裝配式機場道面施工技術與應用

孫 慕 楠， 羅 世 剛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

民航業是我國經濟社會發展的戰略產業，國家亦在大力促進和推動通用航空產業的發展，機場建設呈現出一種遍地開花的形式。而道面是機場建設的關鍵組成部位，道面質量的好處決定著機場運行的安全。目前我國最常見的機場道面是現澆水泥混凝土道面，其需經歷若干道施工工藝才能完成，包括模板安裝、桿件安裝、混凝土攤鋪振搗、揉漿找平、表面拉毛、道面切縫、拆模養護、擴縫倒角、刻槽、嵌縫等，建設周期較長。鑒于混凝土特性以及道面施工必有的步驟和程序，在時間上無法得到充分滿足，導致道面施工出現了一系列質量問題。同時，現澆道面受外界環境影響較大，條件惡劣的地區以及道面材料缺乏的地區均影響著道面板的施工，給工程建設帶來難題。針對機場擴建或維修工程，我國不少機場為單跑道運行，隨著機場航空業務量的逐年增多，很多機場提出不停航施工的條件[2]，而現澆道面機場因工序的穿插很難達到不停航施工的要求，相互之間產生矛盾。因此，裝配式道面板的應用便成為解決上述問題的施工技術方案。裝配式機場道面是新興的一種鋪面技術，能夠適用于各個自然區劃，包括低溫、大風、鹽堿等環境及氣象條件惡劣的地區，可以滿足各級機場快速維修和快速鋪裝的需求，甚至對于戰時彈坑均可實現快速、靈活、機動的修復。闡述了裝配式機場道面施工技術與應用。

2 裝配式道面板的設計

裝配式道面板施工的定義：在預制廠房內進行水泥混凝土道面板的制作。通過定型模具，采用自動流水線+蒸汽養護+水養的生產工藝制成，不僅縮短了養護時間，而且其質量也有了大幅度的提高。制作好的道面板可以直接運至現場進行鋪裝作業，通過板間的連接、板底灌漿完成機場道面工程，可在最短的時間內開展機場交通運營。

相對于現澆混凝土道面，裝配式道面板具有以下優點：(1)可以提前在預制廠進行生產，直接鋪裝在施工現場，解決了現場養生時間長的問題；(2)裝配式道面板進行了蒸汽和水養工藝，其質量得到了保障；(3)有效解決了外界惡劣環境的影響，可以進行批量生產；(4)鋪裝速度快，鋪裝完成后即可開通機場交通。

(1)板型設計。常規裝配式道面板尺寸為2.5 m×2.5 m、2.5 m×5 m、2.5 m×7.5 m、4.5 m×7.5 m、2.5×7.5 m幾種形式。參考機場相關規范并考慮飛機荷載應力和溫度應力共同作用，機場道面板混凝土的抗折強度均不小于5 MPa。因此，機場裝配式道面板以彎拉強度5 MPa為控制標準，據此展開裝配式道面板的板型設計。

經試驗驗算得出：長度大于5 m的道面板均不滿足混凝土彎拉強度要求，同時，考慮到裝配式道面板在運輸過程中受超寬、超高等限制，最終采用尺寸為2.5 m×5 m×0.2 m的板型作為機場道面板。

(2)鋼筋設計。對混凝土道面施加預應力，可以使道面板薄而長，行車舒適、不開裂、受力性能好且維護成本低[3]。因此，為了保障裝配式道面板吊裝過程中板體不發生損壞，性能達到規范要求，需要對板塊進行鋼筋設計。

道面板設計為鋼筋混凝土板并附加預應力筋。鋼筋骨架采用板式鋼筋，雙向雙層鋼筋網片的鋼筋級別為HPB300，橫縱向間距為200 mm，直徑為8 mm；預應力筋采用高強螺旋肋鋼筋，縱向間距為330 mm，雙層對稱布置；橫向間距為800 mm，單層居中布置，鋼筋直徑為10 mm。

(3) 功能設計。裝配式道面板需要完成吊裝、調平及板底注漿等工藝，因此，需要對板塊進行功能設計。在道面板四角處分別設置1個預留孔，孔壁為螺紋形結構，孔距板邊的距離均為55 cm；同時，可在孔內安裝帶有螺紋鋼筋的吊環裝置，通過螺紋旋轉完成吊環的安拆。拆掉吊環后，也可通過預留孔作為調平裝置，完成調平施工后可通過預留孔進行板底注漿。

