淺析機場剛性跑道道面病害成因及維修方案

關鍵詞：跑道道面；病害成因；維修質量控制

隨著機場的建設規模越來越大，對跑道的需求也在逐漸增加。由于國內機場的規劃和施工，大部分機場都是單跑道運營，長時間運營的跑道道面極易出現不同程度的病害。為了確保飛機升降的安全性，機場跑道的維修經常是在不影響飛機正常運營的情況下進行。因此，需要對各種病害的成因進行分析，注重對養護的方法和質量管理的研究。本文將主要介紹三種常用的機場跑道道面維修方法。

1罩面修復

由于剛性跑道面積大，容易受到剛性跑道環境的影響，在道面工程完工初期，道面局部出現砂、起灰、空鼓等問題，嚴重影響道面耐磨性、抗滲性以及強度，同時也將直接縮短跑道的使用壽命，同時還會出現碎片化現象，嚴重影響飛機的起降、滑行。

1.1病害成因

（1）水灰比例太高；水灰比過大，導致混凝土在凝結時出現分泌水，保水能力下降等情況，同時由于自由水的揮發，也將導致混凝土漿液中出現大量的毛細孔，從而使混凝土砂漿的致密程度降低，這將對混凝土漿體的強度有一定的影響。（2）不符合標準的混凝土原料。由于骨料中的泥質含量太高，而集料級配中存在較小的細砂粒，以及混凝土選用不滿足設計要求等，都會導致滲水問題出現，妨礙混凝土凝固，從而導致病害出現。（3）施工建設的流程。澆注混凝土前先澆注水，這將直接引起積水問題；局部振動引起的泌水離析；混凝土表面的收光過早，會堵塞泌水通道，使光面下面的泌水層形成，過遲的收光會干擾混凝土的結構，從而影響強度的生長；保養期措施不當等都會引起起皮、起砂、空鼓等問題。

1.2質量控制措施

（1）使用經過證明的高效高性能復合材料，其黏結力、抗壓、折、滲等性能均需要達到修復的要求，具有耐磨、無收縮、無老化等特性，而且早期強度高、凝固快，可滿足剛性跑道道面快速修補的需要。（2）在面層修補之前，要先清理掉老基面上的灰塵、油脂、松散顆粒等，并在需要的時候進行鑿毛、銑刨，然后用水浸泡基面，但不得留下明水。（3）嚴格按照所需的混合比例進行攪拌，攪拌時間、刮擦時間均滿足產品的規定。（4）表面修復完畢后，可以進行噴水保養，水壓要合適，以免水沖掉表層的泥漿，從而影響到混凝土的強度；在空氣干燥、溫度高的情況下，采用覆蓋式養護，在3～4小時內，將剩余物料撤離，并開啟通航。

2裂縫處理

2.1病害類型

（1）橫向裂縫。橫向裂縫是在道面上產生的裂縫。機場瀝青跑道出現橫向裂縫的原因有三：一是基層與面層不同性質的材料收縮程度不同，剛性半剛性基層比瀝青道面大，導致基層底層面板橫縫附近的瀝青出現裂縫；二是由于冬季氣溫的下降，導致道面硬化、收縮，在瀝青道面的拉伸應力大于拉伸強度時，道面產生由上向下的裂縫；三是在舊混凝土道面上鋪設瀝青面層，往往在接縫部位出現橫向裂縫。

（2）疲勞斷裂或龜裂。裂縫是由飛機載荷引起的疲勞應力作用引起的，在道面上產生不規則的裂縫，這些裂縫互相交織，從而導致道面產生多個多角形的小塊。裂縫多發生在基礎板的交界處，這是由于飛機載荷的頻繁作用，以及由于飛機的載荷過大導致道面壓力增加而產生的疲勞斷裂或龜裂問題。

2.2處理方法

（1）霧封層和還原劑霧封層。霧封層是將乳化瀝青、改性乳化瀝青或還原劑噴于瀝青道面，具有封堵道面裂縫、微細裂縫、修補道面老化、提高道面外觀等功能。還原劑封層具有滲透性，能滲入道面表面一定的深度，同時還能夠對已老化的瀝青起到“再生”的效果，并且在一定程度上恢復瀝青的特性。

（2）裂縫填封。在夏季出現的所有或大多數能修復的小裂縫，可以不進行修復。對于在高溫天氣下無法修復的小裂縫，應采取措施，以控制裂縫的進一步擴展，避免造成道面過早損壞，從而降低道面的利用率。

（3）稀漿封層和微表處。乳化瀝青稀漿封層是以適量的碎石、砂粉、乳化瀝青、外加劑、水，按照一定的比例攪拌，制成具有流動性的乳化瀝青混合料，并將其均勻地鋪在道面上，即SSC。由于這種乳化瀝青混合料具有黏稠、鋪砌厚度小于3cm的特點，可以快速修復磨損、老化、裂縫、光滑、松散等道面損傷，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善道面性能的封層效果。它可以有效地改善道面的質量，但不能提升整體的結構承載力。而微表面處理技術則是在稀漿密封技術的基礎上進行改進和發展的一種薄層覆蓋工藝。其主要區別在于，采用高分子改性后的乳化瀝青具有良好的抗老性、高溫穩定性和低溫抗裂性，從而改善道面的使用性能，延長道面的使用壽命。

