機場蓋被混凝土道面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施研究

杜春來 楊世明 楊波文 劉勝南

摘要：許多機場蓋被施工過程中由于切縫不及時、未及時養(yǎng)護、施工環(huán)境溫差大等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)道面裂縫，造成混凝土道路耐久性降低，對飛機起降有巨大的安全隱患。文章以某機場跑道蓋被工程為案例，介紹混凝土道面裂縫的類型及產(chǎn)生原因，對裂縫產(chǎn)生的實際情況提出針對性的治理措施，使道面裂縫問題得到解決，同時根據(jù)工程施工及管理方面存在的不足，采取有效的預防措施，防止混凝土道面裂縫的生成。研究結果表明，局部處理和整塊板更換對處理機場蓋被混凝土道面裂縫較為有效，可為相關工程提供參考。

關鍵詞：機場跑道；蓋被施工；道面裂縫；防治措施

中圖分類號：U418.6? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）05-0060-03

0 引言

隨著我國航空運輸量日益增加，越來越多的舊機場跑道道面破損嚴重，需進行蓋被施工，但在施工及管理等方面的做法不夠規(guī)范，導致機場道面裂縫問題不斷出現(xiàn)。針對這些問題，程雙立等［1］研究水泥混凝土道面的修復技術及裝備設備的發(fā)展現(xiàn)狀；劉樹林等［2］從材料、設計等角度分析混凝土道面斷板產(chǎn)生的原因；王晗［3］針對水泥混凝土道面隔離式加鋪設計要點進行深入研究；張忠陵等［4］對產(chǎn)生裂縫的多個機場跑道實例進行分析，針對性地提出修補措施。

本文通過對某機場水泥混凝土道面狀況進行調(diào)查，對機場道面破損狀況進行評價，分析和總結機場道面產(chǎn)生裂縫的原因。在考慮一些典型機場道面破損修復的排工順序及以往工程解決方案的基礎上，結合本工程的實際情況，從施工及管理角度出發(fā)，提出針對性的治理措施，可為今后我國相關機場蓋被工程提供參考。

1 工程概況和工藝介紹

1.1 工程概況

本工程是某機場改擴建項目，道面板為六邊形板?，F(xiàn)有機場跑道、滑行道、聯(lián)絡道及停機坪的道面絕大多數(shù)板塊出現(xiàn)了不同程度的損壞，主要損壞類型為板角斷裂、邊角剝落、板間錯臺和表面肅落。跑道破損指數(shù)為70.06 %，機場全部道面板的破損指數(shù)為60.9 %，外觀質(zhì)量等級評定為“差”。道面平整度方面，機場主跑道道面平整度等級總體評定為 “差”，滑行道道面平整度等級總體評定為“差”。取芯試驗，跑道道面平均抗折強度為5.56 MPa。由于原機場道面破壞面積過大，破壞程度過高，因此急需進行機場跑道蓋被施工。原有機場跑道、滑行道、聯(lián)絡道及停機坪道面中共計57 104塊道面需進行蓋被施工。主跑道長2 600 m，寬45 m，蓋被施工面積為117 000 m2。

1.2 蓋被工藝介紹

本工程采用抗折強度為5.0 MPa、抗壓強度為C30、抗凍等級F≥200的水泥混凝土進行蓋被施工。舊道面經(jīng)過壓路機碾壓后，對板低脫落部分進行灌漿處理，隨后按分倉圖進行跳倉支設鋼模板，鋪設“兩布一模”土工布隔離層。水泥混凝土采用半機械化攤鋪，采用三輥整平機提漿、揉面，再用梁式振動夯整平、提漿，最后進行人工做面、拉毛，切縫機切縫，土工布養(yǎng)生等。主跑道蓋被結構斷面如圖1所示。

2 裂縫分類及產(chǎn)生原因

2.1 水泥混凝土道面裂縫分類

根據(jù)該工程水泥混凝土道面裂縫產(chǎn)生的原因，將混凝土道面裂縫分為溫度裂縫及收縮裂縫兩類。

（1）溫度裂縫：混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或結構內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，結構內(nèi)將產(chǎn)生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫與其他裂縫最主要的區(qū)別是會隨溫度變化擴張或合攏。

（2）收縮裂縫：混凝土凝固后，因短時間內(nèi)水分蒸發(fā)速度過快而產(chǎn)生的裂縫。混凝土收縮裂縫在混凝土道面表面產(chǎn)生較多，并且形狀、長短不規(guī)則，俗稱“龜裂”。

2.2 本工程裂縫產(chǎn)生的原因分析

2.2.1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因

本工程溫度裂縫的產(chǎn)生的原因主要有以下3個方面。

（1）水泥混凝土跑道產(chǎn)生溫度裂縫的根本原因是水泥混凝土跑道沒有按照設計或施工規(guī)范要求留置脹縫、切割縮縫或切縫不及時。當混凝土終凝成形時，由于抗拉強度很低，如果不能及時切縫，一旦施工環(huán)境溫度發(fā)生較大變化，就會導致混凝土的初期收縮受阻而產(chǎn)生較大的拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，就會在結構的薄弱處產(chǎn)生橫向的裂縫［5］。

