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1、机场系统及其在抗震减灾中的支撑作用机场系统及其在抗震减灾中的支撑作用韩黎明（中国民航机场建设集团公司 研究员）摘要摘要：航空运输因其快捷的运输功能而在抗震救灾中起着重要作用，机场作为架设“空中生命线”的桥头堡，是实现快速应急物流、保证在黄金时间内进行有效救援的关键环节，对抗震减灾具有重要的支撑意义。本文简要介绍了机场系统的主要功能设施及其在抗震减灾中的作用、机场设施抗震减灾技术发展状况，讨论了目前我国机场系统在应对抗震减灾方面存在的问题，初步提出了构建、完善机场抗震减灾体系的基本思路，提出了机场抗震减灾研究的主要方向。前言历史地震和现今地震大量资料的统计表明，地震活动在时间上具有一定的周期性。
2、中国是世界上地震多发国家之一，每年全世界的大陆地震有三分之一发生在中国。20 世纪以来，我国已经历了 4 次地震活动期，第 4 个活动期大体是 1966-1976 年。根据多数专家的研究判定，20 世纪 90 年代到本世纪初可能是我国大陆地区地震活动的第五个高潮期，强震的主体活动地区可能在我国西部。事实似乎给出了证明，2001 年在青海昆仑山上发生的8.1 级地震、2008 年 3 月新疆于田发生过 7.3 级地震、2008 年 5 月 12 日汶川发生的 8.0 级特大地震、2010 年 4 月 14 日青海玉树县发生 7.1 级地震。地震灾害是群灾之首，具有突发性、成纵性、续发性等特点。地
3、震灾害发生后，铁路、公路受损，通信中断，航空运输成为向灾区输送救援物资和救灾人员的重要渠道，空中通道甚至成为唯一的生命线，是许多国家抗震救援中普遍采用的手段。机场是航空运输系统的重要基础设施，是航空运输网络中的重要节点。在面临地震灾害时，首先是机场设施的结构抗震性能能够保证人员、设备安全，其次是通过各功能设施的协同运作保障和发挥航空运输“空中走廊”的桥头堡作用。汶川“5.12”特大地震的救援行动表明，以机场、航空公司、通用航空、空管等构成的航空救援系统具有快速、高效、受地理空间限制较少等优势，在抗震减灾中发挥着不可替代的作用。 1. 机场系统及其地震易损性1.1 机场的分类机场分军用和民用机场
4、两大类（图 1 所示） ，民用机场分商业航空机场、通用航空机场、备用机场和私人机场。机场军用机场民用机场商业航空机场通用航空机场备用机场单位或私人机场图 1 机场分类商业航空机场，是指以起降、停放客货运输的经营性航空器为主，以盈利为目的，是一种商业活动，这种航空活动是交通运输的一个组成部门，与铁路、公路、水路和管道运输共同组成了国家的交通运输系统，因此得到更多民众的关注与发展的投入。 通用航空机场主要用于起降、停放专业航空的小型飞机或直升机，其航空器的范围十分广泛，可分为工业航空、农业航空、航空科研和探险活动、飞行训练、航空体育活动、公务航空、私人航空等。 备用机场，多数是指以前用过、现处于停
5、航和保管状态的机场，可为通用航空或航空爱好者服务；或短时可用于商业航空服务，以减轻附近商业航空机场的运行压力。单位或私人机场，即有些机场属于单位和部门所有，如试飞机场、大型工矿企业的通勤机场、体育运动和飞行学校的专用机场，或国外服务于私人飞机或企业公务机的私人机场，这些机场一般只有简易跑道和起降助航设备，规模小。 1.2 机场运行保障系统机场是一个复杂的系统工程，就如图 2 所示的运输保障系统来说，其主要功能设施有：飞行区、航站区、机场空管系统、机场公用设施、供油系统和陆侧道路系统等。这些系统的可靠性、协同性支撑机场在日常运行和抗震减灾中发挥重要作用。飞行区：为飞机地面活动及停放提供适应飞机特
