機場跑道沉降區道面檢測與處理方法

郭健

華設設計集團北京民航設計研究院有限公司 北京 101312

機場跑道道面承擔航空器起飛、著陸和滑行，是機場飛行區重要的基礎設施，對跑道道面進行定期檢查并對其狀況進行定期監測，旨在避免和清除可能會損傷航空器或影響航空器系統工作的任何外來物碎片。然而，由于航空器荷載過大或道面基礎不穩定等因素將導致道面產生沉降，形成的沉降區域一方面使旅客和駕駛員感到不舒適，另有一方面存在導致航空器可能出現結構性損壞的風險。因此，如何對機場飛行區道面沉降區域進行檢測分析以及提供處理方法，對于保證機場飛行區運行安全，具有十分重要的積極意義。

1 沉降區道面概況

西北某機場地處內陸高平原地區，地貌形態類型為傾斜平原、丘陵臺地、河套、水庫等，多條河溝彎曲穿過飛行區。勘察發現該地區地表為風積形成的細砂層，其下為第四系山前沖、洪積形成的角礫、粉土，并且地下水埋藏較深。機場飛行區等級為3C，跑道長2400m，寬45m，其中跑道沉降區域約長500m（距跑道14端1560 ～ 2060m）位于原河道溝換填區域，如圖1所示。現場調查發現，此區域道面目前已出現中度裂縫、沉降與錯臺等結構性病害，如圖2所示。

圖1 跑道沉降區道面板高程圖

圖2 跑道沉降區道面結構性病害

2 道面檢測與分析

為了全面掌握機場跑道沉降區道面綜合情況，進而為后續道面養護決策提供數據支持，對沉降區道面進行了道面損壞狀況調查、平整度檢測、無損彎沉檢測和道面探地雷達檢測等工作。

2.1 道面損壞狀況調查

根據現行《民用機場道面評價管理技術規范》（MH/T 5024-2019）要求，通過目視判別方法確定道面的損壞類型、損壞程度與損壞量，并通過道面損壞評定程序計算出所調查區域的道面PCI，以評定道面的損壞等級[1]，道面損壞標準共分為五個等級，如表1所示。

表1 道面損壞等級評定標準

對沉降區內全部道面板進行損壞狀況調查，共布置調查單元63個，其中每個調查單元包含縱向6塊道面板（約24m）和橫向4塊道面板（約15m），調查方向由14端至32端。跑道沉降區內道面損壞狀況PCI值分布情況，如圖3所示，跑道沉降區道面損壞狀況較為嚴重，尤其是其輪跡帶內道面損壞狀況評價為“良”（PCI = 84）。沉降區道面主要以填縫料損壞、表面起皮龜裂和細微裂紋、接縫破碎、板角剝落、小補丁、輕微裂縫等功能性損壞為主。但是沉降區部分區域道面已出現中度裂縫、沉降與錯臺等結構性損壞，如圖2所示。

圖3 跑道沉降區道面PCI值分布圖

2.2 平整度檢測與分析

跑道沉降區道面平整度評價標準采用國際平整度指數（IRI）進行評價[2]，其中，平整度指數小于2.5評價為“優”，平整度指數小于3.5且大于2.5評價為“良”，平整度指數小于4.3且大于3.5評價為“中”。在跑道沉降區輪跡帶區域內共布置兩條平整度測線，測試方向：由14端至32端，兩條測線平整度測試結果匯總，如表2所示。

表2 跑道沉降區道面平整度IRI值匯總表

跑道沉降區域內，中心線西側第一幅板（R-S-W1測線）IRI均值為2.82m/km，其道面平整度評價為“良”；中心線東側第二幅板（R-S-E2測線）IRI均值為2.81m/km，其道面平整度評價為“良”。其中，距跑道14端1500 ～1600m、1800 ～ 1900m和2000 ～ 2100m區段道面平整度相對較差，尤其是1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m區段輪跡帶區域內中心線東側道面（IRI值大于3.50），平整度評價為“中”，現場調查發現，上述區段道面存在明顯的縱向橫向和斜向裂縫、沉降或錯臺等結構性損壞。

