机场水泥混凝土道面破损原因及其修复方法应用与研究——以哈尔滨国际机场飞行区道面修补工程为例

李靖 LI Jing

（上海隆基建设股份有限公司，上海 200050）

0 引言

哈尔滨太平国际机场，简称哈尔滨机场，地理坐标东经126度，北纬45度，是我国北方城市哈尔滨市的一座国际性机场。黑龙江省哈尔滨地区属于中温带大陆性季风气候，呈现出冬季漫长寒冷，夏季具有短暂的凉爽的季节性特点。该地区年平均降水量在596.1毫米上下，并且需要注意的是，全年降雨时间主要集中在每年的六月份到九月份期间（这在施工期间需要加以注意）。作为一座国际性机场，哈尔滨机场航线贯通东西两大半球，本身更是肩负着非常重要的交通运输使命，但由于长时间的投入使用以及在天气灾害等因素的影响下，本机场飞行区跑道道面已经在不同程度上出现了一些比如板块破裂、板块边角的碎裂、道面表层的起皮与脱落等表现形式各异的道面损坏，既影响机场的整体形象，也在飞机的起升和降落上存在一定的安全隐患，需要对已经损坏或即将损坏的道面进行及时修复和替换。为保障机场正常营运，本次道面修复工程不宜长时间占据重要的交通要道及飞行区，因此需要根据维修经费和道面损坏情况以及道面重要性采用合理的修复方案对机场道面的损坏处进行及时修复，在确保修复质量的前提下，提高修复的速度确保不影响飞机的起飞与降落。

1 水泥混凝土道面的破损类型及原因

在检测队伍对哈尔滨国际机场破损的水泥混凝土跑道道面进行实地勘测之后，根据检测收集的统计数据结果显示，本机场飞机跑道道面的损毁情况较为普遍典型与常见，主要可以将之归为四大类型：第一种是裂缝类损坏类型，第二种是变形类损坏类型，第三种是接缝类损坏类型，第四类是表面层损坏类型。

1.1 裂缝类损坏

裂缝类损坏的情况在水泥混凝土道面的主要表现是裂缝将整块道面板块裂开成多块，从而致使整体板块抗压能力下降不能够满足正常的抗压要求，又依据一整块跑道道面的板块分裂成的块数以及形状样式可以再进一步细分为：两到三块的一般裂缝，这种裂缝主要呈现为水平或垂直甚至对角线裂开；四块乃至于四块以上的交叉裂缝，这种裂缝一般出现的裂缝高达三到四条裂缝；还有边边角角断裂的板角裂缝。根据一般的情况而言，可能导致机场水泥混凝土道面出现裂缝类损坏的情况主要有如下几类:一方面因为飞机研发技术的提升，为满足更好的运载功能飞机本身体积和质量进一步增加，使得起轮载重量超出道面所能承载的抗压能力；另一方面是机场地基投入使用的时间过长，而机场客运量在进一步提升的情况的导致地基的支撑效果下降；最后是一些年久日深不可控的自然灾害导致道面裂缝类损坏。

1.2 变形类损坏

机场水泥混凝土跑道道面出现这一种损坏类型主要表现为道面的整体板块呈现出：道面板块在某一方向出现了整体性的偏移，而道面板块仍是完整状态并未出现损坏的情况。针对变形类损坏的道面情况，之所以也要进行修复主要是这一类型的损坏将在飞机的起飞和降落的过程中存在较大的安全隐患，此外因为这一原因导致的飞机轻微的颠簸感也将影响乘客舒适的体验效果。因此，依据其具体表现形式和产生原因又可以根据以下几种情况分类分析：①由于地基下沉导致机场水泥混凝土跑道道面在一定区域内出现的整体下沉凹陷，这将导致该区域道面的水平度较之其他区域的水平道面出现一定的平整度差；②因为道面板底部的裂缝之间填缝料的过期或者丢失而导致相邻两块跑道道面之间丧失水平方向的传送载荷能力而导致跑道道面的连接缝之间出现高度差值的错台情况；③因为接缝彼此之间镶嵌料的丢失或者过期失效导致的跑道道面底板脱空，这种情况我们在行业内称之为潮泥类变形损坏；④由于哈尔滨四季相对分明，尤其在夏季和冬季的日夜温差大，水泥混凝土的比热容较小，热胀冷缩导致的跑道道面隆起型变形损坏。

