民用機場跑道道面檢測與評價體系研究

吳志心 茹小磊

(1.西部機場集團有限公司機場建設指揮部，陜西 咸陽 712035； 2.長安大學公路學院,陜西 西安 710064)

民用機場跑道道面檢測與評價體系研究

吳志心1茹小磊2

(1.西部機場集團有限公司機場建設指揮部，陜西 咸陽 712035； 2.長安大學公路學院,陜西 西安 710064)

根據機場跑道道面特性，選取相關評價指數及計算方法，制定了指數基礎數據的檢測方法，提出了適用于民用機場飛行區道面的綜合評價體系，以西安咸陽國際機場為例進行了驗證，結果表明：該評價體系較全面覆蓋了道面使用的各類特性，能充分反映跑道道面的性能。

機場跑道，評價指數，檢測方法，評價體系

0 引言

近年來，隨著民用機場航空業務量的迅速發展，飛機起降架次的不斷增加，對跑道的使用頻率越來越高，造成跑道破損情況不斷加重，已嚴重威脅到飛行安全[1-4]。為了充分了解機場飛行區道面的表面狀況、承載能力等情況，保證飛機起降作業質量，需要及時對機場飛行區道面進行全面檢測，并對檢測效果做出評價，為后續的道面改建提供依據[5-7]。本文根據機場跑道面特性，選取相關評價指數及計算方法，制定指數基礎數據的檢測方法，提出適用于民用機場飛行區道面的綜合評價體系。

1 評價指數選取及計算方法

1.1 道面表面指數PCI

道面表面指數PCI指路面結構保持完好的程度，是路面破損狀況物理性能最直接的表現和反映。

1.2 國際平整度指數IRI

國際平整度指數：檢測車輛以較高的速度行駛，在一定行駛距離內車身懸掛系統的累計位移量與行駛距離之比，單位為m/km。

1.3 沖擊勁度模量ISM

沖擊勁度模量反映道面和基礎對飛機運行的綜合支撐作用的指數，以落錘式彎沉儀加荷重量除以彎沉值得出。

1.4 傳荷能力及脫空情況

1)傳荷能力系數LTE5：是評價水泥混凝土道面板接縫傳荷能力的一種參數。按下式計算：

LTE5=Dunload/Dload

(1)

其中，LTE5為傳荷能力系數，%；Dunload為未受荷板距離接縫15 cm位置處傳感器的實測彎沉,μm；Dload為受荷板距離接縫15 cm位置處傳感器的實測彎沉,μm。

2)約束系數b：指負載盤周圍板對負載盤下板塊的約束作用。按下式計算：

b=0.5+0.5×LTE5

(2)

其中，b為約束系數；LTE5為傳荷能力系數。

3)原始脫空系數t：反映水泥混凝土道面板底與基礎間脫空情況的一種參數。按下式計算：

t=D02/D01

(3)

其中，t為原始脫空系數；D02為板邊測點的承載板中心彎沉；D01為板中測點的承載板中心彎沉。

4)脫空系數T：評價板邊、板中彎沉的變化以及接縫傳荷能力，是判別板底是否脫空的有效參數。可按下式計算：

T=b×t

(4)

一般T<1.5為不脫空；1.53為板脫空較嚴重。

1.5 ACN-PCN法通報道面強度

ACN-PCN法是指飛機等級序號—道面等級序號法。ACN表示飛機在規定的標準地基強度的道面上的相對影響序號。PCN表示運行次數不受限制的道面承載強度的序號。當飛機的ACN不大于道面的PCN時，表明這種飛機可在該道面上不受限制地運行。通過道面鉆件劈裂抗拉試驗計算混凝土抗折強度和抗彎彈性模量,結合FWD測試反算基層頂面反應模量K來計算PCN。

1.6 道面結構剩余壽命

道面結構剩余壽命是一個結構性評價指數，指道面“耗盡”其疲勞壽命的時間，以“年”來表示。一般以土基的綜合反應模量K、各層基礎厚度和彈性模量、水泥混凝土抗折強度和抗彎拉模量、機場現有機型組合和飛行架次以及未來增長趨勢等參數來計算。

