注浆加固技术在宁波栎社国际机场道面板底脱空中的应用

注浆加固技术在宁波栎社国际机场道面板底脱空中的应用
发布时间：2021-05-31T13:53:48.963Z 来源：《基层建设》2021年第2期作者：许卿
[导读] 摘要：我国民用航空事业是从小到大逐渐发展起来的，大致经历了5个发展阶段，1977年至2001年是第4阶段，在这个阶段建设投入运营的机场数量众多，服役至今场道不可避免的出现了一些病害，其中板底脱空较为常见，且危害较大，处置该问题迫在眉睫，本文结合工程实践，对注浆加固这一技术在处置机场道面板底脱空进行浅析。

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摘要：我国民用航空事业是从小到大逐渐发展起来的，大致经历了5个发展阶段，1977年至2001年是第4阶段，在这个阶段建设投入运营的机场数量众多，服役至今场道不可避免的出现了一些病害，其中板底脱空较为常见，且危害较大，处置该问题迫在眉睫，本文结合工程实践，对注浆加固这一技术在处置机场道面板底脱空进行浅析。

关键字：道面板底脱空、板块断裂、严重结构性损坏、注浆加固
引言
我国很多机场经过常年累月的运营，不可避免的出现了道面板底脱空，造成了很大的安全隐患，也阻碍了我国民航事业的继续发展，现以宁波栎社国际机场部分道面注浆加固工程为例，针对施工步骤及关键技术加以研究。

一、工程背景及概况
宁波栎社国际机场于1984年11月16日建成，1990年6月30日正式通航，截至目前，民航站坪设45个机位，跑道长3200米，宽45米，已使用了超过30年。

根据《宁波栎社国际机场道面测试与评价报告》调查测试结果，HWD（重锤式落锤弯沉仪）不同荷位弯沉比测试分析结果表明，滑行道和停机坪区域的板底脱空率较高，T区域滑行道总脱空率达到了63.6%。

E联络道脱空率为42.9%，A2停机坪脱空率为37.5%。

板底脱空形成和扩展的影响因素众多，其中诱因是水通道，内因是基层的抗冲刷能力不足，外部作用是在飞机荷载作用下板底滞留水引起的压力。

板底脱空具有加速发展的特点，其损坏程度会不断发展和严重，最终导致板块断裂及其他严重结构性损坏，因此，对板底脱空的处治宜早不宜迟。

部分区域需要进行板底基层注浆，提高基础强度和道面结构承载能力。

本次注浆加固范围的依据为民航华东函【2013】47号批准建设的平行滑行道、联络道及机坪部分区域注浆工程，面积约19827平方米、民航华东函【2016】302号文件批准建设的停机坪部分道面板底托空区域注浆加固工程，面积约30752平方米，计划总工期90日历天。

二、施工步骤及关键技术
1、施工步骤
2、关键技术
2.1浆液拌合及运输
道面基础注浆浆液采用水泥浆，由实验确定的生产配合比为水泥：水：外掺剂＝1：0.55：0.02，水泥标号为42.5，外掺剂型号为SN2，主要作用是减水和快凝，浆液的初凝时间不早于2h，终凝时间不超过3.5h，早强高，12h抗压强度应达到3.5MPa，7天后抗压强度不小于8MPa，28天抗压强度不小于15MPa。

浆液拌合站设置在机场围界内的消防站操场上，配备1个100t水泥罐、1个1t外掺剂罐（SN2），采用电脑全自动计量和记录，由专人控制机器，配备对讲机，与施工现场紧密联系，需要多少拌多少，随拌随用。

浆液拌合后灌入针对此次注浆专门设计制作的浆桶内，该浆桶带有搅拌功能，能够在运输途中及注浆过程中始终保持缓慢不停歇的搅拌，使得浆液均匀，浆液灌装完毕后用牵引车沿不停航施工方案规定的路线，规定的时速（不超过20km/h）的速度牵引至注浆现场，并及时进行注浆，在浆液初凝前完成注浆。

2.2布孔
滑行道、联络道、机坪的道面板功能不同，尺寸也不尽相同，注浆前实地进行勘探，事先了解好板块的尺寸，根据道面板的实际尺寸采用不同的注浆孔布设形式，主要有三种布孔形式，如下图所示：
由于机场运营的特殊性，导致有的区域时无法在施工前先进性实地勘探的，则遵循的原则为：部分板块尺寸与图纸有差异的，或者为了避开已有的各种管线，无法按照方案进行布孔的，则布孔位置可进行局部调整。

注浆施工当天先在道面混凝土板上进行测量，并用自喷漆做出标记，完成布孔工作。

紧接着进入下一步钻孔作业。

2.3钻孔
2.3.1钻孔施工条件
注浆全部在机场飞行区进行，实行不停航施工管理，进行航后施工，这就对钻孔的效率提出了很高的要求，因为不停航施工管理有诸多的限制：包括施工时间的限制、施工设备机具的限制、人员安检的限制、施工场地环保的限制等，导致每天只有23：30-5：30这6个小时可以进行施工，再去除进入飞行区繁琐的安检流程、不停航施工方案规定的线路、车辆行驶的限速、退场前的场地清理直至达到适航恢复要求等，实际施工时间只有4个小时左右，再考虑设备故障，人员配备等意外因素，每天能够确保的施工时间仅为3小时。

