机场飞行区道面养护对策分析

2020-10-31袁术清

四川建材 2020年10期

袁术清

(四川省场道工程有限公司，四川成都 610084)

1 工程概况

某机场始建于1955年，其后进行过多次改扩建和维修，于2009年对机场进行了改扩建，对脱空板进行了灌浆处理，对既有跑道、平行滑行道和各联络道的水泥道面进行了沥青层加铺[1]。当前机场飞行区设有共24个机位，包括7个D类、15个C类及2个E类机位。跑道长度为3 200 m，宽度为50 m，两侧各设5 m宽的道肩。跑道两端外各设有60 m×60 m的防吹坪。平行滑行道长3 110.5 m、宽23 m，道肩宽度4#联络道以南为7.5 m，可滑行D类以下飞机；以北为10.5 m，可滑行E类以下飞机。跑滑中心线间距为223.5 m。跑滑之间设有6条联络道，1#联络道30 m，2#、3#联络道23 m，4#、5#联络道34 m，6#联络道45 m；各联络道两侧各设7.5 m宽道肩。机场飞行区现有道面结构形式有三种，分别为水泥混凝土道面、沥青加铺层(白+黑)道面和沥青混凝土道面，飞行区道面分区及各区域道面结构如图1所示。

图1 飞行区道面分区

根据检测结果可知，当前道面整体状态良好，结构强度满足使用要求，飞行区的沥青道面PCI值均为优，病害损坏程度均为轻度。但道面局部存在少量横纵裂缝、反射裂缝、轮辙、隆起等问题，2#、6#联络道和平滑道两端道面发生了车辙现象。为保证飞机运行安全，防止病害进一步加深，应尽早对局部病害较为严重的区域需进行处理，并对全场沥青道面进行预防性养护。

2 机场道面养护方案

沥青混凝土是一种热胀冷缩性材料，其表面由于交通、气候、日照等因素，开始氧化并出现泛油、疲劳裂缝、骨料剥落等道面病害，这些病害经过一个雨季后会加速发展和扩大，并逐步进入下层，造成整个沥青面层、甚至基层结构的损害。随着道面在飞机累计作用下，现阶段的轻微病害会迅速扩大成为严重病害，甚至威胁飞机运行安全。国内外研究及工程应用经验表明，要维持沥青混凝土道面使用性能，对道面采取的改善措施越晚，所需要的成本就越高，有必要及时对飞行区道面进行及时的养护[2]。

根据道面的检测结果可知，道面主要病害为反射裂缝、纵向、横向裂缝、隆起；其次是沉陷、接缝破碎、板角剥落、坑洞、补丁和开挖补丁等，这些类损坏是降低道面PCI值的主要因素。本次机场各调查区域的PCI值均达到90以上，各区域PCI评价等级均达到“优”，这表明机场各个区域道面表观状况良好，服务水平稳定。

总体来看，道面整体状况良好，结构强度满足需求，病害类型主要为裂缝、车辙等问题，钻芯取样表明沥青结构层中存在沥青用量偏少，级配不良等问题，影响道面抗松散能力、抗渗水能力等，因此；参考类似工程成功经验，可考虑采用雾封层形式进行养护。但由于雾封层对于活动性裂缝、严重的轮辙、沉陷等结构性预防不佳，而机场局部区域道面存在着较为严重的轮辙等损坏，需在铺设雾封层前对病害进行处理，主要包括轮辙处理和旧道面病害(小于3 mm裂缝无需处治，雾封层可自动治愈)处治[3]。因此，机场沥青道面养护可分为雾封层养护、轮辙严重区域铣刨重铺、旧道面病害处治三个方面。

3 机场飞行区道面养护措施

3.1 飞行区沥青道面雾封层处理

机场道面养护常见的雾封层基质沥青材料有氧化沥青类、煤焦油类和改性乳化沥青类等三种类型[4]。

氧化沥青类材料是一种溶剂型渗透性封层剂，以氧化沥青为粘结料，含有多种有机硅化合物，能够渗入紧密的毛细孔内，封堵道面细微裂缝。氧化沥青的软化点高，高温性能好，但其低温性能较差，耐老化能力较低，稳定性能较差，且其粘度过高，给飞机运行安全带来隐患，目前机场工程中采用的较少。

煤焦油类沥青雾封层通常是由乳化煤焦油、陶土和其他有机成分组成。乳化煤焦油渗入道面表层，能够软化老化沥青、增加沥青粘性，陶土(粉状集料)可以填补道面因裂缝、松散等病害导致的集料缺失现象。在煤焦油沥青组成中含有较多数量的酸、碱性物质，与矿质集料具有较好的粘附性，可使道面具有良好的封水效果，同时可固定道面上松动的细小骨料，缓解道面病害发展。煤焦油沥青具有非常好的耐化工腐蚀的特性，可使用油污清洗剂进行道面清洗，方便快捷保证了航班的安全和准时运行。但煤焦油沥青含对人体有害成分较多，臭味相对较重，而且若煤焦油沥青的游离碳含量过多，会导致低温脆性增大。煤焦油类产品当中含有陶土等矿物，而且其独特的生产工艺保证了产品的高温稳定性和抗紫外线能力，即道面温度较高时不容易软化、不容易出现车辙等问题。按需要加入高硬度石英砂，其独特的添加剂和施工设备能保证顺利含砂喷洒，其摩擦性能较改性乳化沥青雾封层好，保证了施工后的道面摩擦系数在安全范围之内，而摩擦系数对于飞机运行安全至关重要，因而在机场道面养护中被广泛采用。