2 評價指數基礎數據檢測

針對選取的評價指數，結合規范要求，制訂了基礎數據檢測方法及步驟：

1)搜集整理機場飛行區建設、維護的資料。

2)采用目視調查的方法對道面表面的破損情況進行分類統計，以計算道面表面狀況指數PCI(Pavement Condition Index)。

3)采用平整度儀對道面平整度進行測定，計算國際平整度指數IRI。

4)采用落錘式彎沉儀無損檢測的方式測定道面彎沉響應以評價道面的整體結構強度。

5)采用探地雷達對道面結構層狀況進行檢測及評價。

6)采用鉆芯取樣和試件劈裂抗拉強度試驗方法，計算水泥混凝土的抗折強度和回彈模量，驗證水泥混凝土板的厚度，并觀察道面板下基層的狀況。

3 道面綜合評價體系構建及應用

3.1 道面綜合評價體系構建

機場道面綜合評價體系如圖1所示。

3.2 機場概況

西安咸陽國際機場位于西安市西北、咸陽市東北方向，占地564 hm2，基準高程為480 m，飛行區指標為4E。機場候機樓面積逾10萬m2，跑道長度為3 000 m，可滿足客機747-400以下、貨機A124以下機型起降。至2015年4月1日，西安咸陽機場已安全運營23年。同時隨著西安咸陽機場航空業務量的迅速發展，飛機起降架次的不斷增加，飛行區道面已出現了一定程度的損壞。

3.3 機場道面檢測與評價結果

1)目視調查結果表明：跑道和平滑道面整體狀況良好，沒有發現結構性破壞。以跑道為例,樣本單元自跑道西端起每50 m選取一個，并沿跑道中心線南北兩側交替式選取。每個樣本單元共抽取20塊道面板作為PCI調查的基本數據，綜合評定結果85

2)在70 km/h的勻速狀態下，利用平整度儀測定跑道中心線兩側第一或第二幅板的平整度，并換算成國際平整度指數，結果如圖2所示。跑道和平滑現有的平整度狀況一般，評定等級均為“中”。

3)跑道選取2條測線，分別沿道面中心線北側第一幅板(1點/20 m)和南側第二幅板(1點/40 m)進行測試，測試方向由西向東進行，結果如圖3所示。跑道ISM值兩端高，約為900 kN/mm，中間低，約為760 kN/mm。

4)采用落錘式彎沉儀對每一塊測板進行脫空測試與分析，結果如圖4所示。跑道兩端附近存在輕度或中度脫空，傳荷能力相對較差，其余部分不存在脫空且傳荷能力良好。

5)跑道道面水泥混凝土的抗彎拉強度代表值4.76 MPa，彎拉彈性模量代表值為3.4×104MPa。

6)跑道厚度檢測部分結果及數據匯總如圖5，圖6所示。雷達檢測的結果與資料調查及彎沉測試結果分析基本一致。

7)以2013年為基準年對西安咸陽機場跑道道面結構剩余壽命進行預估，由于跑道端為主要承載區，故僅對跑道端進行剩余壽命預估，結果如表1所示。建議跑道通報PCN為PCN57/R/B/W/T(跑道端)；跑道結構剩余壽命約為2年～3年，跑道道面已接近設計使用年限。

表1 跑道端剩余壽命預估

分段/m西—東0～50005號2700～280023號2800～300023號剩余壽命/年1．72．62．3

4 結語

本文構建的機場跑道面綜合評價體系，較全面地覆蓋了道路利用的各類特征，并針對體系中的每項指數制定了基礎數據的檢測方法，使評價體系能有效應用于實際，為機場工程建設人員充分了解機場跑道道面的性能以及必要的道路改建提供了可靠的參考依據。

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Research on pavement detection and evaluation system of civil airport runway

Wu Zhixin1Ru Xiaolei2

(1.TheAirportConstructionHeadquarters,WesternAirportGroupLimitedCompany,Xianyang712035,China; 2.HighwayCollege,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China)

According to the pavement characteristics of airport runway, this paper selected related evaluation index and calculation method, developed the detection method of index foundation data, proposed the comprehensive evaluation system suitable for civil airport flying area pavement, taking the Xi’an Xianyang International Airport as an example made validation, the results showed that: the evaluation system more comprehensive coverage of each characteristics of pavement use, could fully reflect the runway pavement performance.

airport runway, evaluation index, detection method, evaluation system

2015-04-30

吳志心(1978- )，男，碩士，工程師； 茹小磊(1989- )，男，在讀碩士

1009-6825(2015)16-0167-03

V351.11

A