水平定向鉆和鋼桁架燈光橋在機(jī)場助航燈光工程中的應(yīng)用

湯集俊 藍(lán)浩華

摘要：本文對水平定向鉆工藝在現(xiàn)狀道面鋪設(shè)助航燈光二次電纜保護(hù)管中的應(yīng)用、鋼桁架燈光橋技術(shù)在機(jī)場進(jìn)近燈光系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡介，分析了技術(shù)要點(diǎn)、適用場所、發(fā)展趨勢，對比傳統(tǒng)工藝技術(shù)，在增強(qiáng)助航燈光供電可靠性的同時，減少了相關(guān)運(yùn)行維護(hù)的工作量，提高了維修的效率和安全保障程度，有利于保障飛行安全，符合四型機(jī)場的指導(dǎo)思想，具有推廣的價值。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆助航燈光鋼桁架燈光橋四型機(jī)場

Abstract： This paper briefly introduces the application of horizontal directional drilling technology in laying secondary cable protection pipe of navigation light on the current pavement and the application of steel truss light bridge technology in airport approach lighting system， analyzes the technical key points， applicable places and development trend. and compares with traditional technology. Compared with traditional technology， it not only enhances the power supply reliability of navigation lights， but also reduces the workload of relevant operation and maintenance， and improves the maintenance efficiency and safety guarantee degree. It is conducive to ensuring flight safety， in line with the guiding ideology of type IV Airport. It is worth popularizing.

Key Words：Horizontal directional drilling;Navigational lighting;Steel truss light bridge; Type IV airport

1 水平定向鉆工藝在鋪設(shè)助航燈光二次電纜保護(hù)管中的應(yīng)用

1.1敷設(shè)方式

機(jī)場現(xiàn)狀道面需加裝滑行道中線燈等嵌入式燈具時，燈箱至燈具的二次電纜通常有以下幾種敷設(shè)方式。

（1）現(xiàn)狀道面為混凝土剛性道面，通常采用切槽直接埋設(shè)二次電纜的方式;該方式切割精度受操作工人技術(shù)水平制約，如操作不當(dāng)，易損傷道面結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生FOD。

（2）現(xiàn)狀道面為瀝青柔性道面，通常采用銑掉現(xiàn)狀瀝青道面層，露出剛性道面層，再切槽埋設(shè)二次電纜保護(hù)管，以快干水泥回填剛性道面層的，再回鋪瀝青道面層。該種施工方法造價高，一般結(jié)合瀝青蓋被工程同步實(shí)施，施工完畢后，二次電纜的相關(guān)維護(hù)成本低[1]。

（3）個別機(jī)場只是在現(xiàn)狀瀝青柔性道面加裝嵌入式燈具，并無蓋被工程同步實(shí)施，且燈具數(shù)量較少，采用了在瀝青道面上切槽埋線或切槽埋管的方式，二次電纜或保護(hù)管受柔性道面推擠作用，可能產(chǎn)生損傷，另外在瀝青柔性道面上切槽，對道面穩(wěn)定性影響較大，可能會產(chǎn)生反射縫，不宜推廣[2]。

上述方式燈具一般采用側(cè)進(jìn)線，二次電纜（保護(hù)管）和燈具底座間采用軟管連接，軟管受燈具縫隙填充料的壓力，二次電纜不易抽出，造成今后需更換二次電纜時，需將燈具底座取出方可實(shí)施。

1.2水平定向鉆工藝的應(yīng)用

水平定向鉆機(jī)是在不開挖地表面的條件下，鋪設(shè)多種地下公用設(shè)施（管道、電纜等）的一種施工機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等柔性管線鋪設(shè)施工中，適用于沙土、粘土、等地況，不適宜地下水位較高及卵石地層，應(yīng)用前景廣闊[3]。

在云南某機(jī)場，將水平定向鉆孔工藝應(yīng)用在現(xiàn)狀混凝土道面的二次電纜保護(hù)管敷設(shè)。工藝流程包括測量放線、燈坑鉆孔、鉆機(jī)就位、導(dǎo)向鉆孔、清孔、線管拖拉并注漿、燈具安裝、灌注燈具固定膠、現(xiàn)場清理及恢復(fù)，技術(shù)要點(diǎn)如下。

（1）道面燈坑鉆孔：道面結(jié)構(gòu)面層為34cm水泥混凝土，上基層為18cm水泥穩(wěn)定碎石，下基層為18cm水泥穩(wěn)定碎石，鉆孔深度約600～700mm，與水平定向鉆鉆深相符。

