机场沥青道面反射裂缝的预防及不停航快速修复措施

宋照尚，张增胜，田丰

（中交一航局第四工程有限公司，天津300450）

机场沥青道面反射裂缝的预防及不停航快速修复措施

宋照尚，张增胜*，田丰

（中交一航局第四工程有限公司，天津300450）

沥青混凝土道面是我国民航机场道面的主要类型，但沥青混凝土道面面层在机场后期使用运营过程中，主要会出现的问题是面层裂缝的产生，形成原因最多的是反射裂缝，防止或延缓沥青道面面层反射裂缝的产生是面临的主要问题。结合襄阳机场改扩建工程道面施工，就施工过程中反射裂纹产生的原因进行分析和处理，对后期使用运营过程中可能会出现的反射裂缝，在机场不停航情况下进行快速有效的修复。

反射裂缝；不停航施工；快速修复

0 引言

襄阳机场始建于1989年，至今已使用26 a之久，飞机跑道长2 400 m，站坪25 251 m2，随着当地经济的发展，襄阳机场的航班数量及密度与日俱增，早期修建的跑道道面结构损坏比较严重，使用性能下降，现有场道条件不能够满足不断增加的航班要求。现延长飞机跑道200 m，新建站坪52 298 m2。

本文研究襄阳机场场道反射裂缝的成因、可能出现反射裂缝的部位、预防措施以及后期出现反射裂缝在不停航施工条件下快速修复的措施。

1 引起反射裂缝成因分析

1.1 沥青混凝土裂缝危害

襄阳机场改扩建工程跑道面层为沥青混凝土面层，施工过程中不设置真缝，但刚性基层出现的裂缝或其他病害反射到面层时，表现为面层真缝，处理不及时会随着时间的推移，面层的积水沿着裂缝渗入基层，对基层造成破坏，减小基层的承载能力，破坏整个道面结构。

1.2 沥青混凝土反射裂纹成因

沥青混凝土产生反射裂缝的原因，主要分为三类：

1）由于基层施工或后期不均匀沉降产生错台、形变、基层松软等反射到沥青面层引起的反射裂缝；

2）由于施工条件不合格、沥青混凝土配合或成型碾压中施工不当引起的沥青面层表面离析、龟裂，反射到下面层引起的反射裂缝；

3）由于环境温度的变化导致沥青混凝土面层和基层伸缩不一，引起的柔性的沥青混凝土面层反射裂缝[1]。本文重点就襄阳机场改扩建工程实际情况为例，探究引起反射裂缝的具体原因，寻求快速有效的解决方法。

襄阳机场道面结构面层为复合柔性面层，铺设在碾压水泥混凝土刚性基层之上。标准段断面如图1。

图1 机场跑道标准段剖面图Fig.1Profile of the airport runway standard section

标准段面层为柔性沥青混凝土复合面层，上面层为SMA-16改性沥青混凝土，中面层为AC-20改性沥青混凝土，下面层为AC-25沥青混凝土。基层为刚性碾压水泥混凝土，基层施工过程中造成的基层裂缝和错台，新旧路面连接处常伴有错台、脱空等损坏现象，造成对应部位的复合面层应力集中尤为突出，同时受到温度变化造成的收缩应力，与交通荷载作用下主拉应力（或剪应力）的共同作用，促使柔性沥青面层在对应的水泥混凝土接缝、裂缝和错台位置容易出现反射裂缝。

沥青混凝土面层的反射裂缝主要是由于飞机及其他荷载和环境中的温度和湿度变化产生的机轮轮向主拉应力超过沥青混凝土的强度所致。由于暴露在环境中的温度或湿度变化引起沥青混凝土道面面板的热胀冷缩产生表面方向移动，其中在低温环境情况下沥青混合料的弹性模量较大，位移变形能力较弱，仅能承受较小的环境产生的应力，当沥青混凝土面层的拉应力超过沥青混凝土材料自身的抗弯拉强度时就会产生反射裂缝。

当道面沥青混凝土面层中某一点产生的应力超过材料自身的极限弯拉强度时，就会有裂缝的产生并对面板造成破坏。沥青混凝土面板反射裂缝从产生到反射对整个结构层造成破坏作用，需要通过裂缝的扩散过程：即反射裂缝在沥青混凝土面层竖向上，纵向抑制机轮荷载而引起的反射裂缝[2]。

