停機坪鋪面結構施工技術

張寶，盧普偉，周遠野

（1.中交四航局第二工程有限公司，廣東　廣州　510300；2.中交第四航務工程局有限公司，廣東　廣州　510290）

停機坪鋪面結構施工技術

張寶1，盧普偉2，周遠野1

（1.中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州510300；2.中交第四航務工程局有限公司，廣東廣州510290）

斯里蘭卡馬特拉國際機場停機坪為壓實土基面上鋪設貧混凝土基層和面層混凝土（PQC）的剛性鋪面。文章對貧混凝土、面層混凝土、面層灌縫等關鍵施工技術進行探討，提出相應關鍵控制措施。工程取得了良好的社會與經濟效益，可為停機坪施工參考。

停機坪；鋪面結構；貧混凝土；面層；灌縫；施工技術

1　工程概況

斯里蘭卡馬特拉國際機場位于斯里蘭卡南部，跑道等級為4F，主跑道長度為3.5 km，寬度為60 m，可供A380起降，擁有面積為8.3萬m2的停機坪。停機坪為飛機停放以及各種維修活動提供場所，主要分為停駐區和滑行區[1]。

參照美國聯邦航空管理局FAA（the U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration）的相關規范，停機坪鋪面設計為壓實土基面上鋪設貧混凝土基層和面層混凝土（PQC）的剛性鋪面[2]。面層混凝土厚度為25 cm，貧混凝土厚度根據荷載的不同，在滑行區和停駐區分別設計為25 cm和21 cm。剛性鋪面具有強度高，耐用等優點，其結構如圖1所示。

圖1　停機坪鋪面結構示意圖Fig.1　Sketch of ap ron pavementstructure

由于停機坪為大面積剛性結構，為避免荷載、溫差等產生的內部應力對鋪面結構產生破壞，停機坪進行了各種分縫處理，主要類型有收縮縫、施工縫和膨脹縫。分縫需要進行灌縫處理，本工程灌縫總長度34 350 m。灌縫處理是確保鋪面質量和使用壽命的關鍵環節。

2　施工關鍵技術

停機坪施工內容主要包括地基處理、貧混凝土施工、面層混凝土施工和灌縫等。

2.1貧混凝土施工技術

停機坪的基層采用貧混凝土（或稱干貧混凝土），其主要特征是膠凝材料少，坍落度低，水化熱低，介于水穩層和干性混凝土之間[3-5]。根據本工程設計要求，停機坪貧混凝土強度在3.5～5.5 MPa之間。貧混凝土采用分塊、分條澆筑方式：分塊根據停駐區和滑行區結構斷面的不同形式，以及沉降縫的不同位置進行劃分；分條根據該區域分塊形狀以及單條長度進行劃分，一般為5 m左右。

2.1.1配合比設計

貧混凝土直接在土基面上施工，強度低、膠凝材料少、保水性能差，配合比設計時應滿足以下要求：

1）保證現場施工的工作性能，滿足強度要求，防止混凝土泌水污染土基面。

2）盡量控制水灰比，減少水泥用量。

3）生產過程中盡量減少低膠凝材料混凝土過干對攪拌機的損傷。

經過反復試驗調整，得出貧混凝土的配合比如表1。

表1　貧混凝土配合比Tab le 1　M ix proportion of lean concrete

考慮到當地砂采購困難且價格昂貴，而本工程現場碎石原材料加工時產生了大量的石粉副產品，料源充足，因此在做配合比試驗時采用以石粉代替部分砂量。在后續的施工中發現，這一方法不僅滿足施工要求，降低了成本，還使低水泥用量的貧混凝土顯得黏稠，避免了低標號的混凝土保水性差引起面層出現大量砂斑的通病，實際效果極佳。

2.1.2模板安裝

模板根據分條長度以及結構層厚度采用定型鋼模板，鋼模板高度按照比結構層厚度小1 cm設計，單塊長度按照6m配備，塊與塊之間采用螺栓連接，打鋼釬固定，每1m設置1根鋼釬。

安裝前對基層土基面進行驗收，實測標高為設計值±10 mm，然后每30 m測放模板安裝位置及標高，并采用定鋼釬的方法對安裝位置及標高進行標識。準備工作完成后開始安裝模板，采用小型鋼墊片（1 cm厚）對模板的高低進行調整。