3 道面板施工

(1)運輸。采用平板運輸車將道面板運輸至施工現場，使用25 t汽車吊、人工輔助將道面板逐一吊放到材料存放區以便于對成品的集中保護。道面板可水平疊放，疊放高度不超過5塊。

道面板裝車時，以平放為原則，板間必須墊以100 mm×100 mm×200 mm的硬質方木；道面板裝車后，必須用鋼絲繩進行固定，并采用橡膠套對道面板的邊角進行保護，以防止運輸途中道面板晃動發生碰撞、損壞板體；行車過程應平穩，對于路面不平整的道路要減速行駛，避免震動過大使道面板開裂。

道面板層與層之間應墊平、墊實，各層的支墊應上下對齊，最下面的一層支墊應通長設置并應有穩固措施。道面板采用吊環朝上疊放的堆放方式，嚴禁倒置。

在道面板運輸過程中，一定要保證道面板緩升、穩運、慢放。

(2)鋪裝。裝配式道面板應沿道路縱向、由中間向兩端進行鋪裝。鋪裝過程中，應與上一道面板順接以保證其整體平整度。提前采用平板運輸車將道面板運輸至現場所需拼裝部位的一側，采用智能化龍門吊逐一完成吊裝工作。

智能化龍門吊是以信息化、自動化、智能化技術為基礎，在硬件上融合傳統的電控系統，其升級了安全監控系統功能并增加了在線檢測和互聯網功能；在軟件方面，其以專家數據庫為基礎，實現了全面監測起重機的運行狀況并提供安全、技術指標的評價診斷，構建了先進實用的起重機智能化管理系統。具備現場設備真實感知、全面監測、遠程監控、智能管理等功能。

道面板鋪裝的具體施工步驟為：

①進行模塊化道面板的初步放置。采用高精度測量儀器在跑道上確定道面板所要安裝的位置并進行標記；

②使用平板車將道面板運至所要安裝位置的一側，確定龍門吊行走的高度和行走位置；

③將送板裝置移動到安裝位置的上方，通過激光測量傳感器、角度轉換器以及滑移車上的位移傳感器的定位，精準確定安裝位置，然后提升機下降，將道面板安裝到指定位置；

④吊具與吊鉤分離，龍門吊繼續前進，將下一位置的道面板安裝到下一個指定的位置，工作人員將道面板上的吊環拆除。

智能化龍門吊較傳統龍門吊具有的優點：a、智能化龍門吊可以通過傳感系統裝置精準完成拼裝作業，而普通龍門吊僅依靠人工肉眼識別定位，精準度較差；b、減少了勞動力的投入，依靠龍門吊智能系統放置道面板，無需人工操作。

(3)道面板的調平。采用智能設備進行道面板調平，將每塊道面板中調平孔位置的坐標和高程信息輸入到主控系統中，利用北斗導航對道面板進行定位，并將道面板信息發送至智能全站儀，全站儀將道面板中四個調平孔位置的高程發送至主控系統，計算實際高程與設計高程的偏差，機械控制系統通過道面板預留的調平孔自動完成機械升降控制，從而進行道面板的調平，測量高程精度可以達到1 mm以內。

(4)道面板的連接。道面板調平后，經測量人員再次確認其滿足設計要求后方可進行道面板的連接工作。道面板的縱向連接采用榫卯固定連接，橫向連接采用榫卯滑動連接。

縱向連接：榫卯固定連接方案包括榫結構、卯結構和螺桿。卯結構在預制道面板過程中預埋，位于道面板縱向的邊部，每邊預埋5個，將定制好的榫結構放入到卯結構中并對應好相應的孔位，然后使用螺桿加以固定，最后采用硅酮密封膠密封、完成縱向連接。

橫向連接：榫卯滑動裝置包括滑動榫結構、卯結構和螺桿。卯結構在預制道面板過程中預埋，位于道面板橫向的邊部，每邊預埋8個，將定制好的滑動榫結構放入卯結構中并對應好相應的孔位，然后使用螺桿加以固定、完成道面板的橫向連接。榫卯滑動連接裝置可以傳遞豎向應力且具有一定的滑動能力，從而保證了道面板的使用性能。

