道面加蓋瀝青混凝土在大連機場工程中的應用

【摘 要】 在大連機場道面檢測和灌漿實驗基礎上，通過對現場檢測數據的具體分析，對飛行區道面破損原因及加蓋瀝青混凝土方案進行了全面論述，為機場道面病害處置提供一定借鑒。

【關鍵詞】 大連機場；混凝土道面；道面檢測；灌漿；加蓋瀝青砼；應用

0、引言

大連機場是國際定期航班及國內重要干線機場，飛行區技術等級為4E類。1984年機場進行過擴建，并對原跑道進行了延長和加鋪蓋被。將跑道向西延長1，100m，向東延長110m，并在原跑道上面加鋪蓋被，擴建后的跑道全長達到3300m，寬45米。同期建設了一條平行滑行道，全長3186米，跑滑間距218米。原有道面為水泥混凝土道面，道面厚度均為37cm。

經過多年使用后，道面已出現一些掉邊，掉角和局部斷裂等現象，跑道道面破損較為嚴重。為達到民用機場飛行區技術標準，滿足機場運行安全管理規定，需對道面進行必要的檢測與評價，并據此提出改造方案。

本文以機場道面檢測數據為依據，結合灌漿加固試驗，對道面破損原因進行分析，詳細論述了道面加蓋瀝青混凝土在大連機場工程中的應用。

一、道面檢測

大連機場飛行區道面經多年使用，道面破損較為嚴重并呈上升趨勢， 其潛在隱患已對機場安全運營產生較大影響。鑒于上述情況，機場委托檢測單位對跑道和平行滑行道進行了檢測，具體情況如下：

1、采用落錘式彎沉儀無破損檢測的方式測定現道面彎沉以評價道面的整體結構強度。經檢測，跑道道面板板底存在較為嚴重的脫空，道面板接縫的傳荷能力也較差，見圖2-1

圖2-1顯示跑道0-2600m接縫傳荷系數大部分低于0.5，表明接縫傳荷能力已基本失效，2600m-3300m接縫傳荷系數較高。跑道大部分板塊脫空系數大于2，很多板塊脫空系數大于3，表明跑道板底脫空現象嚴重，脫空系數低于2的板塊脫空系數也基本大于1.5，表明存在微空現象。脫空系數大于2.5以上的區域為300m-2000m，這個區域為飛機起降活動最頻繁的地段。

另外平滑的接縫傳荷能力也有所下降，近半數脫空系數大于2，低于2的板塊脫空系數也基本大于1.5，道面板底存在微空現象。

2、采用目視調查的方法對道面表面的破損情況進行分類統計以計算道面表面狀況指數PCI。通過道面表面目視調查數據，計算出跑道道面表面狀況指數PCI為76.9，平滑PCI為79，評價結論均為良（FAA建議跑道、平滑和站坪的PCI值應大于70）。其中，跑道東端600-1340m區段PCI為62，低于FAA建議標準；1340-1720m區段PCI為70.2，接近FAA的建議值。另對道面平整度進行檢測，機場跑道水泥混凝土面層平整度σ綜合評價值2.25，評定結果為良。

3、采用鉆孔取樣的方式對水泥砼試件進行劈裂抗拉強度試驗，經推算，跑道和平滑水泥混凝土抗彎拉強度95%保證率下的代表值分別為4.98Mpa和4.58Mpa，而設計90天抗彎拉強度為5.0MPa；跑道和平滑彎拉彈性模量的平均值分別為35918MPa和34508MPa，95%保證率下的代表值分別為35063MPa和33596MPa。可見經過長期使用，道面水泥混凝土的抗彎拉強度已降低。

4、結合國際民航組織、FAA及我國交通部有關標準和方法進行綜合評定，檢測結論為：跑道和平滑存在較為嚴重的脫空、道面板接縫傳荷能力較差，應進行灌漿加固；跑道110-600米和600-1340米兩區段剩余疲勞使用壽命僅為1.5年，須及時進行補強修復。

二、道面灌漿加固試驗

機場根據上述檢測評價結論，對道面進行了灌漿加固試驗。試驗段分別選擇在跑道和平行滑行道上各一處，總面積5000m2。同時委托檢測中心對道面灌漿試驗段進行了檢測。

檢測結果表明，跑道平均灌注率為27.3%，滑行道平均灌注率為24.7%。按充填率達到90%計算，則跑道的平均空隙率為30.5%以上，平滑的空隙率為27.4%以上，此種情況在國內機場灌漿工程中較為少見。

通過跑道灌漿試驗段檢測數據與上次測試結果對比可見，跑道和滑行道的傳荷系數不同程度有所提高，基層頂面反應模量也提高較為明顯，基本上達到了灌漿試驗技術要求規定的80MN/m3；滑行道試驗段因為基礎較薄，基層頂面反應模量平均值為60MN/m3，要達到80MN/m3比較困難。本次試驗共鉆取3個芯樣，跑道2個，滑行道1個。跑道芯樣中有1個下部結合了2cm的水泥凝漿，滑行道芯樣下部結合1～2cm的水泥凝漿，表明在道面板和基層之間存在1～2cm的空隙，芯樣更為直接地驗證了道面下部的脫空。

