極寒地區機場瀝青道面快速維護技術及工程應用

西部機場集團青海機場有限公司，青海 西寧 810007

隨著我國民用航空業的飛速發展，機場設施的維修業務也不斷擴大，維護整治問題已經不能滿足目前發展的需要，因此如何有效提高工作效率，降低風險，提升安全性及經濟效益成為亟須解決的重要問題。處于凍融極寒地區的機場，其飛行區設施在交通荷載與氣候條件的共同作用下產生了更嚴重的病害[1]。許多學者對道面維護技術展開了研究。徐利[2]提出要及時對道路進行維護，避免路面遭受更大的損壞。尹凱[3]表示對狀態較好的路面也不能放松維護，要及時加強對路面的防護工作。瀝青混凝土面層施工后若不注意養護工作，經過長期使用面層會出現開裂、松脫等問題，并可能發生嚴重事故。道面投入運行一段時間后會出現各類病害問題，需要對其進行維護。應用快速維護技術能夠對病害進行快速治理，延長瀝青混凝土路面的使用壽命。文章在分析極寒地區瀝青道面典型病害與成因機理的基礎上，深度分析了極寒地區機場瀝青道面快速維護技術，以西寧曹家堡機場為例，探究極寒凍融地區瀝青道面快速維護工程應用。

1 極寒地區瀝青道面典型病害與成因機理

1.1 極寒地區誘發道面病害的不利因素

由于西北地區凍融極寒惡劣的施工運營環境，機場瀝青道面易發生輪轍、裂縫、松散、集料磨光、隆起沉陷等嚴重病害，其成因機理受外部因素影響呈現出特殊性，主要因素如下。

（1）交通荷載條件。隨著機場吞吐量的快速上升，對道面結構的性能提出了更高要求。交通荷載數據表明飛機荷載對道面結構作用次數頻繁，導致了道面結構的疲勞損傷。

（2）不利氣候條件。極寒地區機場道面結構面臨著大溫差作用，同時機場年平均冰凍日數長，最大冰凍深度較深。

1.2 極寒地區瀝青道面病害成因

極寒地區機場瀝青道面結構破壞和使用性能下降的原因如下。

（1）輪轍。①飛機荷載對道面結構作用次數頻繁，加速了道面結構損傷。②極寒地區冬季極寒低溫、夏季氣溫較高，年溫差和日溫差均較大。此外，高海拔機場的紫外線輻射強，加劇了瀝青混合料的老化。③聯絡道等待線位置要承受長期靜載，較跑道、快滑道等區域受到的不利影響更大。

（2）縱、橫向裂縫。①橫向裂縫。受漫長冬季極寒低溫影響，道面橫向裂縫多由低溫收縮引起。②縱向裂縫。交通量快速增長導致累計作用次數超預期設計水平，由于缺乏預防性養護措施，道面病害發展嚴重，結構性能衰減快，導致道面出現縱向裂縫。

（3）局部嚴重松散與剝落。①降雨積聚在瀝青層內的水分與飛機荷載、溫度等共同作用，造成混合料黏聚力下降，發生松散與剝落。②極寒地區機場年均降雪豐富，化學除雪作業中常用除雪劑對瀝青道面有損傷，會降低瀝青與集料的黏附性，導致松散脫粒現象。③混合料粗料偏少，細料偏多，整體級配偏細，瀝青用量略顯不足時容易導致集料表面油膜厚度偏小，影響混合料礦物之間的黏聚力，對跑道面層的抗松散能力也有較大的影響。

（4）集料磨光與變色。局部區域粗集料壓碎值偏高，部分集料風化程度較高。

（5）隆起。鹽漬土受到水的影響會產生鹽脹和凍脹。尤其是跑道道肩和快滑道等區域。鹽漬土受水和溫度影響，出現鹽脹、凍脹現象，長期發展下去，上層道面結構會產生隆起、裂縫等病害。

2 極寒地區機場瀝青道面快速維護技術

瀝青道面快速維護主要是針對突發病害采取應急性搶修。考慮到極寒地區機場道面病害維修處治面臨時間緊、任務重的難題，應按照一定的優先級開展處治維修，保障道面運行受到的干擾最小。

2.1 瀝青道面病害處治優先級

對于極寒地區機場的瀝青混凝土跑道，若輪跡帶出現松散掉粒現象，應采取應急性搶修，優先級最高。此外，輪跡帶位置出現較嚴重的輪轍病害、不規則裂縫、縱橫向裂縫等結構性病害，應優先處治。極寒地區機場瀝青道面病害處治優先級如表1所示。