（2）在工程施工期未及時進行切縫工作，導致混凝土內(nèi)部應力增加，產(chǎn)生貫通裂縫。此外，在混凝土板自身強度尚未形成的情況下，溫度驟降會導致體積收縮，產(chǎn)生較大的收縮應力，當降溫產(chǎn)生的收縮應力大于混凝土所能抵抗的拉應力時，混凝土板垂直于板塊收縮的方向就會產(chǎn)生橫向貫通裂縫。

（3）由于工程工期較緊張，在澆筑混凝土道面時，鋼模板拆除工作進行過早，混凝土強度不夠，則無法達到施工標準?；炷翉姸炔粔蜻€會影響后期混凝土的養(yǎng)護工作，導致后期道面出現(xiàn)裂縫及滲水現(xiàn)象。

2.2.2 收縮裂縫產(chǎn)生的原因

收縮裂縫產(chǎn)生的具體原因有多種，施工不當、養(yǎng)護不及時都有可能導致道面裂縫產(chǎn)生。本工程收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因如下。

（1）部分施工工人澆筑混凝土技術不熟練。本工程中，西半?yún)^(qū)道面的振搗、整平、做面、拉毛水平都不如東半?yún)^(qū)。原因是部分工人在混凝土澆筑的時候?qū)炷琳駬v過度，使原材料出現(xiàn)離析下沉的現(xiàn)象，即膠凝材料與骨料發(fā)生分離，上面是水泥漿，下面是混凝土骨料，導致混凝土不緊密，局部砂漿過厚并有明顯的氣泡，混凝土強度無法達到施工要求，從而導致表面出現(xiàn)“龜裂”的現(xiàn)象。

（2）運輸時間過長導致混凝土水分蒸發(fā)。攪拌站與施工現(xiàn)場有一定的距離，運輸時間超過30 min（場道規(guī)范要求運輸時間不得超過30 min），導致混凝土水分蒸發(fā)，混凝土進入現(xiàn)場時流動性損失不能滿足施工要求；而在施工現(xiàn)場向混凝土中加水會導致混凝土強度嚴重下降，混凝土在施工時也會因中斷時間過久造成施工冷縫等質(zhì)量缺陷。

（3）工期緊張導致人員不足，收面及養(yǎng)護不及時?；炷猎跐仓?，會在硬化過程中吸收水分，如不及時對混凝土表層進行噴水養(yǎng)護，混凝土會因水分過分揮發(fā)導致體積收縮。早期的混凝土強度較低，無法抵抗混凝土因收縮而產(chǎn)生的收縮應力，最終導致裂縫產(chǎn)生［6］。

3 斷裂混凝土道面處理方案

3.1 處理時間安排

考慮到項目工期緊迫，同時鄰近倉段正常新澆筑板塊強度低，不便即時處理，因此在整體跑道混凝土施工完畢后或該區(qū)段混凝土齡期滿28 d后，再集中時間統(tǒng)一處理產(chǎn)生裂縫的板塊。

3.2 處理方法選擇

已斷裂混凝土道面修復處理辦法一般有兩種：局部處理和整板塊更換。如果只有一小部分道面出現(xiàn)斷裂，只需修復或更換這些受損的區(qū)域即可，這比整體更換要經(jīng)濟實惠，局部處理適用于道面損壞程度較輕或僅局限于特定區(qū)域的情況。如果道面的斷裂和損壞程度非常嚴重，局部修復無法有效解決問題時，就需要整板塊更換。

（1）局部處理。按裂縫兩側至少各20 cm的寬度放樣，采用切割機沿處理邊線切深至不小于10 cm，并在處理邊線內(nèi)側5 cm處加切一道安全縫，由人工使用手風鎬將處理邊線范圍開鑿成深至板厚一半的凹槽，在凹槽底部裂縫的兩側用沖擊鉆沿與中線平行的方向打孔，孔間距為250 mm，然后用空壓機將凹槽和孔眼清理干凈，在孔眼安設φ16 mm的膨脹螺栓，鋪設單層鋼筋網(wǎng)，將膨脹螺栓與鋼筋網(wǎng)焊接，最后用與原道面板強度等級相同的混凝土澆筑至與道面齊平，按要求做面拉毛，雙層土工布覆蓋養(yǎng)護不少于14 d。

（2）整板塊更換。將已斷裂板塊周邊的橫縫加深，沿板塊周邊內(nèi)側50 mm切安全縫，人工鑿除周邊縫與隔離縫之間的混凝土，機械鑿除內(nèi)部混凝土，整體混凝土板鑿除后，用與原道面強度等級相同的混凝土澆筑至與道面齊平。

