне постоянной неблагоприятной погоды, тайфунов и цунами, поэтому необходимо было предусмотреть дренажную систему для отведения с острова избытка воды. Первоначально трубы дренажа были установлены под таким углом, чтобы дождевая вода стекала в море естественным образом. Однако в результате проседания острова этот угол значительно уменьшился, и отток воды в море снизился. Тогда в местах выхода к морю расположили насосные станции отведения воды. Насосы дренажа особенно эффективны при сильнейших ливнях (55 мм/ч).
Диспетчерские службы
Кроме аэровокзала, на острове находятся здания диспетчерской и вспомогательных служб, электростанция, а также топливный центр, в котором оборудовано четыре причала для танкеров. Специальная система позволяет закачивать топливо из танкера в хранилище, а затем прямо в баки самолета. В целях безопасности инженеры разработали извилистые трубы с гибкими креплениями: при смещении грунта они не трескаются и не протекают. На территории острова есть мусоросжигательная станция, где утилизируется мусор из терминала и самолетов.
Оседание острова
Международный аэропорт Кансай открылся в сентябре 1994 года. Но эйфория по этому поводу была недолгой, аэропорт стал быстро оседать. Расчеты инженеров оказались неточными. Через пять лет после открытия Кансай ушел под воду на 8 м. По прогнозам специалистов, такое должно было произойти только через 35 лет.
Оказалось, что не был принят в расчет более глубокий слой глины делювий. Инженеры опасались, что из-за не равномерного оседания могло пострадать здание терминала. Тогда было решено внедрить систему подъема зданий – «Джек систем», суть которой в следующем. Под полом терминала расположено 900 колонн. В каждую из них встроен датчик управления, соединенный с компьютером. Когда остров оседает, система сигнализирует, какую колонну необходимо срочно поднять. Техники вставляют гидравлические домкраты между полом и нуждающейся в подпорке колонной, поднимают, а свободное пространство заполняют металлическими пластинами.
Таким образом, подвальный этаж остается на месте, а первый поднимается вверх. В под вале предусмотрены двойные стены, которые спускаются с первого этажа. Когда потолок поднимается, стены следуют за ним. С учетом постоянного изменения уровня здания к лестницам снизу добавлены ступеньки, под дверями оставлены зазоры. Инженеры утверждают, что проблема с оседанием в целом решена: теперь остров опускается всего на 5 см в год, когда как раньше то же самое происходило за месяц.
Строительство второго острова
Со временем стало ясно, что одной взлетно-посадочной полосы недостаточно. Тогда было принято решение о подготовке второй очереди строительства – еще одного острова. Работы по его созданию начались в июле 1999 года. Казалось, строительство будет проходить легче, так как накопленный опыт не позволит допустить прежних ошибок, но появились новые трудности. Второй остров еще дальше от берега, чем первый, и в связи с большей глубиной в несколько раз увеличилось количество расходуемого грунта.
К тому же его задумали длиннее на полкилометра. Для того чтобы второй остров не потопил первый, между ними сделали перешеек длиной 200 м. дамбу для нового острова построили с пологим откосом. Сначала площадь дамбы заполняли песком и щебнем. затем сверху размещался бетонный блок. После этого делались брони из при родного камня, на которых располагались блоки рассеивания волн. В рамках экологической программы дамбу строили из безопасных для окружающей среды материалов. Вскоре возникла новая проблема: когда уровень моря повышается, морская вода течет через дамбу и смешивается с грунтовой водой острова, поднимая ее уровень.
Радикальным решением стало строительство подземной стены. для чего потребовалось прокопать 30 м к глиняному слою голоцина и установить серию водостойких столбов, сделанных из смеси цемента, земли и песка. Строительство подземной стены, окружающей весь остров. завершено в 2006 году.
Она успешно предотвратила повышения уровня грунтовой воды вследствие изменения уровня моря и приливов, вызванных тайфунами. Второй остров начал свою работу в августе 2007 года, в результате чего количество перелетов увеличилось в два раза, а следовательно. уменьшился срок самоокупаемости аэропорта.
Взлетно-посадочная полоса составила 4 000 м. Какое-то время новый остров будет выше первого. и пока. выруливая на вторую полосу. самолеты преодолевают небольшой подъем. но по мере оседания острова он будет сглаживаться. В 2001 году Американское общество инженеров-строителей (ASCE) признало международный аэропорт Кансай одним из 10 лучших строительных достижений.
Оказавших максимальное положительное воздействие на жизнь в ХХ веке. ASCE. как правило оценивает 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. Ожидается, что к 2012 году международный аэропорт Кансай станет рентабельным, а к 2024-му расходы на его сооружение окупятся.