浅析机场刚性跑道道面病害成因及维修方案

关键词：跑道道面；病害成因；维修质量控制

随着机场的建设规模越来越大，对跑道的需求也在逐渐增加。由于国内机场的规划和施工，大部分机场都是单跑道运营，长时间运营的跑道道面极易出现不同程度的病害。为了确保飞机升降的安全性，机场跑道的维修经常是在不影响飞机正常运营的情况下进行。因此，需要对各种病害的成因进行分析，注重对养护的方法和质量管理的研究。本文将主要介绍三种常用的机场跑道道面维修方法。

1罩面修复

由于刚性跑道面积大，容易受到刚性跑道环境的影响，在道面工程完工初期，道面局部出现砂、起灰、空鼓等问题，严重影响道面耐磨性、抗渗性以及强度，同时也将直接缩短跑道的使用寿命，同时还会出现碎片化现象，严重影响飞机的起降、滑行。

1.1病害成因

（1）水灰比例太高；水灰比过大，导致混凝土在凝结时出现分泌水，保水能力下降等情况，同时由于自由水的挥发，也将导致混凝土浆液中出现大量的毛细孔，从而使混凝土砂浆的致密程度降低，这将对混凝土浆体的强度有一定的影响。（2）不符合标准的混凝土原料。由于骨料中的泥质含量太高，而集料级配中存在较小的细砂粒，以及混凝土选用不满足设计要求等，都会导致渗水问题出现，妨碍混凝土凝固，从而导致病害出现。（3）施工建设的流程。浇注混凝土前先浇注水，这将直接引起积水问题；局部振动引起的泌水离析；混凝土表面的收光过早，会堵塞泌水通道，使光面下面的泌水层形成，过迟的收光会干扰混凝土的结构，从而影响强度的生长；保养期措施不当等都会引起起皮、起砂、空鼓等问题。

1.2质量控制措施

（1）使用经过证明的高效高性能复合材料，其黏结力、抗压、折、渗等性能均需要达到修复的要求，具有耐磨、无收缩、无老化等特性，而且早期强度高、凝固快，可满足刚性跑道道面快速修补的需要。（2）在面层修补之前，要先清理掉老基面上的灰尘、油脂、松散颗粒等，并在需要的时候进行凿毛、铣刨，然后用水浸泡基面，但不得留下明水。（3）严格按照所需的混合比例进行搅拌，搅拌时间、刮擦时间均满足产品的规定。（4）表面修复完毕后，可以进行喷水保养，水压要合适，以免水冲掉表层的泥浆，从而影响到混凝土的强度；在空气干燥、温度高的情况下，采用覆盖式养护，在3～4小时内，将剩余物料撤离，并开启通航。

2裂缝处理

2.1病害类型

（1）横向裂缝。横向裂缝是在道面上产生的裂缝。机场沥青跑道出现横向裂缝的原因有三：一是基层与面层不同性质的材料收缩程度不同，刚性半刚性基层比沥青道面大，导致基层底层面板横缝附近的沥青出现裂缝；二是由于冬季气温的下降，导致道面硬化、收缩，在沥青道面的拉伸应力大于拉伸强度时，道面产生由上向下的裂缝；三是在旧混凝土道面上铺设沥青面层，往往在接缝部位出现横向裂缝。

（2）疲劳断裂或龟裂。裂缝是由飞机载荷引起的疲劳应力作用引起的，在道面上产生不规则的裂缝，这些裂缝互相交织，从而导致道面产生多个多角形的小块。裂缝多发生在基础板的交界处，这是由于飞机载荷的频繁作用，以及由于飞机的载荷过大导致道面压力增加而产生的疲劳断裂或龟裂问题。

2.2处理方法

（1）雾封层和还原剂雾封层。雾封层是将乳化沥青、改性乳化沥青或还原剂喷于沥青道面，具有封堵道面裂缝、微细裂缝、修补道面老化、提高道面外观等功能。还原剂封层具有渗透性，能渗入道面表面一定的深度，同时还能够对已老化的沥青起到“再生”的效果，并且在一定程度上恢复沥青的特性。

（2）裂缝填封。在夏季出现的所有或大多数能修复的小裂缝，可以不进行修复。对于在高温天气下无法修复的小裂缝，应采取措施，以控制裂缝的进一步扩展，避免造成道面过早损坏，从而降低道面的利用率。

（3）稀浆封层和微表处。乳化沥青稀浆封层是以适量的碎石、砂粉、乳化沥青、外加剂、水，按照一定的比例搅拌，制成具有流动性的乳化沥青混合料，并将其均匀地铺在道面上，即SSC。由于這种乳化沥青混合料具有黏稠、铺砌厚度小于3cm的特点，可以快速修复磨损、老化、裂缝、光滑、松散等道面损伤，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善道面性能的封层效果。它可以有效地改善道面的质量，但不能提升整体的结构承载力。而微表面处理技术则是在稀浆密封技术的基础上进行改进和发展的一种薄层覆盖工艺。其主要区别在于，采用高分子改性后的乳化沥青具有良好的抗老性、高温稳定性和低温抗裂性，从而改善道面的使用性能，延长道面的使用寿命。