2.3 無損彎沉檢測與分析

重型落錘式彎沉測試設備（HWD）進行的彎沉測試可用于反演道基和道面各結構層模量，通過沖擊勁度模量（ISM）表明該區域道面和基礎的綜合支撐能力，還可測定水泥混凝土道面接縫的傳荷能力與脫空狀況[3]。

圖4 跑道沉降區道面彎沉測線ISM值分布圖

跑道沉降區內輪跡帶區域道面四條彎沉測線的ISM值縱向分布情況，如圖4所示。跑道沉降區內，中心線兩側第一幅道面板ISM均值為889.5 kN/mm，其承載能力整體明顯高于中心線兩側第二幅道面板（ISM均值為775.4kN/mm）。其中，跑道沉降區內中心線兩側第二幅道面板承載能力薄弱區主要集中于距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～2040m區段。

跑道沉降區道面板接縫傳荷能力綜合評價為“好”，同時，道面板整體未發現明顯脫空，如圖5所示。

圖5 跑道沉降區彎沉測線傳荷系數與脫空系數分布圖

2.4 探地雷達檢測與分析

探地雷達通過掃描道面結構層圖像，可對道面結構層的層位劃分、損壞識別與不均勻沉降等進行精準判定。其中，探地雷達可識別主要包括：水泥混凝土道面板底脫空情況，水泥混凝土道面傳力桿、拉桿及鋼筋網片布設異常的情況，瀝青道面層間是否存留積水的情況，基層及道基是否存在較顯著的不密實情況等道面隱性缺陷[4]。

圖6 跑道沉降區部分道面測線雷達圖像

由圖6的雷達測試結果可以看出，沉降區部分道面的基層存在開裂區域，并且部分道面的土基出現不均勻變形區域。基層開裂和土基不均勻變形會破壞現有道面結構層的連續性與整體性，一方面將導致該區域道面承載能力下降[5]；另一方面可能會導致該區域道面板出現明顯脫空，道面傳荷能力下降，進而引起裂縫、角裂等結構性損壞的出現。

3 沉降區處理方法

通過對機場飛行區沉降區道面進行了損壞狀況調查、平整度檢測、無損彎沉檢測和道面探地雷達檢測等項目，主要得到如下結論和建議。

3.1 總體結論

分析檢測數據后發現，目前跑道沉降區道面存在中度裂縫、沉降與錯臺等結構性損壞；距跑道14端1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m區段輪跡帶區域內中心線東側道面平整度較差；距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～ 2040m區段道面承載能力相對偏低；跑道沉降區道面基層普遍存在開裂，同時，部分區域土基存在不均勻變形。

3.2 處理方法

盡早對跑道沉降區域內出現的裂縫、錯臺等結構性損壞進行專項處治，以防止沉降區道面結構性損壞進一步發展，保障運行安全。

結合跑道沉降區原地形地貌分析以及本次雷達測試結果，跑道沉降區可能是由其原河道填方區基礎不均勻沉降而引發的，建議機場管理部門盡快開展關于跑道沉降區道面專項整治工作，主要包括兩個方面的工作：

（1）對跑道沉降區道面板進行定期（至少半年一次）沉降監測，高程測量結果顯示沉降區最低點出現于1560 ～2060m區域，但其他區域道面板也存在輕微裂縫，因此建議沉降區監測范圍擴大至1460 ～ 2160m范圍。

（2）根據現有工程經驗，跑道沉降區的處治方案主要包括：基礎加固與水泥混凝土道面板更換等停航施工方案，以及沉降區瀝青道面加鋪或基礎注漿抬升等不停航施工。建議機場管理部門結合自身發展規劃，以確定最優處治方案，盡早開展跑道沉降區病害處治工程。