2 防反射裂缝预防措施

关于防止或延缓反射裂缝问题，国内外已做了大量研究。包括有增加加盖层厚度、沥青的稠度、沥青混凝土的外掺剂、应力吸收夹层等多项内容[3]。针对襄阳机场道面结构，结合工程实践，预防或延缓沥青加铺层反射裂缝的措施采取如下几种：1）保证刚性基层的施工质量；2）加厚沥青混凝土面层；3）提高沥青混凝土面层混合料的性能；4）设置应力吸收夹层；5）新旧道面接缝处加强处理。

2.1 严控基层施工质量

在施工过程中基层摊铺和整平碾压过程严格遵循施工顺序和规范要求，碾压施工完成后及时养护，养护周期必须7 d以上[4]，并将延长养护周期至面层施工开始。在面层施工前检查基层质量，保证基层质量达到规范要求。

2.2 加厚沥青混凝土面层

一般增加沥青混凝土面层的铺筑厚度，也能够有效防止受拉导致的应力集中产生的裂缝，同时能降低机轮或其他荷载引起的剪应力。襄阳机场改扩建工程将道面沥青面层厚度加厚到20 cm以上，通过加厚沥青面层铺设层，可以减小碾压混凝土板的温度变化，增强路面结构的弯曲刚度，降低面层底面拉应力、弯沉量、弯沉差和剪应力。同时，对于较厚的面层来说，裂缝由面层底面扩展到顶面需要经历较长的距离，也可以达到延长面层使用寿命的目的。

2.3 提高沥青加铺层混合料的性能

沥青混凝土面层铺设材料应选用韧性较好，低温塑性变形能力强的沥青混合材料，通过提高混合料的低温抗裂性能，达到提高面层性能的作用。为了减少和延缓反射裂缝的产生，襄阳机场改扩建工程面层沥青混凝土采用复合面层，上面层选用沥青马蹄脂碎石混合料（SMA-16），中面层选用SBS改性沥青混凝土（AC-20），下面层选用普通沥青混凝土（AC-25），复合面层本身不仅具有较高的低温抗变形和抗剪切能力、还具有良好的高温稳定性和整体性。同时在沥青混合料中适当添加聚酯纤维，可以起到加筋、稳定的作用，可抑制裂缝的扩展，增加道面面层使用寿命[5]。沥青混凝土加强筋材料聚酯纤维具有高强度、吸油粘结、耐高温等性能，能改善沥青混凝土面层的热稳定性和低温抗裂性，能有效消除反射裂缝的扩展。通过加强碾压提高沥青混合料的密实度，增强面层整体性，有助于减少反射裂缝生成。

2.4 设置应力吸收夹层

在碾压混凝土基层与沥青混凝土面层间设置应力吸收夹层，可以使沥青面层底面的应力或应变因素，离开应力集中的接缝端部。在沥青混凝土铺设之前，在基层上铺筑土工织物夹层和橡胶沥青应力吸收层，对道面进行加筋增强处理。应力吸收层设置施工位置见图2。

图2 应力吸收层设置施工位置Fig.2The construction position of stress absorbing layer

能够有效降低荷载产生的应力和应变作用，同时也可以降低铺设面层内部因温度下降而引起的应力和应变的作用，从而达到防止反射裂缝的生成。

2.5 接缝处加强处理

襄阳机场新建联络道道面结构分为两部分，连接站坪部分为水泥混凝土路面，连接跑道部分为沥青混凝土路面，两部分相接处设置施工缝，因面层材料不同，导致随温度变化伸缩量不同，因此该连接部位施工缝设置较宽，该施工缝处理时夹设1 cm厚橡胶止水条。防止因温差变化，两面板伸缩量不同导致该施工缝处的面层水渗入到基层，破坏结构层，水泥混凝土面层与沥青混凝土面层相接处加强处理见图3。

图3 水泥混凝土面层与沥青混凝土面层相接处加强处理剖面Fig.3The strengthening treatment profile between cement concrete surface and asphalt concrete surface

新旧道面相接处也采用此法防反射裂缝生成，新旧道面连接处加强处理见图4。

图4 新旧道面连接处加强处理剖面Fig.4The strengthening treatment profile at the junctionof old and new pavements

3 不停航施工情况下快速修复反射裂缝措施

经过对国内外机场沥青混凝土道面的现状调查，机场跑道使用3～5 a后均会出现反射裂缝，反射裂缝是沥青场道面层损坏的主要类型[6]。

结合机场施工的特殊性，本工程按照扩建指挥部和机场当局以及《民用机场不停航施工管理规定》的相关规定，进行不停航施工及安全管理。机场跑道反射裂缝修复过程中，要考虑到白天不停航夜间施工的特点，施工时间短，施工安全要求高，因此修补工艺必须工艺简单，周期短，施工材料稳定、耐磨耐久性能好、凝结速度快、具有微膨效果等特点。

