极寒地区机场沥青道面快速维护技术及工程应用

西部机场集团青海机场有限公司，青海 西宁 810007

随着我国民用航空业的飞速发展，机场设施的维修业务也不断扩大，维护整治问题已经不能满足目前发展的需要，因此如何有效提高工作效率，降低风险，提升安全性及经济效益成为亟须解决的重要问题。处于冻融极寒地区的机场，其飞行区设施在交通荷载与气候条件的共同作用下产生了更严重的病害[1]。许多学者对道面维护技术展开了研究。徐利[2]提出要及时对道路进行维护，避免路面遭受更大的损坏。尹凯[3]表示对状态较好的路面也不能放松维护，要及时加强对路面的防护工作。沥青混凝土面层施工后若不注意养护工作，经过长期使用面层会出现开裂、松脱等问题，并可能发生严重事故。道面投入运行一段时间后会出现各类病害问题，需要对其进行维护。应用快速维护技术能够对病害进行快速治理，延长沥青混凝土路面的使用寿命。文章在分析极寒地区沥青道面典型病害与成因机理的基础上，深度分析了极寒地区机场沥青道面快速维护技术，以西宁曹家堡机场为例，探究极寒冻融地区沥青道面快速维护工程应用。

1 极寒地区沥青道面典型病害与成因机理

1.1 极寒地区诱发道面病害的不利因素

由于西北地区冻融极寒恶劣的施工运营环境，机场沥青道面易发生轮辙、裂缝、松散、集料磨光、隆起沉陷等严重病害，其成因机理受外部因素影响呈现出特殊性，主要因素如下。

（1）交通荷载条件。随着机场吞吐量的快速上升，对道面结构的性能提出了更高要求。交通荷载数据表明飞机荷载对道面结构作用次数频繁，导致了道面结构的疲劳损伤。

（2）不利气候条件。极寒地区机场道面结构面临着大温差作用，同时机场年平均冰冻日数长，最大冰冻深度较深。

1.2 极寒地区沥青道面病害成因

极寒地区机场沥青道面结构破坏和使用性能下降的原因如下。

（1）轮辙。①飞机荷载对道面结构作用次数频繁，加速了道面结构损伤。②极寒地区冬季极寒低温、夏季气温较高，年温差和日温差均较大。此外，高海拔机场的紫外线辐射强，加剧了沥青混合料的老化。③联络道等待线位置要承受长期静载，较跑道、快滑道等区域受到的不利影响更大。

（2）纵、横向裂缝。①横向裂缝。受漫长冬季极寒低温影响，道面横向裂缝多由低温收缩引起。②纵向裂缝。交通量快速增长导致累计作用次数超预期设计水平，由于缺乏预防性养护措施，道面病害发展严重，结构性能衰减快，导致道面出现纵向裂缝。

（3）局部严重松散与剥落。①降雨积聚在沥青层内的水分与飞机荷载、温度等共同作用，造成混合料黏聚力下降，发生松散与剥落。②极寒地区机场年均降雪丰富，化学除雪作业中常用除雪剂对沥青道面有损伤，会降低沥青与集料的黏附性，导致松散脱粒现象。③混合料粗料偏少，细料偏多，整体级配偏细，沥青用量略显不足时容易导致集料表面油膜厚度偏小，影响混合料矿物之间的黏聚力，对跑道面层的抗松散能力也有较大的影响。

（4）集料磨光与变色。局部区域粗集料压碎值偏高，部分集料风化程度较高。

（5）隆起。盐渍土受到水的影响会产生盐胀和冻胀。尤其是跑道道肩和快滑道等区域。盐渍土受水和温度影响，出现盐胀、冻胀现象，长期发展下去，上层道面结构会产生隆起、裂缝等病害。

2 极寒地区机场沥青道面快速维护技术

沥青道面快速维护主要是针对突发病害采取应急性抢修。考虑到极寒地区机场道面病害维修处治面临时间紧、任务重的难题，应按照一定的优先级开展处治维修，保障道面运行受到的干扰最小。

2.1 沥青道面病害处治优先级

对于极寒地区机场的沥青混凝土跑道，若轮迹带出现松散掉粒现象，应采取应急性抢修，优先级最高。此外，轮迹带位置出现较严重的轮辙病害、不规则裂缝、纵横向裂缝等结构性病害，应优先处治。极寒地区机场沥青道面病害处治优先级如表1所示。