（4）砂封面。砂封层仅用于油污道面的处理，施工时要在炎热的夏季进行。其具体做法是：在仅有少量油污的地区，可用3～5mm的清洁砂，然后用压路机进行碾压；对于含油量大的地区，可以先撒5～10mm的小颗粒，然后用压路机进行碾压。在碾压完毕后，剩余的浮渣（砂）需要清理、回收。

（5）铣刨平整。铣削平整主要是为了解决车辙、拥包等问题，同时还可以处理磨削类的问题。针对道面坑道和道面破损的具体状况，对修复范围和深度进行分析，并采取相应的技术措施。

（6）挖补。坑槽、网裂、轮辙等局部破损修补。

（7）薄层罩面。薄层罩面是一种常用的预防性养护技术。即在原道面上再加一层热沥青混合料，加铺1.5～2.5厘米厚的道面，称之为超薄罩面；再加一层约4cm厚的盖板，叫做薄层罩面。薄层罩面的作用是消除道面的破坏，恢复道面的平整度，改善道面的防水、平整度、抗滑性等性能。

2.3预防措施

2.3.1原材料质量控制

2.3.1.1沥青

沥青是影响沥青混合料性能的关键物质。所以在选用沥青的时候，除了要考虑其本身的质量，还要考虑其对当地的气候和温度的适应性，同时要考虑到冬天的抗裂性和夏天的塑变性。

2.3.1.2集料

（1）粗骨料选择碱性石粉，其功能是利用颗粒之间的嵌合作用，使其保持稳定，并利用自身的摩擦力抵御位移。沥青混凝土的形态及表面结构对其稳定性有较大的影响，因此在选用粗集料时应严格遵循其工艺要求。也就是需要控制压碎值、磨耗值、磨光值、吸水率、黏附性、针扁状粒子的含量。（2）细骨料的选择应该是从石灰石中粉碎出来的石粉或机制砂，尽量不要用天然的。通过提高沥青混合料的粒间嵌锁效应，减小粗集料之间的空隙，提高沥青混合料的稳定性。

2.3.1.3矿粉（填料）

在选用填料时，需要注意是否满足密度、亲水性、含水量、细度等指标以及能否提高沥青与骨料之间的结合。通常采用研磨干净的石灰石粉末，严禁再用。

2.3.1.4外加剂

选择适当的掺拌剂，以改善其耐高温、耐低温性能。近年来，在沥青混合料中加入各种改性剂后，其温度稳定性、耐老化性能提高，并相应地提高沥青的抗裂性和抗车辙性能。车辙剂、高模量剂、温拌剂等使用最多。

2.3.2施工质量控制

（1）对沥青混凝土配比的设计进行严格的控制，在生产中，在原料的改变、马歇尔试验等工艺参数不能满足要求的情况下，应适时进行配比的调整。（2）选用高品质的机械，并进行合理的配置。（3）选用具有良好职业素养的管理者和工程人员。（4）编制和完善施工计划，并在试验段施工中认真总结和优化施工工艺。（5）沥青拌合与输送的控制，在拌和时应从拌和料级配、沥青用量、搅拌温度、搅拌时间等多个方面进行全面的控制，以改善沥青拌和的效果。同时为了有效避免沥青混凝土的温度下降，在运输时应对其进行适当的覆盖。（6）按道面宽度、横坡、摊铺机的特性等因素，对铺面宽度进行摊铺控制。在确定铺展宽度时，可以使用多个铺路机作为梯形，并尽可能地减小纵向接缝，以实现一次铺装。（7）对沥青拌和料的压制，按试验段规定的碾压方式和工艺进行压实，压实分为初压、复压和终压三个阶段。（8）对施工缝进行处理，严格确保施工缝合线的质量。（9）在低温大风天气施工中，避免使用沥青混难题，避免在雨天施工。在下雨前，需要严格确保下层表面的干燥和清洁。

2.3.3合理使用、维护

2.3.3.1日常检查与维护

机场沥青道面建成并投入使用后，每天都要进行安全巡查，特别是飞机着陆区、起跑加速带、调头坪、滑行道等易发生质量问题的部位。

2.3.3.2合理使用

（1）在夏季，当道面温度高于50℃时，需要进行喷水冷却。（2）在调头过程中，应严格遵守调头平引线，不得以一方车轮为中心，原地旋转，以免磨去沥青道面上的粗料，造成坑槽。（3）除防吹坪区以外，飞机不得在停机状态下大功率地运行引擎，以免因高温废气吹入沥青道面。（4）在沥青道表面进行加油、维修时，应采取措施防止燃油污染道面。

