機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)道面養(yǎng)護(hù)對(duì)策分析

袁術(shù)清

(四川省場(chǎng)道工程有限公司，四川 成都 610084)

1 工程概況

某機(jī)場(chǎng)始建于1955年，其后進(jìn)行過多次改擴(kuò)建和維修，于2009年對(duì)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了改擴(kuò)建，對(duì)脫空板進(jìn)行了灌漿處理，對(duì)既有跑道、平行滑行道和各聯(lián)絡(luò)道的水泥道面進(jìn)行了瀝青層加鋪[1]。當(dāng)前機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)設(shè)有共24個(gè)機(jī)位，包括7個(gè)D類、15個(gè)C類及2個(gè)E類機(jī)位。跑道長度為3 200 m，寬度為50 m，兩側(cè)各設(shè)5 m寬的道肩。跑道兩端外各設(shè)有60 m×60 m的防吹坪。平行滑行道長3 110.5 m、寬23 m，道肩寬度4#聯(lián)絡(luò)道以南為7.5 m，可滑行D類以下飛機(jī)；以北為10.5 m，可滑行E類以下飛機(jī)。跑滑中心線間距為223.5 m。跑滑之間設(shè)有6條聯(lián)絡(luò)道，1#聯(lián)絡(luò)道30 m，2#、3#聯(lián)絡(luò)道23 m，4#、5#聯(lián)絡(luò)道34 m，6#聯(lián)絡(luò)道45 m；各聯(lián)絡(luò)道兩側(cè)各設(shè)7.5 m寬道肩。機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)現(xiàn)有道面結(jié)構(gòu)形式有三種，分別為水泥混凝土道面、瀝青加鋪層(白+黑)道面和瀝青混凝土道面，飛行區(qū)道面分區(qū)及各區(qū)域道面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 飛行區(qū)道面分區(qū)

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，當(dāng)前道面整體狀態(tài)良好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足使用要求，飛行區(qū)的瀝青道面PCI值均為優(yōu)，病害損壞程度均為輕度。但道面局部存在少量橫縱裂縫、反射裂縫、輪轍、隆起等問題，2#、6#聯(lián)絡(luò)道和平滑道兩端道面發(fā)生了車轍現(xiàn)象。為保證飛機(jī)運(yùn)行安全，防止病害進(jìn)一步加深，應(yīng)盡早對(duì)局部病害較為嚴(yán)重的區(qū)域需進(jìn)行處理，并對(duì)全場(chǎng)瀝青道面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2 機(jī)場(chǎng)道面養(yǎng)護(hù)方案

瀝青混凝土是一種熱脹冷縮性材料，其表面由于交通、氣候、日照等因素，開始氧化并出現(xiàn)泛油、疲勞裂縫、骨料剝落等道面病害，這些病害經(jīng)過一個(gè)雨季后會(huì)加速發(fā)展和擴(kuò)大，并逐步進(jìn)入下層，造成整個(gè)瀝青面層、甚至基層結(jié)構(gòu)的損害。隨著道面在飛機(jī)累計(jì)作用下，現(xiàn)階段的輕微病害會(huì)迅速擴(kuò)大成為嚴(yán)重病害，甚至威脅飛機(jī)運(yùn)行安全。國內(nèi)外研究及工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，要維持瀝青混凝土道面使用性能，對(duì)道面采取的改善措施越晚，所需要的成本就越高，有必要及時(shí)對(duì)飛行區(qū)道面進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)[2]。

根據(jù)道面的檢測(cè)結(jié)果可知，道面主要病害為反射裂縫、縱向、橫向裂縫、隆起；其次是沉陷、接縫破碎、板角剝落、坑洞、補(bǔ)丁和開挖補(bǔ)丁等，這些類損壞是降低道面PCI值的主要因素。本次機(jī)場(chǎng)各調(diào)查區(qū)域的PCI值均達(dá)到90以上，各區(qū)域PCI評(píng)價(jià)等級(jí)均達(dá)到“優(yōu)”，這表明機(jī)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域道面表觀狀況良好，服務(wù)水平穩(wěn)定。