1.3 接缝损坏类

在机场水泥混凝土跑道道面出现这一种损坏类型主要表现为跑道道面整体板之间水平接缝或者垂直接缝由于填缝料的失去或效用失效导致的裂缝类损坏，根据其形式的不同又可以进一步细分为：①长时间的雨水浸泡、安装时方法不当、镶嵌材料性能不佳、填缝料年久日深超过正常使用寿命却未及时更新等原因导致填缝料失去填缝效果的填缝料损坏；②在靠近跑道道面板块与板块之间接缝零点六米范围内混凝土的裂开或者断裂等不可控因素导致接缝内出现了比如水泥混凝土小颗粒之类不可压缩的杂质导致接缝材料的载荷传导效果大大下降的接缝类碎裂。

1.4 表面损坏类

在机场水泥混凝土跑道道面出现这一种损坏类型，主要出现在机场跑道的道面表面层或者板块的上层区域出现的一些不影响跑道道面实际承载效果的部分损坏的情况，从外观上主要是影响整体外观和整体平整度较差的一类道面损坏。根据产生的原因和形式不同，一般大致可以将其分为三类：①由于水泥混凝土的质量低劣，在经过长时间的日照之后导致的跑道道面表面层出现一层裂纹；②由于施工队伍在施工期间在施工阶段对于水泥混凝土的搭配比例不当导致的跑道道面出现一些细微的坑槽以及坑洞；③因为机场跑道道面的涂抹材料耐磨性能较差，或者机场跑道道面使用时间过长导致的水泥混凝土道面摩擦系数过低导致的磨光。

2 哈尔滨国际机场水泥混凝土道面损坏修复方案与技术应用

2.1 制定合理的修补方案

施工前，检测队伍针对哈尔滨国际机场的跑道道面的破坏范围、损坏深度、损坏类型进行详细的勘查和雷达探测，最后根据不同破坏类型和机场的运行需要综合考虑，制定了两种道面损坏修复方案。方案一：对于较小面积破损、掉边掉角、浅层破损的路面采用快速修补料砼修补；方案二：对于较大面积破损、深度损坏、贯穿型破坏可采用普通水泥混凝土整板更换。