（2）水平鉆孔：距道肩邊6～9m下鉆桿（孔徑100mm），鉆至道肩基層下土面區(qū)，再水平鉆至燈具安裝位置。鉆機(jī)系統(tǒng)是穿越設(shè)備鉆進(jìn)作業(yè)及回拖作業(yè)的主體，鉆機(jī)系統(tǒng)的組成部分包括鉆機(jī)主機(jī)、轉(zhuǎn)盤等，它主要是通過將鉆機(jī)主機(jī)放置在鉆機(jī)架上，以此來完成鉆進(jìn)作業(yè)和回拖作業(yè)，達(dá)到不同作業(yè)狀態(tài)下的要求[3] ，詳見圖1。

（3）線管拖拉：采用PE25電纜保護(hù)管，拖拉至燈坑。

（4）注漿：電纜保護(hù)管與鉆孔之間的縫隙采用注漿，注漿配合比根據(jù)凝固時間要求調(diào)節(jié)，注漿時采用高壓注漿法，并增設(shè)排氣管，有效保證注漿質(zhì)量。

（5）燈坑回填及燈具底座安裝：一般采用機(jī)場常用修補(bǔ)材料超快硬混凝土修復(fù)王填補(bǔ)，穩(wěn)定后灌注燈具固定膠、安裝燈具底座。

1.3推廣的意義

綜上所述，采用水平定向鉆孔工藝鋪設(shè)助航燈光二次電纜保護(hù)管，可減少對道面結(jié)構(gòu)（尤其是瀝青柔性道面）的影響，且燈具采用底進(jìn)線，今后二次電纜維護(hù)方便，應(yīng)用前景廣闊;但水平定向鉆施工的人力、機(jī)械用量較大，相對費(fèi)用較高，另外其工藝還有尚待改進(jìn)之處，建議如下。

（1）水平鉆宜在道面結(jié)構(gòu)層下土面區(qū)實(shí)施，鉆桿孔徑盡可能小，減少對道面結(jié)構(gòu)的影響。

（2）提高注漿質(zhì)量，填實(shí)電纜保護(hù)管與鉆孔之間的縫隙。

2鋼桁架助航燈光橋

2.1鋼桁架助航燈光橋的應(yīng)用與發(fā)展概況

當(dāng)機(jī)場進(jìn)近燈建設(shè)場地位于山坡或山丘時，通常每30m設(shè)置一座近進(jìn)燈鐵塔以保持近進(jìn)燈帶的水平高度。燈塔的塔頂設(shè)檢修平臺，通過鋼爬梯從地面爬到塔頂進(jìn)行檢修，或通過燈桿升降梯將燈具降到地面進(jìn)行檢修。進(jìn)近燈帶設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到建設(shè)地點(diǎn)存在道路、河流、懸崖等情況，導(dǎo)致進(jìn)近燈鐵塔無法按每30m一座進(jìn)行設(shè)置，通常，會選擇偏移鐵塔或懸挑塔頂平臺避讓建設(shè)不利地段，當(dāng)障礙物寬度較大時，可采用雙塔柱鋼桁架橋跨越障礙物，檢修人員通過桁架橋步行到燈具下進(jìn)行檢修。隨著鋼桁架橋?qū)嶋H應(yīng)用中面對復(fù)雜地形的突出優(yōu)勢，燈具檢修的便利性，全長的鋼桁架助航燈光橋在機(jī)場建設(shè)中逐漸得到推廣。2020年11月5日，貴陽龍洞堡國際機(jī)場新建東跑道正式投入使用，該項目就采用了鋼結(jié)構(gòu)桁架“空中走廊”燈光橋的形式，開創(chuàng)了鋼結(jié)構(gòu)桁架用于民航機(jī)場進(jìn)近燈光系統(tǒng)建設(shè)的先河。

2.2鋼桁架燈光橋的優(yōu)點(diǎn)

鋼桁架燈光橋相對于傳統(tǒng)的一燈一塔的設(shè)計方案主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢。

2.2.1解決復(fù)雜地形、跨越障礙物

一燈一塔的設(shè)計方案鋼塔架根據(jù)燈具布置要求每30m一個進(jìn)行布置，當(dāng)遇到不利邊坡時通常要進(jìn)行邊坡支護(hù)處理，遇到河流、市政道路時無法布置鋼鐵塔。

鋼桁架燈光橋的燈具布置在桁架走道上，鋼塔柱墩可避開不利地形，選擇地勢較平坦、地基承載力較高的場地進(jìn)行布置，提高了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)安全的可靠性，同時也減少了邊坡支護(hù)和地基處理的費(fèi)用，如圖2所示。鋼桁架燈光橋還可以跨越溪流、道路、管線和構(gòu)筑物等障礙物，減少道路改線、管線遷移及構(gòu)筑物拆除等額外的項目，解決了障礙物上不能落塔的問題，也節(jié)省了征地修路、管線遷移等額外費(fèi)用。