2.1.3運輸

貧混凝土的坍落度控制在50 mm±20mm范圍，無法泵送運輸，主要有自卸車運輸和攪拌車運輸兩種方案。試驗段對比分析發現，自卸車運輸因膠凝材料少，沿途顛簸引起貧混凝土漿體和骨料分離現象十分嚴重，還有大量泌水，而且現場反鏟配合分料很不均勻，不滿足施工要求。攪拌車運輸運料到現場卸料均勻，無須反鏟配合。但是貧混凝土生產按常規操作，攪拌機卸料到攪拌車容易引起堵料。經試驗，通過調整攪拌機卸料到攪拌車時間，同時攪拌車在卸料時快速轉動，能保證貧混凝土坍落度控制在25～50 mm狀態下順利裝車卸車。

因此，本工程最終選用了混凝土攪拌車運輸，人工鐵鏟拖料分料。卸料過程中人工推動攪拌車下料斗左右擺動，以保證卸料均勻。對于5 m寬的分條，此種方法快捷簡便，效果理想。

2.1.4振搗

考慮到停機坪鋪面均為形狀規格整齊的條形狀，研制了混凝土排振器。采用貝雷架固定并聯10條直徑8.5 cm的大功率振搗棒，橫跨在模板上，底部配備人工操作的自動行走系統。振搗棒能夠升降、啟動關閉（圖2），使用效果良好。

圖2　混凝土排振器Fig.2　Concretevibrator

貧混凝土振搗時首先操作排振器進行振搗，注意控制排振器的前進速度和振搗深度，然后采用直徑5.0 cm振搗棒在邊角人工配合補充振搗。

2.1.5整平收面

混凝土要求頂面整平，振搗完成后，采用三輥軸進行提漿粗平。由于三輥軸在整平時滾軸和模板之間可能夾雜水泥漿，導致整平后混凝土面略高于模板，因此在三輥軸整平后需采用鋁合金刮尺進行細整平。

2.2面層混凝土施工技術

停機坪面層混凝土采用普通的干性混凝土，抗折強度是主要指標。本工程設計要求28 d抗折強度>4.5MPa，因此配合比設計與貧混凝土有很大差別。

2.2.1配合比設計

面層混凝土配合比設計的難點在于如何調整配合比，減少和杜絕混凝土裂縫的產生。特別是本工程所處地理位置大風天氣多，太陽輻射強，晝夜溫差大，裂縫控制的難度更大。經過反復試驗調整，得出面層混凝土的配合比如表2。

表2　面層混凝土配合比Tab le 2　M ix proportion of PQC

2.2.2運輸

由于現場條件限制，混凝土運輸車需通過橫跨跑道的臨時車道，為保護已施工的貧混凝土，加快混凝土運輸的效率，面層混凝土運輸采用小型自卸車運輸，反鏟分料。混合料從攪拌機出料到鋪筑現場卸放完成的時間最長不超過30 min。經過實踐，沒有發現泌水問題，效果很好。

2.2.3拉毛

拉毛采用毛刷拉毛法。在混凝土表面收漿壓光后，選擇合適的時間對混凝土表面用毛刷拉毛。拉毛垂直于攤鋪方向，從混凝土板的一邊向另一邊進行。拉槽深2mm，拉毛拉槽后平均紋理深度>0.7 mm。拉毛應該掌握時機，應在混凝土初凝前進行，寧早勿晚，拉毛要求深淺均勻一致。同時注意拉毛的走向需垂直模板，防止拉毛的紋理與后續切割的橫縫斜交，影響觀感和混凝土表面排水。

2.3混凝土面板灌縫施工技術

2.3.1縫槽成形

縫槽形式多種多樣，主要有直角縫槽和倒角縫槽，如圖3所示。

圖3　縫槽主要形式構造圖Fig.3　M ain structural type of the slot

直角縫槽施工工藝簡單，以前較常采用。但在施工過程中發現，這種直角縫槽表面直角槽口尖端處的混凝土在飛機輪的反復作用下易產生斜切破壞，導致切縫表層發生剝落、碎裂等病害。如果在施工時預先將直角切除，變成倒角縫槽，減少了應力集中，能有效防止道面在使用期間發生切縫淺層病害[6]。