6、性要求和保证运行安全的构筑物的统称，包括跑道及升降带、滑行道、地面标志、助航灯光设施及排水系统，占机场面积的8095%。航站区：机场航站区一般由站坪区和航站楼区组成，航站楼区主要包括旅客航站楼、高架桥、停车场（楼）及进场路内的部分干道，是地面交通和空中交通的结合部，是机场对旅客服务的中心地区。机场空管系统：亦称终端导航设施，其目的是引导到达机场附近的飞机安全、准确地进近和着陆，导航设备分为非精密进近和精密进近，其系统包括航管、通信、导航和气象等台站以及工艺设备。 机场公用设施：机场公用设施主要包括供电、供水、雨水排放系统、排污及污水污物处理系统、供热及制冷设施、燃气供应设施、通信设施等。供油系
7、统：为机场各类飞机和车辆提供燃油，包括使用油库、加油管线、加油车、航空加油站等。陆侧道路系统：为旅客、机场员工、货物运输提供通道，包括场内道路、停车场、机场进场路等。图 2 机场系统保障要素图1.3 机场系统的地震易损性地震造成的直接灾害主要表现为地面建筑和桥梁、道路、通信设施等建（构）筑物的损毁，而建（构）筑物的破坏和倒塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。建（构）筑物的易损性（seismic fragility） ，是其在地震条件下受到破坏、损毁的可能性，是土木工程结构地震风险分析的重要组成部分。在地震环境条件下，机场各功能系统的地震易损性是不一样的。机场系统的地震易损性与设施的特点、运行
8、环境密切相关，其机场跑道、旅客航站楼、航管系统、供油系统等具有较强的地震易损性，对机场安全和运行保障能力的发挥具有重要的影响。机场跑道是飞机在地面高速运动的区域，对道面结构的完整性、平整度有非常高的要求，对在地震环境条件下的场道地基震陷性、砂土液化具有较高的敏感性，是沿海软土地基、山区高填方机场建设中需要关注的问题之一。机场旅客航站楼是旅客集聚的主要区域，具有面积大、空间大、跨度大、造型复杂、内装设备系统昂贵、服务要求高等特点，如何根据场地的工程地质环境、地震安全性评价和自身的结构特点，科学、经济、合理地解决其技术难题，将直接影响到航站楼工程的抗震安全性、建设投资和施工工期。机场航管系统是飞机
9、运行指挥的中枢，指挥过程中涉及到复杂的通讯系统，其航管楼和高耸的塔台对地震的敏感性极为强烈，线路易受地震影响而被损坏，是结构与系统抗震设计中的关键环节。机场供油系统中的输油管线、油罐对地震具有高度的敏感性，其地震易损性甚至影响到机场的安全和抗震救灾功能的发挥。2. 机场系统在抗震减灾中的支撑作用 2008 年四川汶川“5.12”特大地震、2010 年青海玉树“4.14”大地震，是我国在不到两年的时间里发生的两次影响深远的地震灾害，也是对国家以及各个行业抗震救灾能力的巨大考验。两次地震发生后，民航在最短的时间里投入到了抗震救灾中，航空运输在抗震救灾中显示了独特的优势，机场在其中发挥了巨大的支撑作
10、用，是跨越空间的“生命线” 。2.1 机场是救援物资以及救护人员等快速运抵灾区运输保障的生命线地震发生时，需要在短时间内迅速完成大宗救援物资以及大量救护人员的运送任务，航空运输作为目前最快的交通工具跑在了汽车、火车的前面，能够以载重量大、航程远、速度快的固定翼大型运输机来提供紧急运输服务保障，机场作为“空中生命线”的桥头堡发挥着重要的作用，确保“黄金 72 小时”内的救援行动。在 1976 年的唐山大地震中，城市建筑物以及机场的建筑物在顷刻间遭到毁坏，机场对空指挥系统亦全部瘫痪，机场的通讯、雷达、导航、气象设备遭到严重破坏。机场指挥人员凭借最简单的通讯工具，用耳听、眼看、头脑分析的办法创造了我
11、国航空史上的飞行指挥奇迹，运送了大量的伤员和数千吨救灾物资。2008 年汶川“5.12”特大地震发生后，举国上下立刻展开了史无前例的抗震救灾工作。在近 20 天的时间里，民航四川地区的机场共保障航班 8235 架次，救灾飞行 2808 架次，运送部队、武警、公安消防及抢险、医疗等人员 51000 多人次，运送救灾物资 35100 吨，运送出港旅客 45.2 万人次。重庆地区共保障救灾航班 268 架次，运送救灾物资 523.7 吨。处于地震范围内的九寨-黄龙机场在地震后一周内，共紧急疏运滞留旅客近 15000 人次，航班起降 220 余架次，转运受困重灾区轻重伤员 220 余人次，转运重灾区受
