注浆处置机场水泥道面错台病害的效果测试分析

王甫来

摘要：为明确注浆处置机场水泥道面错台病害的效果，文章依托华东某机场跑道基础注浆项目，通过现场测试，分析了注浆后道面板抬升量，并对比分析了注浆前后道面错台量。结果表明，注浆后道面板横缝普遍有所抬升，这使得道面错台量明显减小，说明注浆对错台病害处置效果明显。同时，注浆后道面错台量差异减小，从侧面说明注浆能够显著改善道面的平整度。

关键词：注浆;机场;水泥道面;错台;效果;测试

0 引言

错台是指水泥道面横向接缝两侧道面板出现的竖向相对位移，是我国机场水泥道面常见病害之一[1]。当表面水通过接缝渗入基础使其软化，或者接缝传荷能力不足时，都会导致错台的产生[1]。错台的存在严重影响了道面的平整性：一方面增大了动荷载作用，加大了道面的损坏概率;另一方面影响了飞机运行的舒适性[2]。因此，亟须对错台病害开展处置。

错台产生的根本原因是基础不均匀沉降造成的。因此，处置错台病害应先解决好基础的问题。当前，注浆可有效加固基础，同时通过板块的抬升，可以有效缓解甚至消除错台，是最科学合理的处置方式[3]。

注浆的过程是将水泥浆通过板上的钻孔泵送到板下。水泥浆可以填充板下或基层下部的小空隙，并且可以置换自由水，防止自由水浸透和削弱支撑，尤其是在接缝和板边位置。注浆可以恢复板的支撑，从而减少荷载下的挠度。这有助于保持板的结构完整性，并减少唧泥、错台和裂缝等病害。研究表明，只有在支撑损失的接缝处和裂缝处才需要进行注浆。对没有产生接缝处脱空或裂缝时强行进行注浆可能会导致板抬升，并可能产生不均匀支撑。

本文依托华东某机场跑道基础注浆项目，通过现场测试，分析注浆后道面板抬升量。同时，对比分析注浆前后道面错台量，以明确注浆处置水泥道面错台病害的效果。

1 注浆方法

1.1 注浆设备要求

1.1.1 泵

注浆施工应使用排液灌浆泵或无脉冲螺杆泵。活塞泵性能不佳，因为会引起压力波动。重要的是，排液灌漿泵或螺杆泵能够开始并保持低泵速和喷射压力。理想的泵速约为5.5 L/min。在灌浆过程中，泵应在0.15～1.4 MPa之间保持良好的工作压力。

1.1.2 钻孔机具

任何手持式或机械式钻孔机，只要能在水泥板上钻出一个干净的孔，且没有表面剥落，都是可以接受的。带有硬质合金或金刚石尖端的气动和液压旋转冲击钻常用于钻注浆孔，也可以使用高速钻芯设备。任何钻机的向下压力，无论是手持式还是机械式，都应<90 kg，以避免板出现锥形剥落。锥形剥落会严重削弱板体，并可能导致板的径向和横向开裂。剥落的材料会封闭空隙的入口，并在注入过程中成为灌浆的障碍物。施工时应选择适当的钻孔尺寸，约为30～50 mm。较大直径的钻头更容易钻穿板底，而较小的钻孔不能使孔有效灌浆。

1.1.3 板提升监控设备

必须具有灵敏的板提升监控设备，能够检测板的提升，精度至少在0.025 mm。灌浆施工可能需要一些板抬升，但是不希望提升过大。过度提升会在道面下产生空隙，并形成不均匀支撑。

1.2 灌浆操作

1.2.1 定位钻孔

施工方必须在混凝土表面钻几个孔以达到空隙，钻孔深度取决于混凝土下基层的类型和厚度。最佳孔型和位置取决于接缝间距和板状况。通常，探地雷达测试可以为选择初始孔位置提供一些帮助。灌浆流动性也会影响最佳孔型。如果灌浆在注入过程中容易在孔之间流动，施工方可以选择增加孔之间的间距。如果灌浆不易流动，承包商可选择减小间距。

每个灌浆项目都是独特的，在开始项目时，进行一些实验是必要的。合同应具有一定的灵活性，以允许施工方因项目条件的改变而改变孔型。施工方可以监控灌浆操作，并调整钻孔位置，以提高稳定性。

1.2.2 灌浆

在大多数情况下，灌浆应从每块板的中心孔开始，并朝靠近道肩的孔进行。这种注入方式将把水从板下驱走，并将其移向外缘。在外缘，水可以通过横向接缝和肩部接缝溢出。当通过靠近道面边缘的孔进行注浆时，施工人员必须小心避免抬高道肩。浆液材料可以填充道肩下的空隙，但由于道肩比道面板薄，因此更容易提升。