2.2.2燈具檢修安全便利

一燈一塔的設(shè)計方案有兩種檢修方案，一種是檢修人員通過鋼爬梯爬到鐵塔頂部檢修平臺進(jìn)行檢修，第二種使用助航燈光輔助升降設(shè)備將燈桿降到地面進(jìn)行檢修。第一種成本較低，但對檢修人員高空作業(yè)的能力要求比較高;第二種設(shè)備成本較高，與電梯類似需要進(jìn)行日常維護(hù)，存在設(shè)備發(fā)生故障的概率，但燈具維修方便。

鋼桁架燈光橋主要通過桁架走廊步行到燈具下進(jìn)行檢修，相對一燈一塔的方案主要增加了鋼桁架連廊的結(jié)構(gòu)工程投資。但檢修人員不需要高空作業(yè)，也不存在設(shè)備故障的風(fēng)險，提高了燈具檢修的安全性，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。鋼爬梯及露天升降電梯在雨雪天氣檢修都非常的危險，但鋼桁架燈光橋在非極端的雨雪天氣依然可以用于檢修，這也提高了機(jī)場安全保障的能力。

2.2.3經(jīng)濟(jì)性

對比一燈一塔采用輔助升降設(shè)備的方案，鋼桁架燈光橋在遇到復(fù)雜地形和障礙物時經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。實(shí)際的工程費(fèi)用受到很多因素的影響，如鋼塔越高時桁架橋因?yàn)闇p少了塔柱的數(shù)量，所以經(jīng)濟(jì)效益會更高;風(fēng)荷載較大時桁架橋因?yàn)槭茱L(fēng)面積的增加，成本也會增加。每個項目的經(jīng)濟(jì)分析還是需要根據(jù)風(fēng)荷載、地形地貌、建設(shè)場地已存在的建構(gòu)筑物、施工條件等實(shí)際情況具體分析，根據(jù)比選結(jié)果選擇最合適的建設(shè)方案。

2.3鋼桁架燈光橋的設(shè)計要點(diǎn)

鋼桁架燈光橋?qū)艄馑M(jìn)行了串聯(lián)，結(jié)構(gòu)設(shè)計由單塔的設(shè)計變?yōu)榱苏w結(jié)構(gòu)的設(shè)計，需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)問題：第一，鋼桁架橋整體剛度較柔，既要考慮風(fēng)荷載下的應(yīng)力與位移，根據(jù)文獻(xiàn)[4]顫振、渦激共振也是設(shè)計的重點(diǎn);第二，鋼桁架橋作為超長結(jié)構(gòu)，計算中應(yīng)考慮溫度作用的影響，溫度荷載的影響僅次于風(fēng)荷載;第三，鋼桁架橋的基礎(chǔ)可能位于各種不同的土層上，基礎(chǔ)的不均勻沉降分析也是鋼桁架橋的設(shè)計重點(diǎn)。第四，抗震設(shè)計，鋼桁架橋因自重輕，地震基本不是控制作用，但高烈度區(qū)還是要加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。第五，施工的可行性，合理的桁架橋跨度、合適的橋墩建設(shè)地點(diǎn)、吊裝場地及施工便道等內(nèi)容在設(shè)計時都應(yīng)被考慮在內(nèi)，必要時應(yīng)通過使用有限單元計算軟件建立模型，計算橋梁施工進(jìn)行過程中各設(shè)計階段及工程運(yùn)營中各階段結(jié)構(gòu)的受力情況，進(jìn)行精細(xì)化分析驗(yàn)算[5]。

2.4鋼桁架燈光橋推廣的意義

根據(jù)《四型機(jī)場建設(shè)導(dǎo)則》[6]的指導(dǎo)思想，鋼桁架燈光橋的推廣具有重要的意義。第一，提高了燈具維修過程的安全性，提高了機(jī)場安全保障的能力。第二，采用全裝配式鋼結(jié)構(gòu)，占地面積鋼桁架小，可跨越河流、建構(gòu)筑物、動植物保護(hù)區(qū)，有很好的綠色環(huán)保意義。第三，減輕了機(jī)場員工的工作負(fù)擔(dān)、降低了檢修燈具的安全風(fēng)險，符合人文機(jī)場的一般要求。

3結(jié)語

上述技術(shù)的應(yīng)用提高了機(jī)場助航燈光供電的可靠性，減少了運(yùn)行維護(hù)的工作量，提高了機(jī)場安全保障的能力，符合四型機(jī)場的指導(dǎo)思想，應(yīng)用前景較廣。

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