表1 沥青道面病害处治优先级

2.2 快速维护抢修工艺

机场沥青道面的抢修，宜采用高强度快干水泥快速修复、冷补料抢修等方法，既能够保证高强度和高质量，又能适应快速抢修的客观条件。

（1）全厚度修复。将水泥道面损坏区域的混凝土全厚度清除后，浇筑高质量的修复材料，恢复道面的结构和功能完整。

（2）部分厚度修复。将水泥道面损坏区域的混凝土部分厚度清除后，填补适宜的维修材料，恢复道面的结构和功能完整性。最小修补厚度为5cm，最大修补厚度不得大于原厚度的一半，如果修补区域原道面设置了传力杆、拉杆装置，修补厚度以不损伤传力装置为原则。

（3）浅层、薄层修复。针对表层各类功能性损坏进行修补，深度介于1～5cm的为浅层修复，深度小于1cm的为薄层修复。

3 极寒冻融地区沥青道面快速维护工程应用

西宁曹家堡机场是青藏高原区域枢纽机场，海拔高、气温低、温差大。对于西宁机场沥青道面出现的车辙、松散、开裂病害，宜采用快干水泥混凝土进行快速抢修。

3.1 修补材料要求

水泥修复材料选用“修复王”牌速干水泥，其具有明显的快凝快硬特点，1h即可满足机场开放交通的要求。粗集料宜选用质地坚硬的级配碎石，石子粒径宜控制在5～31.5mm，石子的含泥量应小于0.5%。细集料宜选用中粗河砂，砂子含泥量应小于1%，不应使用海砂或特细河砂。水宜选用自来水或饮用水。

3.2 修复结构类型

修复平面尺寸为2.3m×2.3m，厚度为40cm，即铣刨14cm原沥青面层，再铣刨26cm三灰水稳碎石基层，分层浇筑40cm快干水泥混凝土道面。在厚度1/3～1/2处设置纵横向单层钢筋网片。补块与原沥青道面间放置聚氨酯泡沫板，表面做6～8mm灌封处理。

3.3 快速维护施工方案

（1）施工流程。流程包括道面切割、道面破碎、基底处理、补强钢筋网设置、接缝处理、坑槽清洁、快干水泥浇筑养护、灌封处理等。

（2）施工工艺。①道面切割：为避免道面破碎对周围未损坏区域造成影响，在划定修复区域后，利用切割机对拟修复道面进行切割。②道面破碎：利用挖掘机-破碎锤对已切割道面进行破除，破除原沥青面层与部分基层。破除顺序为从中心向四周，破除四周混凝土时，应先清理中心部位破除的混凝土块，从而为边缘混凝土破除提供临空面。③基底处理：整平、拉毛原基层，保证基层与水泥补块形成整体。④补强钢筋设置：将提前绑扎好的钢筋网片搬运至基槽定位，钢筋支架应均匀设置，保证受力稳定、不倾斜。⑤接缝处理：在补强道面与原道面间设置泡沫压缩板。⑥快干水泥混凝土分层浇筑成型：材料正式拌和前，应进行取样试拌，以确定材料初凝及终凝时间，必要时按规定剂量掺入缓凝剂，保证留有合理的施工操作时间。⑦收面、拉毛：收面应紧跟在振捣之后进行，宜先用木质或塑料搓板将混凝土粗平，在用钢制抹刀精平。⑧板块接缝切割：混凝土浇筑完毕后自然养护1h左右可进行接缝切割，以便进行灌封处理。⑨清缝、灌封：利用清缝机或吹风机对板块四周接缝进行清理，使缝内保持干燥、洁净。再用1.2cm泡沫条进行填塞、压实，最后采用道面专用密封胶进行灌缝，保证原道面与补块间的黏结密实。⑩现场清理、检查、适航、退场：混凝土浇筑施工完毕，即可进行场地清理。待切缝、刻槽工序完毕后，机具装车，清扫现场，对施工区域及周边一定范围进行逐一排查。

3.4 维护性能分析

道面修复后养生2～3h即可开放交通，实际运营一冬一夏后观测道面，若无开裂、沉陷车辙产生，表明道面性能较好，维护效果显著，适用于极寒地区沥青道面抢修维护。

4 结束语

综上所述，文章对极寒地区机场沥青道面病害进行剖析，总结其病害类型、机理及成因。根据冻融极寒地区道面维修与抢修工程特点，确定了道面病害处治优先级，并提出沥青道面维护抢修工艺及质量控制要点。针对机坪沥青道面较严重的车辙病害采取快干水泥全厚度修复现场试验，验证了道面维护抢修方案可行性。机场管理部门需及时开展飞行区设施日常性养护，维持飞行区设施处于良好的运行状态。当道面发生非结构性损坏、出现较快衰减或日常维修成本发生明显增长时，可开展预防性养护，延长道面使用寿命，以节约后期养护费用。