表1 瀝青道面病害處治優先級

2.2 快速維護搶修工藝

機場瀝青道面的搶修，宜采用高強度快干水泥快速修復、冷補料搶修等方法，既能夠保證高強度和高質量，又能適應快速搶修的客觀條件。

（1）全厚度修復。將水泥道面損壞區域的混凝土全厚度清除后，澆筑高質量的修復材料，恢復道面的結構和功能完整。

（2）部分厚度修復。將水泥道面損壞區域的混凝土部分厚度清除后，填補適宜的維修材料，恢復道面的結構和功能完整性。最小修補厚度為5cm，最大修補厚度不得大于原厚度的一半，如果修補區域原道面設置了傳力桿、拉桿裝置，修補厚度以不損傷傳力裝置為原則。

（3）淺層、薄層修復。針對表層各類功能性損壞進行修補，深度介于1～5cm的為淺層修復，深度小于1cm的為薄層修復。

3 極寒凍融地區瀝青道面快速維護工程應用

西寧曹家堡機場是青藏高原區域樞紐機場，海拔高、氣溫低、溫差大。對于西寧機場瀝青道面出現的車轍、松散、開裂病害，宜采用快干水泥混凝土進行快速搶修。

3.1 修補材料要求

水泥修復材料選用“修復王”牌速干水泥，其具有明顯的快凝快硬特點，1h即可滿足機場開放交通的要求。粗集料宜選用質地堅硬的級配碎石，石子粒徑宜控制在5～31.5mm，石子的含泥量應小于0.5%。細集料宜選用中粗河砂，砂子含泥量應小于1%，不應使用海砂或特細河砂。水宜選用自來水或飲用水。

3.2 修復結構類型

修復平面尺寸為2.3m×2.3m，厚度為40cm，即銑刨14cm原瀝青面層，再銑刨26cm三灰水穩碎石基層，分層澆筑40cm快干水泥混凝土道面。在厚度1/3～1/2處設置縱橫向單層鋼筋網片。補塊與原瀝青道面間放置聚氨酯泡沫板，表面做6～8mm灌封處理。

3.3 快速維護施工方案

（1）施工流程。流程包括道面切割、道面破碎、基底處理、補強鋼筋網設置、接縫處理、坑槽清潔、快干水泥澆筑養護、灌封處理等。

（2）施工工藝。①道面切割：為避免道面破碎對周圍未損壞區域造成影響，在劃定修復區域后，利用切割機對擬修復道面進行切割。②道面破碎：利用挖掘機-破碎錘對已切割道面進行破除，破除原瀝青面層與部分基層。破除順序為從中心向四周，破除四周混凝土時，應先清理中心部位破除的混凝土塊，從而為邊緣混凝土破除提供臨空面。③基底處理：整平、拉毛原基層，保證基層與水泥補塊形成整體。④補強鋼筋設置：將提前綁扎好的鋼筋網片搬運至基槽定位，鋼筋支架應均勻設置，保證受力穩定、不傾斜。⑤接縫處理：在補強道面與原道面間設置泡沫壓縮板。⑥快干水泥混凝土分層澆筑成型：材料正式拌和前，應進行取樣試拌，以確定材料初凝及終凝時間，必要時按規定劑量摻入緩凝劑，保證留有合理的施工操作時間。⑦收面、拉毛：收面應緊跟在振搗之后進行，宜先用木質或塑料搓板將混凝土粗平，在用鋼制抹刀精平。⑧板塊接縫切割：混凝土澆筑完畢后自然養護1h左右可進行接縫切割，以便進行灌封處理。⑨清縫、灌封：利用清縫機或吹風機對板塊四周接縫進行清理，使縫內保持干燥、潔凈。再用1.2cm泡沫條進行填塞、壓實，最后采用道面專用密封膠進行灌縫，保證原道面與補塊間的黏結密實。⑩現場清理、檢查、適航、退場：混凝土澆筑施工完畢，即可進行場地清理。待切縫、刻槽工序完畢后，機具裝車，清掃現場，對施工區域及周邊一定范圍進行逐一排查。

3.4 維護性能分析

道面修復后養生2～3h即可開放交通，實際運營一冬一夏后觀測道面，若無開裂、沉陷車轍產生，表明道面性能較好，維護效果顯著，適用于極寒地區瀝青道面搶修維護。

4 結束語

綜上所述，文章對極寒地區機場瀝青道面病害進行剖析，總結其病害類型、機理及成因。根據凍融極寒地區道面維修與搶修工程特點，確定了道面病害處治優先級，并提出瀝青道面維護搶修工藝及質量控制要點。針對機坪瀝青道面較嚴重的車轍病害采取快干水泥全厚度修復現場試驗，驗證了道面維護搶修方案可行性。機場管理部門需及時開展飛行區設施日常性養護，維持飛行區設施處于良好的運行狀態。當道面發生非結構性損壞、出現較快衰減或日常維修成本發生明顯增長時，可開展預防性養護，延長道面使用壽命，以節約后期養護費用。