(5)板縫的密封。對于道面板的拼接部位需進行封縫施工。封縫前，需仔細檢查縫隙是否存有雜物并將其清理干凈。由于機場道面板長期受飛機荷載及沖力影響，板塊之間的縫隙經常會發生變化，因此，采用硅酮密封膠作為板縫的密封材料，以保證其在長期承受接縫寬度變化的情況下不會發生開裂。

密封前，采用鋼絲刷、高壓水槍等進行清縫作業，再使用空壓機將縫吹凈以保證縫槽內清潔、干燥。根據清縫完成情況，分區逐塊進行密封。先將背襯條壓入板縫內，在其上進行灌縫作業以盡量減少接縫的暴露時間。灌料時，應從縫的較高處灌起，逐漸向低處移動流灌(板中向兩側)，要求一次成功。

在道面板拼接位置處，要求嵌縫料表面低于道面板表面6～8 mm，灌縫完成后至縫料干燥前，應封閉交通進行成品養護。

(6)板底灌漿。在鋪設裝配式混凝土道面板時，應采用合適的灌漿材料將裝配式道面板與基層牢固結合以保證道面板使用過程的穩定性。灌漿通過預埋在道面板上的預留注漿孔灌漿，灌漿應在板縫密封完成后進行。

機場裝配式道面板對于平整度要求較高，一般需達到3 mm以內，故在灌漿過程中其壓力不宜過大。漿液液壓過大時面板會被頂升而導致注漿失敗[4]，同時將影響到前期調平工作。因此，在空隙小、灌漿壓力不宜過大的施工條件下，傳統的灌漿材料并不能滿足上述要求。

針對上述問題，裝配式機場道面板灌漿材料的性能需要滿足以下要求：

(1)流動性大：能夠順利壓進板底與基層頂面的空隙。裝配板灌漿孔間的最大距離為3.9 m，漿體自流平半徑為1.95 m，板間較窄的厚度為3 mm，單孔自流平漿體體積為35.93 L。

(2)不收縮：漿體塑性階段、硬化后不能出現收縮現象。

(3)早期強度高：預制板的應用背景為施工速度快，能夠快速投入使用，因此，漿體早期應具有高強度。所設計的漿體1 d抗壓強度大于20 MPa，7 d抗壓強度大于35 MPa，28 d抗壓強度不低于40 MPa。

灌漿采用純壓式灌漿法：從灌漿泵上接一根進漿管路及一根回漿管鋪設至工作面。在進漿主管上分3根進漿支管，在進漿主管、支管上均安裝壓力表。灌漿壓力及進漿流量可以通過閘閥調節以滿足設計要求。

根據機場道面板拼裝分區布置情況，沿跑道橫向中心線將整塊跑道劃分為兩個灌漿區進行灌漿，沿橫向中心線往兩側同步施工。考慮到機場面板橫斷面坡比為1%(中間高、兩側低)，灌漿時需遵循“低進高出”的原則，即由兩側向中軸線部位推進的順序施灌，以達到漿液充填密實的效果。先從兩側周邊灌漿孔進漿，將中間孔作為排氣孔，隨著脫空區漿液液面向中部高處推進，灌漿阻力增大(排氣孔逐漸排漿)，再輪流換已排濃漿的排氣孔做進漿孔，如此循環灌漿，直至中軸線附近的排氣孔全部返出濃漿，灌漿結束。

(4) 開放交通。待板底灌漿的漿液達到設計強度要求后即可開放交通。

4 結 語

裝配式建筑在城市建設領域的應用日益廣泛，是一種快速、環保、經濟的道面鋪筑新方法[5]，是現澆混凝土道面施工技術的升華。就目前而言，我國對于裝配式機場道面板的研究還處于起步階段，但隨著社會的不斷發展與理念更新，許多學者已對裝配式道面板開展了深入研究。同時，隨著理論體系的逐漸成熟和施工手段的發展，在不久的將來，裝配式混凝土道面將會廣泛應用于機場建設領域。