總體來看，道面整體狀況良好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足需求，病害類型主要為裂縫、車轍等問題，鉆芯取樣表明瀝青結(jié)構(gòu)層中存在瀝青用量偏少，級(jí)配不良等問題，影響道面抗松散能力、抗?jié)B水能力等，因此；參考類似工程成功經(jīng)驗(yàn)，可考慮采用霧封層形式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。但由于霧封層對(duì)于活動(dòng)性裂縫、嚴(yán)重的輪轍、沉陷等結(jié)構(gòu)性預(yù)防不佳，而機(jī)場(chǎng)局部區(qū)域道面存在著較為嚴(yán)重的輪轍等損壞，需在鋪設(shè)霧封層前對(duì)病害進(jìn)行處理，主要包括輪轍處理和舊道面病害(小于3 mm裂縫無需處治，霧封層可自動(dòng)治愈)處治[3]。因此，機(jī)場(chǎng)瀝青道面養(yǎng)護(hù)可分為霧封層養(yǎng)護(hù)、輪轍嚴(yán)重區(qū)域銑刨重鋪、舊道面病害處治三個(gè)方面。

3 機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)道面養(yǎng)護(hù)措施

3.1 飛行區(qū)瀝青道面霧封層處理

機(jī)場(chǎng)道面養(yǎng)護(hù)常見的霧封層基質(zhì)瀝青材料有氧化瀝青類、煤焦油類和改性乳化瀝青類等三種類型[4]。

氧化瀝青類材料是一種溶劑型滲透性封層劑，以氧化瀝青為粘結(jié)料，含有多種有機(jī)硅化合物，能夠滲入緊密的毛細(xì)孔內(nèi)，封堵道面細(xì)微裂縫。氧化瀝青的軟化點(diǎn)高，高溫性能好，但其低溫性能較差，耐老化能力較低，穩(wěn)定性能較差，且其粘度過高，給飛機(jī)運(yùn)行安全帶來隱患，目前機(jī)場(chǎng)工程中采用的較少。

煤焦油類瀝青霧封層通常是由乳化煤焦油、陶土和其他有機(jī)成分組成。乳化煤焦油滲入道面表層，能夠軟化老化瀝青、增加瀝青粘性，陶土(粉狀集料)可以填補(bǔ)道面因裂縫、松散等病害導(dǎo)致的集料缺失現(xiàn)象。在煤焦油瀝青組成中含有較多數(shù)量的酸、堿性物質(zhì)，與礦質(zhì)集料具有較好的粘附性，可使道面具有良好的封水效果，同時(shí)可固定道面上松動(dòng)的細(xì)小骨料，緩解道面病害發(fā)展。煤焦油瀝青具有非常好的耐化工腐蝕的特性，可使用油污清洗劑進(jìn)行道面清洗，方便快捷保證了航班的安全和準(zhǔn)時(shí)運(yùn)行。但煤焦油瀝青含對(duì)人體有害成分較多，臭味相對(duì)較重，而且若煤焦油瀝青的游離碳含量過多，會(huì)導(dǎo)致低溫脆性增大。煤焦油類產(chǎn)品當(dāng)中含有陶土等礦物，而且其獨(dú)特的生產(chǎn)工藝保證了產(chǎn)品的高溫穩(wěn)定性和抗紫外線能力，即道面溫度較高時(shí)不容易軟化、不容易出現(xiàn)車轍等問題。按需要加入高硬度石英砂，其獨(dú)特的添加劑和施工設(shè)備能保證順利含砂噴灑，其摩擦性能較改性乳化瀝青霧封層好，保證了施工后的道面摩擦系數(shù)在安全范圍之內(nèi)，而摩擦系數(shù)對(duì)于飛機(jī)運(yùn)行安全至關(guān)重要，因而在機(jī)場(chǎng)道面養(yǎng)護(hù)中被廣泛采用。

