水泥灌浆在机场水泥混凝土道面加固中的应用

水泥灌浆在机场水泥混凝土道面加固中的应用

摘要：本文通过对云南丽江机场水泥混凝土跑道片石基层不停航大面积水泥灌浆加固浆材配比优化、灌浆控制、加固效果测试等成果回顾，总结出适用于水泥混凝土道面加固的施工方法，以便为类似机场跑道、道路碎（砾）石及片石基层水泥灌浆加固工程提供借鉴。

关键词：机场跑道；基层加固；浆液配比；压力灌浆；手持式落锤弯沉仪

引言：

目前我国已经建成近183个民航机场，场道铺筑面积达到了5000多万平方米，其中既有长期使用的老机场，也有新建、改扩建不久的新机场，这些机场绝大部分是水泥混凝土道面，而且大多数机场只有一条跑道。随着城市经济发展水平的提高和旅游业规模的扩大，机场的吞吐量在不断增长，同时随着机型的不断增大，跑道原水泥混凝土道面随着所承受的各种荷载的不断增加其破损程度也越来越严重，甚至出现跑道基层存在一定程度的脱空现象。为了改善机场的飞行条件，提高安全保障性能，在满足机场不停航安全运行要求的前提下，采取不破坏道面结构的注浆加固方法先对跑道基层进行加固，将粒料类基础的刚度提高,稳定性、板体性得到改善,以减少道面不均匀沉降,为跑道沥青混凝土加盖工程提供条件。

一、工程概况

云南丽江机场是云南省第二大支线机场，是云南省重要的支线机场，机场跑道长2500m。丽江机场跑道道面结构为：27cm水泥混凝土道面＋3cm石屑找平层＋30cm水泥稳定碎石土基层，跑道500～2200m范围内道面板边部厚度变为22cm。随着丽江机场客货吞吐量和飞机起降架次的迅速增长以及运行机型的逐渐增大，机场道面出现了掉边、掉角、断板等病害，并且病害区域比较集中，发展迅速。为了了解病害出现的原因，云南机场集团有限责任公司于2006年2月委托中国民航机场建设集团公司科研基地对丽江机场跑道进行了全面检测。通过详细的道面检测发现：丽江机场跑道存在严重的道面基础脱空，相对于目前运行的机型来看道面的承载能力略显不足。根据检测结果，建议应及时对丽江机场跑道道面基础进行灌浆加固，以减缓道面的破坏，提高道面的综合承载能力。

依据科研基地的道面检测结果及建议，云南机场集团有限责任公司及时组织了丽江机场跑道的灌浆试验段工程，灌浆试验段范围：跑道约18000平方米，分别位于自跑道南端（即跑道标牌距离）50～100m、1100～1400m、2400～2450m。并于2007年1月对灌浆试验段进行了道面弯沉检测。试验及检测结果表明：科研基地在第一次检测过程中对丽江机场跑道存在严重脱空的判定是正确的，灌浆试验段取得了良好的灌浆效果。通过灌浆基本消除了道面基础中存在的脱空现象，提高了道面的综合承载能力。灌浆后道面的破损速度明显减缓。在灌浆试验段完成，并取得较好的灌浆的效果后，不停航跑道基层施工的管理制度和措施,

保证了机场的正常营运和飞行安全。

二、灌浆施工技术

机场水泥混凝土灌浆加固的重要意义：在基层与面层之间灌注泥浆，为道面沥青盖被提供条件，即提前解决水泥混凝土道面板下的脱空、断板、基层碎裂等问题，在提高基层刚度、稳定性的同时，提高水泥混凝土道面的承载力。

(一)设备选用

水泥混凝土道面面板的灌浆设备，主要是由压浆泵、灰浆搅拌机、胀卡头、水箱和发电机组等组成。

1、压浆泵的选择

(1)泵的压力：压浆泵的压力应根据灌浆材料的不同，管路的长短等因素来确定。水泥粉煤灰作为灌浆材料，压浆泵的出始压力为1.0Mpa。

(2)输送管的管径：由于输送距离较短，一般输送半径不大于30米，压浆管管径为64mm，排浆管管径为51mm。

(3)输送量：每台压浆机组额定工程量，单幅100m即20块，每班工作有效施压时间按4h计，则压浆机每小时机材料输送量应大于1.5m3,采用3m3/h输送量的压浆泵。

2、灰浆搅拌机的选择

灰浆搅拌机有两种功能，一是灰浆搅拌，二是灰浆储存，且灰浆储存内设有搅拌轴以防止灰浆沉淀离析。该设备主要参数：工作效率6m3/h,搅拌轴转速70转/min。

(1)胀卡头：胀卡头是压浆工作的重要部件，它是压浆管与水泥混凝土板衔接的媒介。胀卡头选用最大外径107mm，内径为38mm。为使压降顺利进行，胀卡头的最小旋紧力矩不得小于120m。

(2)预埋法兰螺帽：用环氧树脂涂在螺帽外侧，埋入已钻好混凝土板孔内，一般可用普通镀锌钢管加工。螺帽长要小于板块厚度，钻孔的孔径要与螺帽外径相匹配，一般为4～5cm。施工时，可将压浆头插入预埋螺帽，旋紧不漏浆即可。

(二)工艺流程

跑道基层大面积灌浆加固的主要工序：施工准备→孔位放样→钻孔→灌浆→封孔→落锤弯沉测试→钻孔取芯。

(三)灌浆前准备

检查压浆泵、发电机组各连接部件是否紧固，供电线路、电器是否工作正常，润滑部位液面是否足够。压浆管路及胀卡头是否完整有效。

彻底排清砂浆搅拌机的积水及残留物。机组水箱、钻孔机水箱是否加满水。

根据各版块的弯沉值和损坏的具体情况，确定需灌浆加固的水泥混凝土板及范围。

(四)放样和钻孔

板间孔位与相邻板孔位均匀布设，每块板5孔，布孔偏差不大于5cm。使用Φ50毫米的钻头钻孔，深度偏差不大于3cm。

施工时派技术人员根据不同板块尺寸在道面板上用粉笔划好点位，再由钻孔人员钻孔，钻孔中对于钻孔钻杆的固定，用自制的脚踏板铁鞋固定，钻孔到一定深度后与钻杆脱离，固定效果良好，操作安全方便，提高了效率。

在不停航的条件下，不能影响第二天的飞机起降正常运行。

钻机自身具备吹孔功能，吹孔时间30秒～60秒，吹净孔底灰渣后，清扫孔口及道面灰渣。

在保证处理效果及其均匀性的前提下，注浆孔的布置应着重考虑以下两个重要因素：一是浆液的有效扩散半径；二是混凝土道面板块的形状和尺寸，应尽可能保证每块道面板各部位受力均匀。

浆钻孔机放置在确定的钻孔位置，开动钻机开关，观察钻头转向无误，并有水流出，方能开始钻孔。

钻孔前确保孔位避开预埋电线或地下管线。为提高灌浆加固效果，钻孔及吹孔均超前1～2d进行。这不仅大大提高钻进工效，利于通孔，同时可避免湿钻造成冲洗液对上基层的湿化。

孔的直径应略大于灌浆的喷咀直径，孔的深度应穿过混凝土板，钻入稳定的基层1～3cm。

用海绵块将钻孔的积水吸出，并用空压机清除板下杂物，形成空脱，以利浆体的分布和粘结。

将胀卡头牢固的安装在钻孔上。

(五)砂浆制备