3换板修复

在长期使用中，由于受到飞机降落撞击，导致道面出现破碎现象。这种类型的板块断裂通常会在非角隅区出现横穿板厚度的纵横交错裂缝，使板块形成4个以上的碎片，使其承载能力大为下降，对飞机的起降安全构成极大威胁，因此需要对其进行更换。

3.1病害成因

（1）混凝土强度达不到设计指标。混凝土板在使用初期，因混凝土材质和施工工艺不规范，导致其强度达不到设计标准，这将使得道板在使用早期出现裂缝。（2）混凝土的耐用性较差。在长时间的轮荷载、天气等条件下，道面结构在长时间的重复作用下，会发生整体或局部的疲劳破坏和塑性变形，其原因是混凝土的耐久性达不到设计要求。（3）基础材料的强度不足。基层是道面结构的承重部位，它的作用是承载道面的垂直载荷，它把道面上的荷载分散到垫层或地基上，从而造成地基的强度、刚度不达标，不能满足水稳性和抗冻性，进而将造成道面出现损害问题。

3.2施工控制

整板更换快速维修的道面板块处于飞机起降作业的直接载荷作用区，其施工质量是影响项目成功与否和使用寿命的关键。换板修复与普通混凝土跑道道面施工有较大的不同，对施工的各个环节都要进行严格的控制。

3.2.1道面破拆

为了不影响周围的普通板块，在拆除之前，需要将破坏的板块进行全面的切割，切口的位置与板的边缘不小于20cm。对断裂较小的板块，可以在板中点增设切缝。而为了提高爆破的效果，首先，采用破碎锤对分段完毕后要替换的钢板进行全厚度的破拆。其次，从中心到四个方向依次打开，在边缘处用手工的风镐进行凿孔。在拆除道面时，应注意保持企口的完整性，并尽可能地保持现有的拉杆和传力杆，以确保浇筑后的整体。

3.2.2基層处理

清理完整块后，要及时清理基层。清洁完毕后，将原道面和基础用清水彻底打湿，再用高分子黏结剂均匀涂抹，基层视情况进行处理：

（1）基层结构完好，表面坚硬，没有松散的颗粒；不作任何处理，先将道面基层清理干净，然后铺上隔离土工织物，灌人道面混凝土。（2）上层基层疏松、无硬化、下层良好；挖深5～8cm，用隔离土工布隔断或挖掉所有的疏松基层，再填补混凝土稳定碎石。（3）上层基层疏松、不硬化。上下两层均开挖，并更换混凝土稳定碎石。（4）上层基层存在裂缝、土壤疏松以及土壤中含有地下水。上下两层均开挖并超开挖，设置30cm厚度的级配碎石滤水层，并在道板内加一层钢筋网和传力杆虚缝。

3.2.3混合料拌和与浇筑

快干混凝土凝固速度较快，需要在搅拌、浇筑、抹面、拉毛等所有过程中迅速完成。为了提高工作效率，节约时间，期间需要使用的是整体搅拌车。与传统的分离式搅拌器相比，整体搅拌效率更高，使用时间更短，品质更好，可以有效地降低原料、混合料的跑、漏问题出现概率，并能有效地控制场地内的异物（FOD），搅拌物料直接出料到道槽区，在10℃以下浇注。用浇筑容器缓慢均匀地浇筑，并及时进行振捣，防止出现空鼓现象，浇注完毕后，迅速平整道面，并进行脱毛。

3.2.4养生和开放

混凝土浇筑后，短期内会有大量的水化热量被集中排放。为了防止新浇筑的混凝土出现表面裂缝、起皮问题，期间可以采用喷头连续喷洒的方式，使其保持干燥状态，直到强度满足要求。养生的时间一般是3个小时。为了保证新浇筑的混凝土强度可以经受住飞机的载荷，在起航之前，采用混凝土强度回弹仪对其进行强度试验。根据结构强度和预应力试样的强度测试结果，确定是否终止施工，并打开跑道。

3.2.5切缝、刻槽和灌缝

为了减少跑道占用时间，已修补的道面面板可以在第二天封闭期间进行切口，使板块恢复原来的收缩状态。同时为了改善道面的抗滑性和恢复摩擦系数，在切割后进行刻槽，及时用填缝剂填入板缝，使黏合剂充满，使其稍低于道面的“U”型。

结语

由于我国早期的刚性跑道长期使用，已无法适应日益增加的飞机起降和训练需求，因此，及时修复跑道是机场运营的一项日常工作，如何及时、恰当地选择合适的养护措施，需要建立一套科学的评估体系，这也是今后跑道维护工作中需要总结和提炼的一个重要环节。本文主要以新津机场为例，以飞行培训为基础，结合其他通航飞行的特点，从罩面修复、裂缝修复、换板修复三个方面，对各种病害的成因进行分析，并对维修方法、质量管理等问题作了简单的探讨。

作者简介：孙田（1987— ），男，汉族，四川成都人，本科，助理工程师，研究方向：工程管理。