倒角的形式又有多種，如45°斜角（6mm、R8 mm）、圓角（R4 mm、R6 mm、R8 mm），本工程設計選用R8mm圓角，斷面及尺寸如圖4所示。

圖4 縫槽斷面圖Fig.4　Section of the slot

傳統切縫是一張刀片，切下去后形成的是直縫，倒角切縫是在原有直縫刀片的基礎上增加一張專用于倒圓角的刀片，使倒角刀片的刀刃“凹”半圓形切掉混凝土后形成“凸”半圓形，即圓角。縫槽經過切縫、擴縫、倒角三個步驟成形。

1）切縫

確定混凝土切縫時間需考慮天氣條件、混凝土配合比、骨料大小及強度、切縫刀片的大小及強度、養護情況以及下承層條件。混凝土強度可以承載切縫設備荷載時即可進行切縫處理，實踐中一般在混凝土澆筑完成后10～12 h開始切縫。

采用直徑為φ500 mm，厚3.5 mm的鑲金剛石切片，切出縫寬為5 mm，切割深度為8.5～11 cm（1/4～1/3板厚）。切縫前采用全站儀進行測量放樣，然后標記彈墨線，保證縫位置準確和線條平直。切縫時調準刀片軸線，保證縫的線性，并避免產生崩角。切縫后及時沖水清洗，避免混凝土漿粘結在混凝土板上，影響混凝土表觀質量。

2）擴縫

按圖紙進行擴縫，收縮縫和施工縫寬度為10 mm，深度不小于30 mm；膨脹縫寬度為15 mm，深度不小于30mm。

3）倒角

本工程采用半徑為8 mm的圓倒角，定制弧形刀片（圖5），用倒角設備在切縫槽口切成圓弧。

圖5　倒角鋸片Fig.5　The cham fering saw b lade

2.3.2灌縫

為保證切縫發生位移時密封膠不會被擠壓突出混凝土面層，切縫槽內密封膠水平面需凹進混凝土面表層5～8 mm，實際施工按6.5 mm控制。灌縫后16～24 h即可開放通車，在25℃時約需3～4 d密封膠完全固化。

灌縫施工工藝流程為：清縫→壓條→涂底油→灌料→收面→接頭處理→清洗。

1）清縫

切縫、擴縫以及倒角過程中產生的混凝土干漿粘結在縫內，嚴重影響灌縫材料與混凝土板的粘結力。灌縫要保證縫內干凈，首先采用圓盤刷清理縫中的混凝土漿以及砂土，再采用大型空壓機吹凈。清縫標準：縫中干燥，沒有砂塵、混凝土屑、鐵絲等有害雜物。

2）壓條

壓條起到填充作用，可以調節密封膠的灌注深度，防止密封膠墜到切縫底部形成漏漿，影響灌縫效果；壓條還起到隔離作用，保證灌縫料可以隨混凝土板塊自由移動，避免應力的產生。泡沫條直徑大于縫寬，保證泡沫條牢固鑲嵌于縫中。本工程選用直徑為φ15 mm的泡沫條壓縫，施工中確保泡沫條干燥、完整，避免過度擠壓、扭曲。

考慮到泡沫條具有一定的彈性，制作直徑為18mm和20mm壓條滾筒，沿縫拉緊泡沫條，進行壓條施工，這樣可以保證灌縫深度不小于10 mm。壓條完成后用制作的鋼筋卡尺進行深度驗收，確保泡沫條頂到混凝土面深度不小于16.5mm。

3）涂底油

為加強灌縫料與混凝土的粘結作用，避免縫內粘結面的不利因素影響，在縫槽表面涂1層底油，待底油揮發至干燥不粘手后開始灌料。根據當地實際條件，白天溫度在30℃左右，涂底油40 min后即可進行灌料施工。若涂底油后2 h以上未進行灌縫處理，需重新涂底油。

4）灌料

為避免灌縫料攪拌過程中混入氣體，在相對封閉的工棚內攪拌灌縫料，用手持式電動攪拌棒均勻攪拌4min。攪拌完成后將灌縫料裝入灌縫槍內，由熟練工人勻速連續注射。注射高度略高于倒角底邊緣，待灌縫料流動穩定后，采用特制的刮刀進行除高補低處理，刮刀端部寬9mm，深度為6.5 mm，從而可以有效保證灌縫厚度不小于10 mm及灌縫料距離混凝土面5～8 mm。