4 水泥混凝土道面裂縫預防措施

水泥混凝土道面裂縫可以從施工和管理方面進行預防，本文提出以下具體的預防措施。

（1）定期對混凝土工人進行總體施工流程、技術操作要點及質(zhì)量標準培訓。現(xiàn)場施工時，技術熟練工人搭配不熟練的工人。培訓工人做到拉毛一次成活，同時調(diào)整振搗器移動速度小于0.8 m/min，做好材料的振搗管理，避免漏振或超振現(xiàn)象的發(fā)生，使混凝土振搗密實且質(zhì)量得到保障［7］。

（2）倒排工期計算勞動力需求，解決工期緊張問題。增加一個夜間施工隊伍，由跑道中間向兩邊施工，以解決工期緊張造成的混凝土道面養(yǎng)護不及時的問題。對于已完成的機場跑道道面，使用薄膜布養(yǎng)護至少14 d，確保混凝土跑道道面濕潤，防止水分揮發(fā)太快產(chǎn)生裂縫。

（3）租賃設備解決混凝土運輸時間過長的問題。在施工現(xiàn)場租賃攪拌設備能防止混凝土因運輸時間過長而造成水分過分蒸發(fā)，同時有利于提高道面混凝土的和易性，降低混凝土道面開裂的風險。在跑道端部設置現(xiàn)場攪拌站，租賃建立一套120 m?/h攪拌機組以滿足施工需要；在跑道端頭進行試驗段施工，確保混凝土材料配合比滿足道面的各項設計指標，避免出現(xiàn)材料攪拌時間過長或過短的現(xiàn)象。

（4）掌握天氣變化，防止溫度裂縫產(chǎn)生。安排專人記錄溫濕度變化情況，根據(jù)天氣情況嚴格控制現(xiàn)場混凝土坍落度，及時做好防風、防雨、防暴曬工作。一是借鑒南方地區(qū)高溫天氣下防止出現(xiàn)溫度裂縫的施工辦法，早期采取養(yǎng)生棚或土工布（不可采用防水型彩條布）遮陽或覆蓋。二是借鑒北方低溫天氣防止溫度裂縫措施，在道面拉毛結束表干（手輕壓無痕）后及時覆蓋干燥土工布進行保溫。三是密切關注天氣變化，晝夜溫差較大或夜間氣溫較低時，及時采用雙層土工布覆蓋新澆筑完成的混凝土板進行保溫。

（5）記錄施工期間溫度變化情況，確定切縫時機，解決切縫不及時的問題。安排專人記錄溫度變化情況，統(tǒng)計混凝土強度隨溫度和時間發(fā)生變化的情況，當溫度累計達到150 ℃，混凝土表面指劃無痕且強度達到設計要求的25%～30 %時，為最佳切縫時機。在切縫前不能進行灑水養(yǎng)護工作，以防因溫度驟降而錯過最佳切縫時機。大部分情況下，切縫深度為板厚的1/4，切縫深度的最小值為5 cm，為有效防止早期不規(guī)則裂縫，可根據(jù)實際情況略微增加切縫深度。

5 結語

機場混凝土道面裂縫的類型及成因不盡相同，通過對這類問題進行分析，可以發(fā)現(xiàn)施工過程及管理等工作出現(xiàn)的漏洞，對具體的問題進行具體分析，針對不同的問題找到不同的解決方法，堅持預防和治理相結合的原則，可以有效解決混凝土道面裂縫產(chǎn)生的問題。本文提出的水泥混凝土道面裂縫處理方案及預防措施，可為水泥混凝土道面施工提供寶貴經(jīng)驗。

6 參考文獻

［1］程立雙，呂克金，林興剛.水泥混凝土修補道面裂縫的防控［J］.科技與創(chuàng)新，2014（13）：65，67.

［2］劉樹林，付亞偉，李永兵，等.機場混凝土道面斷板原因及綜合防控措施研究［J］.城市建設理論研究（電子版），2017（18）：115-117.

［3］王晗.探究海拉爾機場水泥混凝土道面隔離式加鋪設計［J］.中華建設，2020（3）：138-141.

［4］張忠陵，李琛，張澤垚.機場水泥混凝土道面修補工程施工技術研究［J］.科技與創(chuàng)新，2017（3）：146，148.

［5］王文彬.水泥混凝土路面裂縫成因與防控［J］.混凝土與水泥制品，2019（6）：84-87.

［6］曾建華.隧道施工中水泥混凝土路面裂縫原因及策略［J］.黑龍江交通科技，2017，40（6）：174-175.

［7］莊廣坤.水泥混凝土路面裂縫病害產(chǎn)生的原因及防治措施［J］.科技創(chuàng)新與應用，2022，12（6）：149-151.

【作者簡介】杜春來，男，河北保定人，任職于北京城建集團有限責任公司，工程師，研究方向：建筑工程；楊世明，男，河北深澤人，碩士，任職于北京城建集團有限責任公司，研究方向：建筑工程；楊波文，男，陜西寶雞人，任職于北京城建集團有限責任公司，研究方向：建筑工程；劉勝南，河南汝州人，任職于北京城建集團有限責任公司，研究方向：建筑工程。

【引用本文】杜春來，楊世明，楊波文，等.機場蓋被混凝土道面裂縫產(chǎn)生原因及防治措施研究［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2023（5）：60-62.