本工程对可能出现的反射裂缝后期修复，修复材料选用冷轧沥青混凝土，与普通沥青混凝土相比冷轧沥青施工不受温度限制，温度低于5℃时也可正常施工。施工铺设修复完成后即可开放交通，能够满足不停航施工要求。

修复工艺采用凿坑回填修补法。根据每日有效施工时间，确定修复量，制订修复计划，提前安排人机料做好施工准备工作，待开放施工后迅速安排人机料按修复计划施工。以裂缝两侧各50 cm为范围凿除，凿除断面如图5，凿除清理完毕后，立即按照冷轧沥青料修复工艺修复凿除面，待碾压平整后，迅速撤离人机料出施工现场，保障不影响机场正常运营。

图5 道面修补凿除剖面图Fig.5The profile of road surface repair

4 结语

目前，对于如何彻底解决机场道面反射裂缝现象，国内还没有行之有效的成熟技术。本文通过了解沥青道面反射裂缝的形成机理，对造成反射裂缝的不同原因进行了分析，并得出了相应的解决措施，能更好地减少反射裂缝对机场造成的损失。以下是襄阳机场改造实践中对反射裂缝产生原因的分析及处理措施。

1）对于基层裂缝反射到面层引起的反射裂缝，应该加强基层施工质量，来防止反射裂缝的产生。

2）对于沥青混凝土上面层裂缝反射到下面层引起的反射裂缝，应该提高沥青混凝土面层混合料的性能。

3）对于外部环境因素导致基层和面层伸缩量不一，引起的面层沥青混凝土反射裂缝，应该加厚加盖层厚度，设置应力吸收层，交界面处加强处理。

4）不停航施工应提早发现，防止裂缝的扩展，并快速有效的修复反射裂缝。

[1]尹向东.机场跑道水泥道面加铺沥青混凝土防反射裂缝方法概论[J].四川建筑科学研究，2014，40（5）：238-240.

YIN Xiang-dong.Introduction of asphalt concrete antireflective crack method for cement concrete pavement of airfield runwa[J]. Sichuan Building Science,2014,40(5):238-240.

[2]黄燕萍.沥青混凝土反射裂缝产生原因及其防治和维修措施分析[J].大众科技，2008（6）：112-113.

HUANG Yan-ping.Analysis on the causes of asphalt concrete reflective cracking and its prevention and maintenance measures [J].Popular Science&Technology,2008(6）：112-113.

[3]王鹏，李昆，黄卫东.基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析[J].公路工程，2011，36（3）：54-60.

WANG Peng,LI Kun,HUANG Wei-dong.Analysis on the anticrack performance of asphalt pavement based on finite method[J]. Highway Engineering,2011,36(3):54-60.

[4]MH 5006—2002，民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范[S].

MH 5006—2002,Technicalspecificationforconstruction of cement concrete pavement for airfield area of civil airports[S].

[5]襄阳机场改扩建工程飞行区场道及消防工程施工组织设计[R].天津：中交一航局第四工程有限公司，2015.

Construction organization design for airfield runway and fire engineering of Xiangyang airportreconstruction and extension project [R].Tianjin:No.4 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,2015.

[6]周辉.机场跑道复合道面反射裂缝成因的分析与防治措施[J].建筑施工，2010，32（8）：829-831.

ZHOU Hui.Cause analysis and protective measures for reflection cracks on composite pavement of airportrunway[J].Building Construction,2010,32(8):829-831.

Civil airport asphalt pavement reflected crack prevention and fast repair measures of non-suspend air construction

SONG Zhao-shang，ZHANG Zeng-sheng*,TIAN-Feng
（No.4 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China）

The asphalt concrete pavement is the main type of civil aviation airport pavement in China,while during the process of lately operating period,the main problem is the formation of surface cracking,the most important reason is reflected cracks, and therefore the main problem is how to prevent or delay the reflection cracks of asphalt pavement surface.Based on the pavement construction of Xiangyang airport expansion project,we analyzed and processed the cause of reflection cracks,and took quick and effective repair to later reflection cracks in the operation process under non-suspend air conditions.

reflected crack;non-suspend air construction;fast repair

U418.6

B

2095-7874（2017）06-0104-04

10.7640/zggwjs201706023

2016-11-02

2016-12-23

宋照尚（1975—），男，山东单县人，高级工程师，总工程师，建筑工程专业。

*通讯作者：张增胜，E-mail:13820023172@139.com