改性乳化瀝青類霧封層材料是由瀝青和水組成的混合物，乳化瀝青類材料具有防水性好、滲透性好、施工方便等特點(diǎn)，但破乳時(shí)間長，與集料的粘附性較煤瀝青略差。改性乳化瀝青類霧封層的作用機(jī)理與煤焦油類材料類似，通過激活老化瀝青增加瀝青的粘性，同時(shí)可為道面提供一層抗氧化、防水和抗油污的微表層。乳化瀝青噴灑在瀝青混凝土道面上，填補(bǔ)了瀝青混合料的縫隙，具有良好的封水功能，能使原道面的抗?jié)B水性能提高70%以上。霧封層所采用的乳化瀝青必須為陽離子類型，考慮到施工時(shí)間的問題，機(jī)場(chǎng)道面一般采用快裂型。

綜合以上不同種霧封層材料的特點(diǎn)分析，結(jié)合機(jī)場(chǎng)具體情況，其跑道目前的各項(xiàng)性能指標(biāo)、表觀質(zhì)量均相對(duì)較好，同時(shí)跑道對(duì)不停航施工的時(shí)間要求嚴(yán)格、摩擦系數(shù)要求高、FOD要求高等，恰好與煤焦油霧封層材料所具有的粘結(jié)性強(qiáng)、表干時(shí)間快、摩擦性能好、耐腐蝕性好等特點(diǎn)相符，加之該種材料在目前國內(nèi)機(jī)場(chǎng)工程中已經(jīng)有大量成功的施工案例，因此，在跑道上采用煤焦油霧封層材料，跑道霧封層施工面積為18.8萬m2。

乳化瀝青基質(zhì)的霧封層材料作為煤焦油霧封層的一種更新替代產(chǎn)品，目前在公路工程中得到廣泛使用。一直以來，由于抗滑性能差、表干時(shí)間慢等缺點(diǎn)，影響其在機(jī)場(chǎng)工程的推廣使用。但目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過在乳化瀝青中采用添加巖瀝青、復(fù)合改性高滲透劑、增粘劑、膠粉、高性能樹脂等材料，對(duì)其進(jìn)行二次改性，可以大大提高其使用性能，滿足機(jī)場(chǎng)工程快干、高滲、高粘要求，目前已有虹橋機(jī)場(chǎng)(部分道面)和青島流亭機(jī)場(chǎng)成功采用過這種材料。考慮到機(jī)場(chǎng)平行滑行道及聯(lián)絡(luò)道病害問題相對(duì)嚴(yán)重，并且這些功能區(qū)域?qū)κ┕r(shí)間、表觀摩擦等要求相對(duì)跑道較低。為更好發(fā)揮乳化瀝青霧封層材料抗變形能力、耐久性好的特點(diǎn)，針對(duì)本機(jī)場(chǎng)各功能區(qū)不同使用特點(diǎn)和病害分布情況，考慮在平行滑行道、聯(lián)絡(luò)道區(qū)域使用乳化瀝青霧封層材料，施工面積為17.6萬m2。

3.2 飛行區(qū)瀝青道面局部銑刨重鋪

機(jī)場(chǎng)TP2、TP6聯(lián)絡(luò)道、平滑道兩端道面有較為嚴(yán)重的豎向變形內(nèi)損壞，包括輪轍、沉陷、隆起等，而嚴(yán)重的輪轍、坑槽影響道面的平整度，影響飛機(jī)的運(yùn)行安全。我國對(duì)民用機(jī)場(chǎng)瀝青道面的最大豎向變形沒有強(qiáng)制性規(guī)定，但要求瀝青混凝土道面必須完整、平理，3 m范圍內(nèi)的高低差不得大于15 mm[5]。本機(jī)場(chǎng)輪轍區(qū)域的最大高差普遍大于15 mm，最大甚至超過30 mm，有必要對(duì)輪轍區(qū)域道面進(jìn)行銑刨重鋪。因此，針對(duì)道面15 mm以上車轍和沉陷、隆起、6 mm以上裂縫和瀝青面層滑移裂縫、嚴(yán)重松散老化以及中等及以上補(bǔ)丁損壞等區(qū)域，采用SBS改性瀝青混合料進(jìn)行銑刨重鋪。