12、困人员 2000 余人，运送救灾物资 85 吨。 2010 年 4 月 14 日，青海玉树发生 7.1 级大地震，民航系统立即启动应急响应，首先对通航仅 8 个月的玉树机场的保障能力进行了评估，除有线通信和外部供电中断外，机场其他设备、设施未明显受损，机场与外界的无线电通信、自身应急供电基本正常，机场可以继续提供使用。玉树机场的基本完好，为玉树抗震救灾系统的高速运作奠定了基础，使救灾人员和大量物质得以快速进入灾区。地震后仅 6 个多小时，民航第一架救援包机就达到了灾区。在地震后一周内，青海境内的玉树、西宁、格尔木 3 座机场已累计起降飞机 400余架次，运送各类人员 13100 人次，运送救灾
13、物资 1052 吨。两年里发生的两次大地震以及航空运输在期间发挥的重要作用，体现了航空运输的生命线意义。2.2 机场是受灾伤病人员快速、安全转移的基地地震发生后，铁路、公路等地面交通设施往往受到重创，地面生命线往往受山区地形、气候而受阻，航空运输一时成为抗震救灾行动的关键保障手段。机场由于特殊的地形环境和功能设施，成为地震后受灾伤病人员得以紧急快速、安全转移的基地。在唐山、汶川、玉树地震中，大部分重伤人员是通过机场快速转运到国内其他城市。1976 年唐山大地震后的 7 月 30 日，国务院决定把唐山受伤的群众向全国 11 个省、市转运治疗。这是建国以来最大规模的空运，凭借最简单通讯工具，运出伤
14、员两万多人，在抗震救灾中起到了不可估量的作用。在 2009 年的汶川大地震后的 20 余天里，民航改装飞机 9 架，专门用于向川外转运伤员。飞行 99 个班次，向 20 个城市运送重伤员 3495 人。据最新报道，在玉树地震后的一周内，灾区重伤员得以全部转运，共转运危重病人1955 人，民航共安排飞机 234 架次，为挽救受灾群众的生命争取了宝贵的时间。玉树机场在本次大地震中真正起到了“空中生命线”桥头堡作用，大大降低了地震造成的死亡率，彰显了机场在抗震救援中的价值。2.3 机场是地震灾后重建的重要保障支撑点在抗震救灾中，主要分救人、安置和重建三个主要阶段。机场作为保障协调单位之一，在抗震救灾
15、的不同时期有着不同任务。而在地震灾后的重建中，机场同样起着重要的支撑与保障作用。类似汶川、玉树这样的大地震必然使各项基础设施受到巨大损毁，由于地震震级大、受灾范围广、震中位于山区或高原地区，人居环境和交通基础设施遭受重创，给救援工作和灾后重建带来很大不便。在灾后重建中，包括机场在内的交通基础设施建设事关人居环境建设、生产恢复、生活安置与社会经济的长期稳定发展。3. 机场设施抗震减灾技术发展状况为了保障机场系统在地震的环境下能够处于正常运行状态，发挥机场的“空中走廊”桥头堡作用，需要各功能系统具有良好的抗震性能，这既是机场设施安全的需要，更是对机场在抗震救灾中发挥作用的要求。我国民航行业经过 3
16、0 多年的飞速发展，已进入由民航大国向民航强国发展的阶段，机场建设规模和工程技术亦有了长足的进步，尤其在机场系统抗震减灾技术方面有了显著的跃进，如跑道地基震陷及液化控制技术、航站楼大空间结构的减隔震技术、高填方边坡稳定性研究、桥梁结构抗震技术等。3.1 机场场地地震安全性评价机场工程场地的地震安全性评价，就是给出场地在未来一定时限内、一定超越概率条件下所遭受的地震活动影响的大小，对工程场地的抗震性能如场地土层性状、隐伏断裂，可液化土和软土分布、震陷和滑坡等地震地质灾害隐患等作出评估。在机场场址确定中，工程场地的地震安全性评价是法定程序，对机场的地震安全防范具有重要的作用。在 1994年的云南丽江 7 级大地震、汶川“5.12”特大地震以及新近发生的玉树“4.14”地震中，震区及其周边地区的机场建（构）筑物鲜有破坏的报道，说明机场场地的安全性评价的意义重大，从制度上确保了机场系统的地震安全性，同时为机场发挥抗震救灾的作用奠定了基础。3.2 跑道地基液化、震陷控制技术地震对地面建（构）筑物的破坏作用是通过地基和基础传递给上部结构的。地震时，结构可能由于