5）收面

為保證灌縫表觀質量，灌縫料注射后采用特制鋼絲刷進行收面處理，刮除表面氣泡。嚴格控制收面時間，若過早收面，在鋼刷收面過程中會擾動灌縫料，并將空氣混入灌縫料中；若過晚，灌縫料開始初凝，其流動性降低，影響灌縫的表觀質量。實際操作中灌料40 min待表面稍硬化后開始收面，灌縫的表觀平整順滑，效果比較理想。

6）接頭處理

距離交叉口不足20 cm處不得設置接頭，接頭處采用泡沫條進行封堵，避免灌縫料的流失。另一段施工時先移除泡沫條并進行適當的清理，保證干燥清潔。施工中合理選取灌縫范圍，避免過多的接頭。

7）清洗

清洗灌縫槍以及其他設備，可以有效延長設備的使用壽命。及時清理灑落在混凝土面上的灌縫料，保證表觀質量。

3　結語

1）貧混凝土強度和工作性能介于水穩層和混凝土之間，配比設計應把兩者結合起來考慮，宜摻加適量石粉，對改善貧混凝土的工作性能大有好處。

2）含氣量在凍融環境為強制性要求，對于常年溫度都在30℃以上的斯里蘭卡氣候環境，加上混凝土結構內沒有預埋鋼筋，其含氣量要求的重要性不明顯。技術規格書中摻入引氣劑的要求有待商榷。

3）貧混凝土只需采用常規混凝土的密實振搗養護方法，采用排振器和三輥軸等施工設備實現流水作業，能極大加快施工進度。對比水穩層需碾壓和現場壓實度檢測等工序，其施工流程比水穩層更快捷方便。

4）面層混凝土表面容易起皮，表面出現水膜。通過延長排振器振搗時間以及合理掌握拉毛時間可有效控制起皮現象。

5）高質量的灌縫可以有效提高停機坪混凝土鋪面結構的耐久性。倒角縫槽減少了應力集中，能有效減少道面在使用期間發生切縫淺層病害，可以推廣應用。

[1]AECOM.Hambantota international airport pavement specification [M].Perth:AECOM Australia Pty Ltd.,2011:52-75.

[2]PCC Center Iowa State University.Concrete paving workforce reference No.3:concretepavement jointsawing,cleaning,and sealing[D/OL].(2004-11-01)[2005-09-29].http://publications.iowa. gov/2838/.

[3]JTJ034—2000，公路路面基層施工技術規范[S]. JTJ 034—2000,Technical specifications for construction of highway roadbases[S].

[4]張紹棟，周建紅，黃沅平.上海機場擴建道口對接不停航施工中的方案優化和創新[J].中國港灣建設，2014（9）：48-51. ZHANGShao-dong,ZHOU Jian-hong,HUANGYuan-ping.Project optimization and innovation in non-suspend air construction of crossing-docking in Shanghai civil airport expansion[J].China Harbour Engineering,2014(9):48-51.

[5]王建國.干硬性混凝土在上海浦東國際機場場道工程中的應用[J].中國港灣建設，1999（2）：36-42. WANGJian-guo.Hard concrete applied in runway works of Pudong International Airport in Shanghai[J].China Harbour Engineering,1999(2):36-42.

[6]王聰，谷銳，王文娟，等.機場場道工程水泥混凝土道面接縫倒角施工技術[J].施工技術，2013，42（23）：70-73. WANGCong，GURui，WANGWen-juan，etal.Construction technology of joint cham fer for cement concrete pavement in airport runway engineering[J].Construction Technology，2013,42(23):70-73.

Construction technology of apron pavem ent structure

ZHANGBao1,LUPu-wei2,ZHOUYuan-ye1
（1.The Second Engineering Company ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China; 2.CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510290,China）

Rigid pavement of PQC and lean concrete pavement with compacted soil base course is designed at Mattala International Airport,Sri Lanka.We discussed the lean concrete construction,PQC construction,and joints filling construction, put forward the relevant construction technique and key controllingmeasures.The project brings good benefits for the society and economy,which can be deemed as the reference for theotherapron construction in the future.

apron;pavement structure;lean concrete;PQC;joints filling;construction technique

TU37；V351.11

B

2095-7874（2016）10-0065-04

10.7640/zggw js201610015

2016-04-22

張寶（1980—），男，河北唐山市人，工程師，主要從事港口航道施工技術管理工作。E-mail：987494707@qq.com