（4）砂封面。砂封層僅用于油污道面的處理，施工時要在炎熱的夏季進行。其具體做法是：在僅有少量油污的地區，可用3～5mm的清潔砂，然后用壓路機進行碾壓；對于含油量大的地區，可以先撒5～10mm的小顆粒，然后用壓路機進行碾壓。在碾壓完畢后，剩余的浮渣（砂）需要清理、回收。

（5）銑刨平整。銑削平整主要是為了解決車轍、擁包等問題，同時還可以處理磨削類的問題。針對道面坑道和道面破損的具體狀況，對修復范圍和深度進行分析，并采取相應的技術措施。

（6）挖補。坑槽、網裂、輪轍等局部破損修補。

（7）薄層罩面。薄層罩面是一種常用的預防性養護技術。即在原道面上再加一層熱瀝青混合料，加鋪1.5～2.5厘米厚的道面，稱之為超薄罩面；再加一層約4cm厚的蓋板，叫做薄層罩面。薄層罩面的作用是消除道面的破壞，恢復道面的平整度，改善道面的防水、平整度、抗滑性等性能。

2.3預防措施

2.3.1原材料質量控制

2.3.1.1瀝青

瀝青是影響瀝青混合料性能的關鍵物質。所以在選用瀝青的時候，除了要考慮其本身的質量，還要考慮其對當地的氣候和溫度的適應性，同時要考慮到冬天的抗裂性和夏天的塑變性。

2.3.1.2集料

（1）粗骨料選擇堿性石粉，其功能是利用顆粒之間的嵌合作用，使其保持穩定，并利用自身的摩擦力抵御位移。瀝青混凝土的形態及表面結構對其穩定性有較大的影響，因此在選用粗集料時應嚴格遵循其工藝要求。也就是需要控制壓碎值、磨耗值、磨光值、吸水率、黏附性、針扁狀粒子的含量。（2）細骨料的選擇應該是從石灰石中粉碎出來的石粉或機制砂，盡量不要用天然的。通過提高瀝青混合料的粒間嵌鎖效應，減小粗集料之間的空隙，提高瀝青混合料的穩定性。

2.3.1.3礦粉（填料）

在選用填料時，需要注意是否滿足密度、親水性、含水量、細度等指標以及能否提高瀝青與骨料之間的結合。通常采用研磨干凈的石灰石粉末，嚴禁再用。

2.3.1.4外加劑

選擇適當的摻拌劑，以改善其耐高溫、耐低溫性能。近年來，在瀝青混合料中加入各種改性劑后，其溫度穩定性、耐老化性能提高，并相應地提高瀝青的抗裂性和抗車轍性能。車轍劑、高模量劑、溫拌劑等使用最多。

2.3.2施工質量控制

（1）對瀝青混凝土配比的設計進行嚴格的控制，在生產中，在原料的改變、馬歇爾試驗等工藝參數不能滿足要求的情況下，應適時進行配比的調整。（2）選用高品質的機械，并進行合理的配置。（3）選用具有良好職業素養的管理者和工程人員。（4）編制和完善施工計劃，并在試驗段施工中認真總結和優化施工工藝。（5）瀝青拌合與輸送的控制，在拌和時應從拌和料級配、瀝青用量、攪拌溫度、攪拌時間等多個方面進行全面的控制，以改善瀝青拌和的效果。同時為了有效避免瀝青混凝土的溫度下降，在運輸時應對其進行適當的覆蓋。（6）按道面寬度、橫坡、攤鋪機的特性等因素，對鋪面寬度進行攤鋪控制。在確定鋪展寬度時，可以使用多個鋪路機作為梯形，并盡可能地減小縱向接縫，以實現一次鋪裝。（7）對瀝青拌和料的壓制，按試驗段規定的碾壓方式和工藝進行壓實，壓實分為初壓、復壓和終壓三個階段。（8）對施工縫進行處理，嚴格確保施工縫合線的質量。（9）在低溫大風天氣施工中，避免使用瀝青混難題，避免在雨天施工。在下雨前，需要嚴格確保下層表面的干燥和清潔。

2.3.3合理使用、維護

2.3.3.1日常檢查與維護

機場瀝青道面建成并投入使用后，每天都要進行安全巡查，特別是飛機著陸區、起跑加速帶、調頭坪、滑行道等易發生質量問題的部位。

2.3.3.2合理使用

（1）在夏季，當道面溫度高于50℃時，需要進行噴水冷卻。（2）在調頭過程中，應嚴格遵守調頭平引線，不得以一方車輪為中心，原地旋轉，以免磨去瀝青道面上的粗料，造成坑槽。（3）除防吹坪區以外，飛機不得在停機狀態下大功率地運行引擎，以免因高溫廢氣吹入瀝青道面。（4）在瀝青道表面進行加油、維修時，應采取措施防止燃油污染道面。