結合上次檢測的評價報告認為大連機場道面破壞主要是結構組合不合理、加蓋厚度不足、超載運行以及嚴重的脫空共同造成的。本次試驗段檢測結果充分驗證了這一結論，也進一步證實灌漿加固對消除脫空和提高基礎強度是行之有效的。

三、道面加蓋瀝青混凝土

根據道面檢測及灌漿加固試驗評定結果，飛行區現狀已經危及到飛行安全，道面應急改造勢在必行。考慮到大連機場做為北京和沈陽等國際機場的備降機場，其作用和地位是十分重要，關閉機場進行改造是不現實的。另根據道面現狀，機場跑道絕大部分破損狀況還未到非進行板塊置換的程度，實施修復技術難度不大，因此，改造方案采取在不停航條件下，利用夜間航后對道面進行加蓋瀝青混凝土施工，白天開放跑道使用。加蓋瀝青混凝土的優點是道面舒適性好、平整度高、施工周期短、對機場正常運營的干擾小。我國已成功進行了上海虹橋、廈門高崎、廣州白云等十余個機場的不停航瀝青砼加蓋工程，有著較成熟的經驗和技術。

1、道面加蓋厚度計算

瀝青混凝土加鋪層厚度計算的基本思路：通過對現有道面測試結果的分析整理，再按設計飛機的荷載和起飛架次，計算出到設計年限的核算厚度，然后按照瀝青道面加鋪層的設計方法，計算出加鋪層厚度。

瀝青混凝土加鋪層厚度的計算公式如下：

t=2.5（Fh-Cbhe）

t—加鋪層厚度（cm）；

F—控制原有道面將會發生開裂程度的系數，是交通量與土基強度的函數。按大連機場飛行架次查規范為1。

h—核算厚度（cm）；

he—原有剛性道面厚度（cm）；

Cb—原有剛性道面的狀況系數，取0.9。

根據上述分析、計算的加蓋瀝青砼厚度結果見表4-1：

表4-1中基層頂面反映模量取值參照灌漿試驗段灌漿后測試結果，即加蓋厚度計算結果是以對基層進行灌漿加固為前提的，因此在灌漿工程結束后仍需要對上述參數進行測試計算并重新計算瀝青砼加蓋厚度。從設計年限的不同取值后計算的結果看，按照10年進行設計和按照15年進行設計的加蓋厚度相差不多，因此，從結構厚度的取值可采用10年計算結果。同時從大連機場過渡期實際情況考慮，在材料設計方面應盡可能延長瀝青道面的耐久性能，爭取能滿足10年以上至15年的使用要求。

2、道面加蓋瀝青混凝土改造方案

針對跑道和平滑道面板底均存在較嚴重的脫空，接縫傳荷能力也很差的問題，在道面加蓋之前，要對跑道、平行滑行道和聯絡道進行全范圍灌漿加固，以消除脫空并提高基礎強度。

結合檢測情況，跑道600～1340米段剩余疲勞使用壽命為1.5年，道面已經開始出現結構性破壞；聯絡道1#、4#、5#道面破損較為嚴重；跑道中心圓以西2190米-3300米區段目前未出現結構性破壞，按照B747-400起飛重量320噸計算的剩余疲勞使用壽命為25年，按照B747-400起飛重量360噸計算的剩余疲勞使用壽命為8-10年，由于跑道使用要求高，保持平整、均勻的同性質道面對飛行安全和使用性能具有重要意義，因此跑道應一次性全范圍統一加蓋。滑行道剩余疲勞使用壽命為4～8年，目前道面損壞程度較輕，進行灌漿加固后，脫空得以消除、道面承載力也將相應提高，剩余疲勞使用壽命還能延長。另外，平滑的使用要求畢竟與跑道有很大區別，在慢速滑行的條件下對道面表面狀況的要求遠低于跑道，所以平行滑行道不進行加蓋。

采用瀝青混凝土對跑道進行加蓋，對不同區段應分別采用不同加蓋厚度，但考慮到跑道坡度和豎曲線變坡率的技術要求，也不宜劃分過多的厚度區段，劃分的原則是：超厚部分（20cm以上，跑道東端110-600米）按三層21cm控制加蓋厚度；其余1984年加蓋跑道部分（600-2100米）按三層18cm控制加蓋厚度；1984年跑道延長段部分（2100-3300米）按兩層13cm控制加蓋厚度。

結語

本文根據大連機場道面破損現狀和檢測結果及飛行使用和安全的需要，具體分析機場道面破損原因，介紹了道面加蓋瀝青混凝土改造方案，為機場道面病害處理及瀝青混凝土加蓋技術在工程中的應用提供一定參考。

參考文獻

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