灌浆应在较低泵速和压力下开始。灌浆注入压力通常在0.3～0.5 MPa，最大建议压力为0.7 MPa。最初，可能需要短暂的压力波动，以清除灌浆孔中的碎屑，并促使浆液穿透空隙。初始压力波动可高达1.4～2.1 MPa，持续2～3 s。如果压力在3 s后没有下降，则可能存在其他问题，如孔堵塞或孔位置不佳等。

当出现以下任何情况时，施工人员应停止泵送：混凝土板开始上升、压力超过最大允许值或浆液开始通过相邻孔向上流出时。当水泥浆将水从板下排出时，施工人员应观察水从相邻接缝或裂缝流出的情况，并继续泵送，直到观察到未稀释的水泥浆流出。

在没有空隙的板下强制灌浆可能会导致不稳定的支撑、较大的板角挠度，并最终导致板开裂。因此，施工方必须对灌浆项目保持谨慎，并确保施工人员遵守注入压力指南。注入技术规范应规定没有空隙的混凝土板不接受灌浆。

1.2.3 注浆后脱空评价

注浆效果评价可以采用落锤式弯沉仪，注浆前后对水泥混凝土道面进行原位弯沉测试，判断注浆前后道面脱空情况。脱空评价采用脱空系数法，该参数综合考虑了板边、板中弯沉的变化以及接缝传荷能力，是判别板底是否脱空的有效参数，见式（1）。

根据工程经验，一般T<1.5为不脱空;1.5

2 注浆道面概述

本文依托华东某机场跑道基础注浆项目，试验选择了40块水泥道面板，如下页图1（a）所示，对应的道面结构如下页图1（b）所示。其中，为便于表述，对试验的道面板行列进行编号，如下页图1（a）所示。

3 注浆方案

根据注浆方案，该跑道基础注浆的具体参数详细说明见表1。注浆孔布设和注浆顺序通过文献调研[4]并考虑机场现状来确定。其中，注浆孔布设结合机场水泥混凝土道面板尺寸，采用“梅花形”布孔（见下页图2），注浆孔直径为5 cm。注浆顺序采用“帷幕式”顺序，即在外围注浆形成帷幕，再在区域内部注浆[4]。

通过3 m直尺测试注浆前后横缝的错台量。此外，在注漿过程中，通过水准仪监测道面板横缝抬升量，并记录停注后道面抬升量的值。

4 结果与分析

（1）道面抬升量

根据注浆过程中测试的道面横缝抬升量，分析整个测试区域的抬升量分布，结果如图3所示，其统计结果见表2。

由图3和表2可知，抬升量从0.48 mm到11.20 mm变化，这表明注浆后道面板横缝普遍有所抬升，据此可以判断基础得到比较充分地填充。此外，抬升量在各个区段的分布占比相差不大，且变异系数达67.1%，这说明道面抬升量在整个测试区域差异性较大。

（2）注浆前后错台量

根据注浆前后测试的道面错台量，按照A、B、C、D四列道面板统计错台量，结果如图4所示。

根据《民用机场道面评价管理技术规范》（MH/T 5024-2009）的规定[5]：<6 mm时为轻微错台，6～13 mm为中等错台，>13 mm时为严重错台。据此，由图3可知，注浆前道面中等错台和轻微错台均有分布，而注浆后道面错台量明显减小，均<3 mm，均为轻微错台。为进一步做出对比，统计注浆前后错台量，结果如表3所示。

由表3可知，注浆后道面平均错台量明显减小，且注浆后错台均变为轻微错台，这表明注浆对错台病害处置效果明显。此外，注浆后道面错台量的变异系数明显减小，这表明注浆后道面错台量差异减小，从侧面表明注浆后道面的平整度得到了显著改善。

5 结语

（1）注浆后，道面板横缝普遍有所抬升，据此可以判断注浆使得道面基础得到比较充分的填充。

（2）注浆后，道面错台量明显减小，表明注浆对错台病害处置效果明显。

（3）此外，注浆后道面错台量差异减小，从侧面表明注浆能够显著改善道面的平整度。

参考文献：

[1]谈至明，赵鸿铎，张兰芳. 机场规划与设计[M]. 北京：人民交通出版社，2010.

[2]王 维. 机场飞行区管理与场道施工[M]. 北京：人民交通出版社，2007.

[3]陆剑波. 注浆处置机场水泥混凝土道面严重错台技术研究[J]. 城市道桥与防洪，2013（6）：51-54.

[4]刘文永，王新刚. 注浆材料与施工工艺[M]. 北京：中国建材工业出版社，2008.

[5]MH/T5024-2009，民用机场道面评价管理技术规范[S].