施工工艺流程图如图1。

图1 施工工艺流程图

2.2 快速修补砼修补

①关闭交通：为保证安全需要，在正式施工前，用符合机场规定的关闭标志和临时围挡对施工区域进行封闭隔离。②划线：依照修补方案的要求，在需要修补的道面区域划出规则的几何图形，确保修补的最小宽度不应小于50cm，并且划出的几何图形不允许出现锐角。③切割：按照划出的规则的几何图形，使用电或柴油混凝土切割锯按划线进行切割。根据实际破损几何尺寸，并严格遵循民航技术文件MH5006-2002的要求和本单位施工队伍多年的修补经验，最终确定修复道面切割深度为13cm，并且需要保证切缝顺直平整不出现毛刺歪斜的情况。④破碎凿除：为方便更快捷的清理出切割的水泥混凝土，在进行切割处理之后，使用风镐等一类小型机械对切割的跑道道面规则几何板块进行破碎处理，破碎深度也为13cm。此外，为进一步加大板块的破碎速度，在破碎前先使用切割锯将需要破碎的混凝土切割成一方方更好破碎凿除的小块。对于破碎凿除的混凝土碎石采用铲车配合人工及时清除，做到随破碎随装车，避免出现不必要的FOD。另外的，破碎时施工队伍要格外注意对周围道面和灯具以及管线，必须加强有效的保护。⑤基层处理：对于坑槽内未处理的残余碎块和杂物应当做到及时清理干净，并在初步清理的基础上再进一步使用空压机对基层进行高压风清理，确保坑槽内无杂物、灰尘。⑥刷水泥浆：即使经过空压机高压风的清理，也需要在坑槽底部及四周的边壁涂刷素水泥浆，以改善界面条件。⑦快速修补砼浇筑：为保证机场的不停航需要，修复材料采用机场专用的快硬早强水泥混凝土，该材料在颜色外观上与水泥基本一致，并且这种材料的初凝时间是25min，终凝时间为3h，经过4小时之后的抗压强度可达到20MPa，抗折强度可达到4MPa，可以较快较好满足机场的运营需要。使用该种修复材料进行修复具有强度高、硬化快、收缩小、开放交通早的优势，而且粘结性、抗冻性能、抗渗性能、耐磨性能较好，与普通水泥混凝土也可以达到较好的相容性。采用两台立式强制式混凝土搅拌机拌和，拌和时间不少于4min。混凝土出料后，振捣均匀，不漏振、欠振，所用碎石粒径取值范围为5mm-31.5mm，该级配能够增强和易性、匀质性和振捣密实度等其它各项技术指标符合混凝土配制要求。为防止出现发丝裂纹碎石在使用前清洗去除所含杂质、石粉及泥土。所用砂为细度模数在2.3-3.0之间的中粗砂，各项技术指标必须符合混凝土配制要求。拌和用水为饮用水。⑧拉毛：振捣后及时压实、找平、抹光，初凝后拉毛。⑨养护：混凝土初凝后及时洒水养护，雨天混凝土不得施工。⑩切缝：及时切缝，避免收缩裂缝的产生。1○灌缝：区域内施工结束后，进行区域硅酮密封胶灌缝。12○标线恢复：涉及标注线下破碎区域修补后，按照原标志线进行补漆，至少涂刷两遍环氧道路漆。

2.3 普通水泥混凝土整板更换

2.3.1 关闭交通

在正式施工前，使用符合机场规定关闭标志和临时围挡对施工区域进行封闭。

2.3.2 划线、切割

根据需要修补区域整板划定施工范围，切割时要保证切缝顺直，格外注意对各种灯具、管线的保护。

2.3.3 旧道面破除

采用两台大型挖掘机配合破碎锤进行旧道面破碎，破碎的混凝土固体垃圾应随破碎随装车，避免出现FOD。

2.3.4 基层处理

①对于所有挤碎、隆起、空鼓的基层应及时清除；

②如遇干缩裂缝，及时做好密封防水工作。

2.3.5 浇注混凝土

①安装模板。

1）模板的高度与砼路面等厚，以确保其强度和硬度合适；2）平曲线路段采用短模板；3）模板固定钎低于或者略低于模板本身；4）模板安装完毕后，应经过现场监理人员的检查。合格后方能浇筑砼。

②商品混凝土的运输。

交通车辆运载混凝土之际，不得碾压触及模板，否则需要进行及时纠错。

③砼浇筑。

1）模板的要求和安装。

保证模板高度和混凝土板的厚度在误差允许之内，最好可以相等。

a）立模的安装要求应当满足设计标准，避免出现错位而导致漏浆的不良情况；b）施工前，严格地对模板之间的距离和高度差以及固定支撑传力杆件进行全面核查；c）拆模：在12h后拆除，在拆模的过程中，要注意不能损坏到水泥混凝土面板，如出现损坏情况应即时上报并及时抢先修复。

2）拌合物的摊铺。

选择松铺系数范围在1.1到1.25的拌合物进行手动摊铺。

3）振捣。

a）关于不容易振捣的边角区域，采用插入式振捣器进行水平方向和垂直方向上交错振捣；b）针对同一振捣区域的振捣时间长短标准是：拌合物不再下沉，也不再出现空气溢出（也就是出现常见的冒泡）的现象；c）就振捣过程中出现的拉杆、模板等构件错位情况，应当做到防范于未然，即使出现也要即使补救。