2.3.2钻孔设备选型
为了在有限的施工作业时间内，最大限度地多钻孔，故采用钻孔取芯机开孔、手持式凿岩机成孔的方式作业，以提高工作效率，确保钻孔质量。

钻孔取芯机开孔，孔壁圆润光滑，利于堵孔器（即止浆塞）的紧密接触，且体积小、便于移动、无需电源，自带汽油发动机提供动力，只需要少量水便可作业，由1-2人操作。

手持式凿岩机成孔速度快，在用钻孔取芯机开孔后（能满足胶塞的接触面积即可），用手持式凿岩机2～5分钟便可成孔到设计深度。

LSZK-20钻孔取芯机技术参数表
YT28型手持式凿岩机技术参数表
2.3.3钻孔深度
T平行滑行道和A2停机坪区域道面结构层包括38cm水泥混凝土面层、2cm石屑找平层、20cm水泥稳定碎石上基层、20cm水泥稳定碎石下基层，共80cm，注浆钻孔应穿透基层深入土基中10cm，钻孔深度宜为38+2+20+20+10=90cm。

E联络道道面结构层包括36cm水泥混凝土面层、2cm石屑找平层、20cm石灰土碎石上基层、20cm水泥稳定碎石下基层，共78cm。

钻孔深度宜为36+2+20+20+10=88cm。

2.3.4钻孔精度
根据设计要求孔位偏差不大于2cm，入射角度偏差不大于1°。

2.4清孔
用清孔器进行清孔，可确保注浆管的顺利插入且不被残留粉末堵塞，清孔器与空压机连接，利用空压机的高压空气对孔内的泥屑及残渣进行清除，简捷高效，清孔时间不得少于10s。

2.5注浆
2.5.1注浆设备
由于实行不停航施工管理，进行航后施工，导致选择注浆设备要考虑到在有限的施工作业时间内，最大限度地多注浆，还要能方便彻底的离场并尽量不污染道面，为当天施工后的适航恢复工作减轻负担，创造更多的有效施工时间，故采用自己研发的车载式成套注浆设备，以提高工作效率，确保注浆质量、适应不停航施工的诸多限制，有效提高注浆效率。

车载式成套注浆设备包括贮浆罐、搅浆设备、注浆泵、发电机以及注浆参数测试与分析处理系统，该系统有流量计和压力表构成，能够对注浆压力、瞬时流速及流量进行实时监控与自动采集，其中的注浆泵与分浆器相连，分浆器有至少4个注浆出口，经流量传感器及阀门与送浆管连接，分浆器连接注浆参数测试与分析处理系统，送浆管连接注浆花管，注浆管周围有压紧密封装置最大可承受8 MPa压力，还具有分层注浆的功能，该套设备施工灵活、迅速，施工完毕道面不留任何痕迹，非常适用于机场禁区内不停航条件下的注浆加固施工。

2.5.2注浆顺序
由外向内注浆：为避免浆液流失，施工时应先对注浆区域最外缘一块道面板进行注浆，封闭两边，（形成帷幕，至少提前一天完成外围帷幕的注浆）以避免其他位置注浆时出现窜浆，也有利于浆液的挤压密实。

在允许的注浆压力下，注浆方式以每块道面板为一个循环单元，每个循环单元按4孔或5孔同时注浆，注浆自下而上进行，分两阶段注浆，第一阶段先插入花管到钻孔深度注浆，第二阶段拔管提升25～30 cm后进行注浆，使浆液广泛填充于碎石及石屑基层的孔隙或空隙中，使得板底脱空得以密实。

2.5.3注浆量及注浆流量控制
对于单孔注浆量不予控制（只需满足“双控指标”道面抬升量和注浆压力），但外围帷幕单孔注浆量应控制在试验段单孔平均值的两倍以上。

注浆流量控制在7～10L/min，不宜大于15L/min。

2.5.4停止注浆标准
采用道面抬升量和注浆压力“双控指标”，其中道面抬升量为主要控制指标，注浆压力作为参考值。

当道面抬升量超过3mm或注浆压力超过0.8MPa时应停止注浆。

2.5.4.1道面抬升量监测
采用（徕卡DNA03电子水准仪，精度±0.3mm/km）监测道面抬升量，要求每块道面混凝土板的绝对抬高量不大于3mm，相邻道板的相对抬升量不大于2mm。

当单孔抬高量达1～2 mm，整个板块抬高量达到3 mm时，立即停止注浆。

2.5封孔
在注浆结束后立即采用S型机场道面专用水泥进行封孔，填充至注浆孔口，与道面平齐，该封孔材料能在30min内终凝，且干缩性小，6h抗折强度大于5MPa，能够确保机场的正常运营。

三、注浆效果检测
1、钻孔取芯，直观的观察浆液的扩散、固结、填充厚度、基础封水性等指标。

2、对道面进行（重型落锤式弯沉仪）HWD弯沉测试，在注浆前和注浆后两次检测进行对比，分析基础的均匀性是否得到改善、基础强度是否提高，能客观公正地反应注浆效果。

四、结束语
本次道面注浆加固全程为不停航施工，施工时间均为夜间停航后至清晨5：00，经历了开工第一天的生疏无序，再到中后期的各环节配合默契的连续作业，最终实际工期为76天，超前合同工期14天完成了全部注浆施工，业主组织了钻孔取芯及HWD弯沉测试，对比注浆加固前的数据，注浆后有了明显的改善。

各项指标趋于良好，确保了机场的运营安全，也为后期盖被施工仍将采用的注浆加固这一技术提供了实践经验及数据支撑。

参考文献：
[1]MH 5014-2002 《民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范》
[2]MH 5001-2006 《民用机场飞行区技术标准》。