3換板修復

在長期使用中，由于受到飛機降落撞擊，導致道面出現破碎現象。這種類型的板塊斷裂通常會在非角隅區出現橫穿板厚度的縱橫交錯裂縫，使板塊形成4個以上的碎片，使其承載能力大為下降，對飛機的起降安全構成極大威脅，因此需要對其進行更換。

3.1病害成因

（1）混凝土強度達不到設計指標。混凝土板在使用初期，因混凝土材質和施工工藝不規范，導致其強度達不到設計標準，這將使得道板在使用早期出現裂縫。（2）混凝土的耐用性較差。在長時間的輪荷載、天氣等條件下，道面結構在長時間的重復作用下，會發生整體或局部的疲勞破壞和塑性變形，其原因是混凝土的耐久性達不到設計要求。（3）基礎材料的強度不足。基層是道面結構的承重部位，它的作用是承載道面的垂直載荷，它把道面上的荷載分散到墊層或地基上，從而造成地基的強度、剛度不達標，不能滿足水穩性和抗凍性，進而將造成道面出現損害問題。

3.2施工控制

整板更換快速維修的道面板塊處于飛機起降作業的直接載荷作用區，其施工質量是影響項目成功與否和使用壽命的關鍵。換板修復與普通混凝土跑道道面施工有較大的不同，對施工的各個環節都要進行嚴格的控制。

3.2.1道面破拆

為了不影響周圍的普通板塊，在拆除之前，需要將破壞的板塊進行全面的切割，切口的位置與板的邊緣不小于20cm。對斷裂較小的板塊，可以在板中點增設切縫。而為了提高爆破的效果，首先，采用破碎錘對分段完畢后要替換的鋼板進行全厚度的破拆。其次，從中心到四個方向依次打開，在邊緣處用手工的風鎬進行鑿孔。在拆除道面時，應注意保持企口的完整性，并盡可能地保持現有的拉桿和傳力桿，以確保澆筑后的整體。

3.2.2基層處理

清理完整塊后，要及時清理基層。清潔完畢后，將原道面和基礎用清水徹底打濕，再用高分子黏結劑均勻涂抹，基層視情況進行處理：

（1）基層結構完好，表面堅硬，沒有松散的顆粒；不作任何處理，先將道面基層清理干凈，然后鋪上隔離土工織物，灌人道面混凝土。（2）上層基層疏松、無硬化、下層良好；挖深5～8cm，用隔離土工布隔斷或挖掉所有的疏松基層，再填補混凝土穩定碎石。（3）上層基層疏松、不硬化。上下兩層均開挖，并更換混凝土穩定碎石。（4）上層基層存在裂縫、土壤疏松以及土壤中含有地下水。上下兩層均開挖并超開挖，設置30cm厚度的級配碎石濾水層，并在道板內加一層鋼筋網和傳力桿虛縫。

3.2.3混合料拌和與澆筑

快干混凝土凝固速度較快，需要在攪拌、澆筑、抹面、拉毛等所有過程中迅速完成。為了提高工作效率，節約時間，期間需要使用的是整體攪拌車。與傳統的分離式攪拌器相比，整體攪拌效率更高，使用時間更短，品質更好，可以有效地降低原料、混合料的跑、漏問題出現概率，并能有效地控制場地內的異物（FOD），攪拌物料直接出料到道槽區，在10℃以下澆注。用澆筑容器緩慢均勻地澆筑，并及時進行振搗，防止出現空鼓現象，澆注完畢后，迅速平整道面，并進行脫毛。

3.2.4養生和開放

混凝土澆筑后，短期內會有大量的水化熱量被集中排放。為了防止新澆筑的混凝土出現表面裂縫、起皮問題，期間可以采用噴頭連續噴灑的方式，使其保持干燥狀態，直到強度滿足要求。養生的時間一般是3個小時。為了保證新澆筑的混凝土強度可以經受住飛機的載荷，在起航之前，采用混凝土強度回彈儀對其進行強度試驗。根據結構強度和預應力試樣的強度測試結果，確定是否終止施工，并打開跑道。

3.2.5切縫、刻槽和灌縫

為了減少跑道占用時間，已修補的道面面板可以在第二天封閉期間進行切口，使板塊恢復原來的收縮狀態。同時為了改善道面的抗滑性和恢復摩擦系數，在切割后進行刻槽，及時用填縫劑填入板縫，使黏合劑充滿，使其稍低于道面的“U”型。

結語

由于我國早期的剛性跑道長期使用，已無法適應日益增加的飛機起降和訓練需求，因此，及時修復跑道是機場運營的一項日常工作，如何及時、恰當地選擇合適的養護措施，需要建立一套科學的評估體系，這也是今后跑道維護工作中需要總結和提煉的一個重要環節。本文主要以新津機場為例，以飛行培訓為基礎，結合其他通航飛行的特點，從罩面修復、裂縫修復、換板修復三個方面，對各種病害的成因進行分析，并對維修方法、質量管理等問題作了簡單的探討。

作者簡介：孫田（1987— ），男，漢族，四川成都人，本科，助理工程師，研究方向：工程管理。