④整平饰面。

1）整平饰面时，用滚杠来回拖滚两到三遍，以确保初步的整平效果；2）在进行初步整平之后，用长度为三到四米的刮尺在水平方向和垂直方向各进行一到两次的再次整平；3）在最后的阶段，需要针对一些边角脱落的情况要进行最后的修缮整平工作。

⑤拉毛。

振捣后及时压实、找平、抹光，初凝后拉毛。

⑥养生。

施工结束后应立即进行养护。在养护前期（前7天）注意避光保湿工作，可以用常见的遮光布进行遮阳，并进行定期的洒水。此外，养生后期（28天之内）要杜绝车辆等一些交通工具的碾压破坏。

⑦灌缝。

在结束合理的水泥混凝土板块养生阶段之后，施工队伍要对板块之间的缝隙使用自流平性能良好和粘结度高以及抗位移能力优异的硅酮灌缝胶进行及时的填缝处理。

1）在灌缝缝处理之前，要对缝隙的进行清洁处理，确保缝隙之内没有FOD；2）在灌缝时，需要注意的一点，硅酮灌缝胶的使用环境切忌潮湿有水渍，所以在施工前一定要做好防潮工作，比如确保硅酮灌封胶应当与缝隙紧密粘合不出现渗水的情况；3）灌缝设备为特制的保温型智能灌缝机，以保证灌缝料与缝壁紧密粘结，灌缝深浅任意可调，并可根据缝深和缝宽的变化，自动调节灌缝流量，不会出现材料溢出道面的现象；灌缝后，灌缝材料上表面须低于道面3-6mm，使得嵌缝表面的整洁、美观。

⑧标线恢复。

1）在道面灌缝结束后，应对道面原有标线进行恢复。施工时采用专用的助推式划线机喷涂与人工喷涂相结合的方式，严格按照民航机场标线规范进行施工；道面编号、机型号码等较狭小部分标志线等，则需制作划线模板进行喷涂；2）划线过程中，依然要保证道面的干燥，若在雨季中施工有道面潮湿的情况下，应采用烘干机进行干燥处理后再进行标线施划；3）施划完成的标志线应线条流畅、线型规则，色泽和漆膜厚度均匀，标志线涂层不得有皱纹、斑点、气泡、开裂、起皮、发松和松脱现象。

3 结论与建议

随着修复材料的研发、施工工艺的更新迭代，虽然现代机场跑道的使用年限在不断延长，但机场依然不可避免有道面损坏问题的出现，重要的飞行区域（尤其在一些使用频次相对更高的一些飞行区域，如跑道、停机坪等）出现道面损坏的情况。在哈尔滨国际机场的道面修复案例中，针对重要且需要快速修复投入使用的飞行跑道区域，采用了快速修补砼修补方案：

①使用与水泥颜色基本一致的机场专用快硬早强水泥混凝土修复道面快速修补砼，该材料初凝时间为25分钟，终凝时间在3小时左右，并且在经过4小时的时候其道面抗压强度就可以达到20兆帕，同时它的抗折强度也可达到4兆帕的规定要求；

②在施工工艺上，选用碎石材料的直径严控在5mm-31.5mm之间，选用细度模数在2.3-3.0之间的中粗砂，采用两台立式强制式混凝土搅拌机拌和，其中拌和时间不少于4min出来的水泥混凝土不仅振捣均匀而且在弯拉强度、和易性、匀质性和振捣密实度及其它各项技术指标均符合混凝土配制要求。

在施工完成的4小时之后，经过试压检测发现施工工程完全符合通行要求。通过哈尔滨国际机场的道面修复工程证明，使用本文阐述的快速修补砼修补方案可以在保障施工质量的基础上，大大降低道面损坏带来的机场损失，本方案可以根据实际情况在机场滑行道机场跑道等重要区域的修复工作中具有非常不错的参考和借鉴的价值。