從檢測(cè)結(jié)果來看，本機(jī)場(chǎng)車轍現(xiàn)象屬于失穩(wěn)型車轍。失穩(wěn)型車轍主要發(fā)生在半剛性或剛性基層道面上，車轍主要是由于瀝青面層混合料的高溫穩(wěn)定性不足，在機(jī)輪荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生壓縮和剪切流動(dòng)。機(jī)場(chǎng)最近一次大修是在2009年，采取了加鋪13 cm(上面層5 cm、下面層8 cm)瀝青混合料的方案，結(jié)合類似機(jī)場(chǎng)工程車轍病害處理經(jīng)驗(yàn)，采取全厚度銑刨的方案，以徹底消除這些區(qū)域輪轍較多、面層含油量偏小、材料抗松散性能差等材料問題。道面15 mm以上車轍和沉陷、隆起、中等程度以上龜裂、6 mm以上裂縫分布區(qū)域均需進(jìn)行銑刨重鋪，銑刨重鋪面積合計(jì)為1.5萬m2。針對(duì)道肩15 mm以上變形、中等程度以上龜裂、6 mm以上裂縫和道肩瀝青面層嚴(yán)重松散老化以及中等及以上補(bǔ)丁損壞等區(qū)域，采用AC-13普通瀝青混合料進(jìn)行銑刨重鋪，厚度按6 cm進(jìn)行加鋪，需銑刨重鋪的道肩面積約為141 m2。

3.3 飛行區(qū)瀝青道面處治

裂縫為地表水進(jìn)入瀝青混凝土內(nèi)部提供通道，水分進(jìn)入瀝青混合料內(nèi)部后，將降低集料與瀝青之間的粘結(jié)性能，道面容易出現(xiàn)松散等現(xiàn)象。裂縫在輪載作用下出現(xiàn)應(yīng)力集中，一方面容易造成裂縫周邊的道面產(chǎn)生剝落，另一方面裂縫周邊的道面容易形成新的交叉次生裂縫，發(fā)展到一定程度后可能出現(xiàn)大塊剝落，影響安全。當(dāng)前機(jī)場(chǎng)道面存在9種類型的損壞，主要以輪轍和反射裂縫、縱橫向裂縫為主，部分區(qū)域存在沉陷、隆起、補(bǔ)丁等現(xiàn)象。因此，除銑刨重鋪區(qū)域外，在對(duì)飛行區(qū)瀝青道面進(jìn)行霧封層之前，對(duì)瀝青道面上寬度3 mm以上的裂縫，采用加熱型優(yōu)質(zhì)改性橡膠瀝青類材料進(jìn)行灌縫[6]。

考慮到機(jī)場(chǎng)原有瀝青面層為SMA-13，而SMA材料是間斷式級(jí)配，出現(xiàn)的裂縫形狀一般不規(guī)則，如果開槽則裂縫周邊的粗集料容易剝落，不宜開槽灌縫。對(duì)寬度3 mm以上的裂縫在對(duì)裂縫吹凈后直接采用加熱型優(yōu)質(zhì)改性橡膠瀝青類材料進(jìn)行灌縫，灌縫長度約為170 m。部分接縫或裂縫開口寬度較大時(shí)，可在灌縫前填設(shè)背襯條后再灌縫。對(duì)輕微的裂縫，考慮到霧封層的自愈作用，可不再專門處理。對(duì)道肩寬度3 mm以上的裂縫，采用常溫施工的改性乳化瀝青類材料灌縫，涉及裂縫長度約939 m。

4 結(jié) 論

1)機(jī)場(chǎng)道面確實(shí)存在的裂縫、輪轍、沉陷等病害問題，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行道面中期養(yǎng)護(hù)。

2)由于對(duì)TP2、TP6滑行道及平滑道兩端300 m范圍的渠化區(qū)域存在較為嚴(yán)重的輪轍、沉陷、擁包等問題，采取銑刨重鋪的方案進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3)對(duì)瀝青道面上寬度3 mm以上的裂縫，采用加熱型優(yōu)質(zhì)改性橡膠瀝青類材料灌縫后采用霧封層整體養(yǎng)護(hù)。

4)煤焦油類基質(zhì)的瀝青霧封層具有更好的摩擦系數(shù)及耐腐蝕性，乳化瀝青類基質(zhì)的霧封層具有更加良好的穩(wěn)定性、耐老化等性能，在跑道處采用煤瀝青霧封層，在滑行道及聯(lián)絡(luò)道處采用改性乳化瀝青霧封層。

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