机场道面快速修复技术的研究

机场道面快速修复技术的研究

道面是机场飞行区最主要的基础设施，承担着飞机起降、滑行和停放等重要任务，是机场功能得以充分发挥的基本平台。但是，由于荷载因素和环境因素的反复作用，道面结构在使用过程中会逐渐产生损坏，如水泥混凝土道面的各种断裂、板体破碎、接缝破碎、填缝料损坏、坑洞、修补损坏等，沥青混凝土道面的松散、裂缝、轮辙、坑洞、沉陷等。机场道面的有些损坏主要影响道面的服务性能，而有些损坏则直接对飞机的飞行安全构成威胁，其后果要比普通公路或城市道路的路面损坏严重得多，因此必须得到及时修复。机场道面的修复时间，不仅受到修复材料强度发展的影响，还受到施工工艺和设备的限制。对于水泥混凝土道面修复，由于混凝土材料的凝结硬化需要很长的时间，修复工作往往不得不中断航班甚至关闭机场的损坏区域；有时为了减少航班延误，混凝土强度未达到要求就开放交通，结果导致道面重复损坏，浪费材料、人力。对于沥青混凝土道面修复，虽然混合料在摊铺压实后可在较短时间内形成强度，但混合料的拌制、摊铺、压实均对温度有严格的要求，在施工过程中难以控制，对于现场操作则更是费力费时。同时，道面修复施工时一些工序也需花费较长时间，如破损水泥混凝土的凿除清理，旧沥青混凝土的铣刨以及新混合料的摊铺、压实等。另外，机场道面在日常运行中的损坏往往是局部小范围的，修补时施工作业面狭小，大型施工设备难以发挥效用。因此，机场道面的损坏修复常常需要很长的时间，严重影响了机场的正常运行。我国现有民用机场140多个，大多数已运行多年，道面损坏时有发生，且绝大多数机场仅有一条跑道，一旦跑道道面出现严重损坏，往往不得不推延航班甚至关闭机场，从而造成巨大的经济损失和不良的社会影响。然而，从目前我国机场道面的快速修复技术来看，无论对于水泥混凝土道面还是沥青混凝土道面，在修复材料、装备、工艺等方面都存在诸多不足之处，难以满足机场持续增长的航空运输对道面快速修复的技术要求。以上海虹桥国际机场为例，现有跑道为沥青混凝土道面，滑行道、机坪为水泥混凝土道面。仅在2002年，跑道发生无明显预兆的突发性损坏5次，主要是沥青混凝土的松散、坑槽，损坏面积均小于1m2，损坏位置位于跑道中线两侧2～6m范围内，损坏发生时间集中在夏季高温和雨天。跑道预先检查出的破损隐患达14 次，主要是沥青混凝土的松散、坑槽、拥包，破损位置多靠近裂缝、沉陷或轮辙处，且几乎每月都有发生，修复面积大多在5m2左右。虹桥国际机场对于跑道突发性损坏的抢修，采用的是香港“安固补路通”和国产“科宁”冷铺沥青混合料作应急性处理，由于修复材料性能上的缺陷，修复后的道面往往只能维持很短的时间而又重新损

坏，特别是在雨天仅能维持1～2小时，且修复道面的使用性能还不能达到预期的效果。维修时采用全厚度修补，操作流程包括铣刨、洒油、摊铺、碾压等。目前的维修设备主要有铣刨机和压路机，但现有铣刨机规格偏小，一般维修时均需铣刨多次，这样会造成坑槽底部不平整，致使摊铺不均匀；全厚度修补厚度约26cm，按常规至少应分三层碾压，而大部分维修坑槽均小于压路机压轮的工作宽度，压路机无法进入坑槽进行碾压，因此，20cm以上厚度的沥青混合料难以一次碾压密实，且摊铺时大多由人工控制松铺系数，时间一长，在新旧沥青混凝土结合界面易形成高差，造成结合面开裂，修补重新损坏率较高。另一方面，由于目前所用压路机、铣刨机移动速度慢，缺少小型、机动性强的抢修设备，造成抢修耗时长。对于日常维修，主要采用普通热拌热铺沥青混合料。沥青混合料的拌制工作在加热的自制铁板上由人工控制完成，故拌和时的温度、集料级配、沥青用量等很难控制，拌和均匀性也难以保证，这些都造成修补沥青混凝土的性能不佳，影响了道面修补质量。国内目前沥青混凝土道面的修补工作几乎全部由手工操作完成[1]，缺少合理的施工工艺及配套的机械设备，且仅凭经验来控制施工质量。国外修复材料虽然性能较好，修复技术也相对比较成熟，但因其成本较高（价格为普通热拌沥青混合料的10～20倍），影响了大范围的推广使用。虹桥国际机场水泥混凝土道面的应急性抢修，常采用填铺热拌沥青混合料作为临时性处理措施，虽然能够快速恢复道面的使用性能，但缺点明显，如沥青混凝土与水泥混凝土的模量相差大，两者相容性不好，外观不协调。而对于较大面积的破损，常采用快硬早强混凝土或普通混凝土修复。若采用快硬早强水泥混凝土进行修复，虽然可在夜间航班间歇这一相对较长的时间内完成，其强度在次日通航前也基本能达到要求，但由于大多数早强水泥水化反应速度过快，水化热过高，在混凝土养护时就常常出现裂缝。若采用普通水泥混凝土进行修复，由于养生所需时间长，只能关闭损坏区域进行修复。相对于沥青混凝土道面，水泥混凝土道面修复工序更加复杂，特别是破损混凝土的凿除、清理，边角的接缝处理等相当困难，往往占用了大部分的修复时间。因此，对水泥混凝土道面的修复设备提出了更高的要求。根据以上分析，无论从虹桥国际机场自身维护需要来看，还是从我国民用机场运行管理的需求而言，迫切需要研究和探索机场道面安全、可靠、经济的快速修复技术，以充分保障机场道面的服务功能。基于上述背景，上海市科学技术委员会于2002年确立了科技攻关项目“机场道面快速修复技术”，由同济大学和上海机场（集团）有限公司共同承担。本项目针对机场道面的特点及其对快速修复技术的现实需求，以虹桥国际机场为依托，在参考借鉴已有研究成果的基础上，从材料、工艺、设备等方面，通过室内试验和工程实践，

对沥青混凝土道面和水泥混凝土道面的快速修复技术进行系统研究，以期为我国民用机场道面的快速修复提供可靠、科学的依据。