改性乳化沥青类雾封层材料是由沥青和水组成的混合物，乳化沥青类材料具有防水性好、渗透性好、施工方便等特点，但破乳时间长，与集料的粘附性较煤沥青略差。改性乳化沥青类雾封层的作用机理与煤焦油类材料类似，通过激活老化沥青增加沥青的粘性，同时可为道面提供一层抗氧化、防水和抗油污的微表层。乳化沥青喷洒在沥青混凝土道面上，填补了沥青混合料的缝隙，具有良好的封水功能，能使原道面的抗渗水性能提高70%以上。雾封层所采用的乳化沥青必须为阳离子类型，考虑到施工时间的问题，机场道面一般采用快裂型。

综合以上不同种雾封层材料的特点分析，结合机场具体情况，其跑道目前的各项性能指标、表观质量均相对较好，同时跑道对不停航施工的时间要求严格、摩擦系数要求高、FOD要求高等，恰好与煤焦油雾封层材料所具有的粘结性强、表干时间快、摩擦性能好、耐腐蚀性好等特点相符，加之该种材料在目前国内机场工程中已经有大量成功的施工案例，因此，在跑道上采用煤焦油雾封层材料，跑道雾封层施工面积为18.8万m2。

乳化沥青基质的雾封层材料作为煤焦油雾封层的一种更新替代产品，目前在公路工程中得到广泛使用。一直以来，由于抗滑性能差、表干时间慢等缺点，影响其在机场工程的推广使用。但目前随着科学技术的发展，通过在乳化沥青中采用添加岩沥青、复合改性高渗透剂、增粘剂、胶粉、高性能树脂等材料，对其进行二次改性，可以大大提高其使用性能，满足机场工程快干、高渗、高粘要求，目前已有虹桥机场(部分道面)和青岛流亭机场成功采用过这种材料。考虑到机场平行滑行道及联络道病害问题相对严重，并且这些功能区域对施工时间、表观摩擦等要求相对跑道较低。为更好发挥乳化沥青雾封层材料抗变形能力、耐久性好的特点，针对本机场各功能区不同使用特点和病害分布情况，考虑在平行滑行道、联络道区域使用乳化沥青雾封层材料，施工面积为17.6万m2。

3.2 飞行区沥青道面局部铣刨重铺

机场TP2、TP6联络道、平滑道两端道面有较为严重的竖向变形内损坏，包括轮辙、沉陷、隆起等，而严重的轮辙、坑槽影响道面的平整度，影响飞机的运行安全。我国对民用机场沥青道面的最大竖向变形没有强制性规定，但要求沥青混凝土道面必须完整、平理，3 m范围内的高低差不得大于15 mm[5]。本机场轮辙区域的最大高差普遍大于15 mm，最大甚至超过30 mm，有必要对轮辙区域道面进行铣刨重铺。因此，针对道面15 mm以上车辙和沉陷、隆起、6 mm以上裂缝和沥青面层滑移裂缝、严重松散老化以及中等及以上补丁损坏等区域，采用SBS改性沥青混合料进行铣刨重铺。

从检测结果来看，本机场车辙现象属于失稳型车辙。失稳型车辙主要发生在半刚性或刚性基层道面上，车辙主要是由于沥青面层混合料的高温稳定性不足，在机轮荷载反复作用下，产生压缩和剪切流动。机场最近一次大修是在2009年，采取了加铺13 cm(上面层5 cm、下面层8 cm)沥青混合料的方案，结合类似机场工程车辙病害处理经验，采取全厚度铣刨的方案，以彻底消除这些区域轮辙较多、面层含油量偏小、材料抗松散性能差等材料问题。道面15 mm以上车辙和沉陷、隆起、中等程度以上龟裂、6 mm以上裂缝分布区域均需进行铣刨重铺，铣刨重铺面积合计为1.5万m2。针对道肩15 mm以上变形、中等程度以上龟裂、6 mm以上裂缝和道肩沥青面层严重松散老化以及中等及以上补丁损坏等区域，采用AC-13普通沥青混合料进行铣刨重铺，厚度按6 cm进行加铺，需铣刨重铺的道肩面积约为141 m2。

3.3 飞行区沥青道面处治

裂缝为地表水进入沥青混凝土内部提供通道，水分进入沥青混合料内部后，将降低集料与沥青之间的粘结性能，道面容易出现松散等现象。裂缝在轮载作用下出现应力集中，一方面容易造成裂缝周边的道面产生剥落，另一方面裂缝周边的道面容易形成新的交叉次生裂缝，发展到一定程度后可能出现大块剥落，影响安全。当前机场道面存在9种类型的损坏，主要以轮辙和反射裂缝、纵横向裂缝为主，部分区域存在沉陷、隆起、补丁等现象。因此，除铣刨重铺区域外，在对飞行区沥青道面进行雾封层之前，对沥青道面上宽度3 mm以上的裂缝，采用加热型优质改性橡胶沥青类材料进行灌缝[6]。

考虑到机场原有沥青面层为SMA-13，而SMA材料是间断式级配，出现的裂缝形状一般不规则，如果开槽则裂缝周边的粗集料容易剥落，不宜开槽灌缝。对宽度3 mm以上的裂缝在对裂缝吹净后直接采用加热型优质改性橡胶沥青类材料进行灌缝，灌缝长度约为170 m。部分接缝或裂缝开口宽度较大时，可在灌缝前填设背衬条后再灌缝。对轻微的裂缝，考虑到雾封层的自愈作用，可不再专门处理。对道肩宽度3 mm以上的裂缝，采用常温施工的改性乳化沥青类材料灌缝，涉及裂缝长度约939 m。