大連機(jī)場(chǎng)滑行道病害化學(xué)注漿處治研究

周仙奕

(大連國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司 大連 116033)

目前，從注漿材料劃分，道面基礎(chǔ)注漿主要分為水泥注漿和高聚物注漿[1]2種注漿方案，兩者均能滿足在不停航情況下道面基礎(chǔ)注漿的要求。其中水泥注漿作為消除道面基礎(chǔ)脫空的手段在公路或機(jī)場(chǎng)道面中已使用超過20年，在設(shè)計(jì)和施工方面都積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)[2]。高聚物注漿自2005年以后引入國(guó)內(nèi)，首先在公路路面進(jìn)行了嘗試，目前該技術(shù)在公路上的應(yīng)用已基本成熟，相比而言，從施工安全性能及道面的長(zhǎng)期性能來看高聚物注漿更為優(yōu)越[3-4]。

本研究針對(duì)大連國(guó)際機(jī)場(chǎng)道面病害進(jìn)行了化學(xué)注漿處理，并且依據(jù)實(shí)體工程分析了化學(xué)注漿對(duì)機(jī)場(chǎng)滑行道病害處治效果的影響。

1 滑行道病害概述

D快速出口滑行道(以下簡(jiǎn)稱D快滑)作為機(jī)場(chǎng)主降方向唯一的快速出口滑行道，承擔(dān)了大連機(jī)場(chǎng)絕大多數(shù)起降跑道飛機(jī)的荷載。近年來，隨著機(jī)場(chǎng)航班量的不斷增長(zhǎng)，D快滑道面陸續(xù)出現(xiàn)了多處沉陷和裂縫，且損壞程度逐步加劇。2014年，大連機(jī)場(chǎng)通過道面檢測(cè)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)70%以上檢測(cè)部位的沖擊勁度模量ISM值低于600 kN/mm，直接反映出道面承載能力較差，且D快滑所測(cè)部位ISM值較其他滑行道離差最大，說明道面基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳。隨后的鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)道面碾壓混凝土層完好性較差，表明基礎(chǔ)損壞是導(dǎo)致道面性能下降的主要原因，因此，機(jī)場(chǎng)決定對(duì)D快滑進(jìn)行道面基礎(chǔ)加固補(bǔ)強(qiáng)。

2 化學(xué)注漿加固原理

在大連國(guó)際機(jī)場(chǎng)D快滑維護(hù)中，擬采用的化學(xué)注漿技術(shù)選用高分子聚合物作為注漿材料。其基本原理是按照一定配比，向機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)中注射多組份高分子聚合物材料。材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并形成泡沫狀固體。材料在膨脹固化過程中，可以快速填充空隙，并向周圍介質(zhì)施加膨脹壓力，使周圍松軟結(jié)構(gòu)或路基得到擠密、壓實(shí)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，達(dá)到填充脫空、加固結(jié)構(gòu)、排水防滲等目的[5]。

3 注漿處治方案

3.1 方案比選

民用機(jī)場(chǎng)道面基礎(chǔ)加固通常采取水泥注漿的方法，但是水泥注漿壓力較大，砂漿含水量高、流動(dòng)性強(qiáng)，D快滑為瀝青混凝土道面并且碾壓混凝土層已不密實(shí)，水泥注漿操作很容易發(fā)生串漿，造成瀝青混凝土面層頂起，在不停航施工的條件下，會(huì)直接影響機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行。為了避免施工衍生破壞的發(fā)生，大連機(jī)場(chǎng)決定嘗試注漿壓力較小且漿液流動(dòng)范圍可控的化學(xué)注漿的方式對(duì)D快滑基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

考慮到機(jī)場(chǎng)道面施工的特殊性，2016年4月，大連機(jī)場(chǎng)選取了一塊與D快滑結(jié)構(gòu)相似的未開放使用道面進(jìn)行了化學(xué)注漿實(shí)驗(yàn)，以便確定注漿壓力、注漿流量等有關(guān)施工參數(shù)，檢驗(yàn)化學(xué)注漿對(duì)瀝青道面是否具有破壞性，通過驗(yàn)證，該化學(xué)注漿方案對(duì)機(jī)場(chǎng)道面病害具有良好的處治效果。

3.2 化學(xué)注漿方案

1) 注漿范圍。注漿平面范圍覆蓋D快滑邊線內(nèi)全部區(qū)域，總面積8 311.46 m2。注漿總量為31 650.1 L，注漿深度至山皮石墊層下5 cm。

2) 實(shí)施時(shí)間。化學(xué)注漿工程從2016年9月20日-10月15日，期間施工工藝調(diào)整停工2 d，共施工24 d。由于機(jī)場(chǎng)D快滑不可中斷運(yùn)行，因此，注漿實(shí)施時(shí)間限制在凌晨01:00～05:30。

3) 注漿材料。采用非水溶性聚氨酯類材料，分為A/B料，其中A料為含有催化劑的發(fā)泡劑，B料為聚氨酯材料，按照膨脹率最佳的1∶1配比進(jìn)行混合。材料膨脹后抗壓強(qiáng)度大于0.7 MPa、抗拉強(qiáng)度大于0.8 MPa、剪切強(qiáng)度大于0.5 MPa、容積吸水率小于0.1%，發(fā)生反應(yīng)時(shí)間10～20 s。

4) 注漿孔位布置。注漿孔在D快滑總體均勻分布，孔間橫縱間距1.2 m。部分局部避讓嵌入式燈具電纜及道面裂縫。注漿孔總計(jì)6 710個(gè)。

4 加固效果評(píng)價(jià)

4.1 檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)

1) 檢測(cè)方法。采用落錘式彎沉儀無損檢測(cè)的方式測(cè)定道面彎沉響應(yīng)以評(píng)價(jià)道面的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。采用MALA探地雷達(dá)對(duì)病害區(qū)道面結(jié)構(gòu)層狀況進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)價(jià)。

2) 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。注漿工程主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目為基礎(chǔ)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，沖擊勁度模量ISM值是FWD設(shè)備所得到的最直接的數(shù)據(jù)，ISM值提高，表明道面基礎(chǔ)強(qiáng)度得到提升；ISM值分布均勻，表明基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。此次工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為注漿區(qū)域檢測(cè)頻率不低于施工面積5%，ISM值不低于550 kN/mm的條件下彎沉檢測(cè)合格率應(yīng)達(dá)到95%以上，且不合格點(diǎn)的最低值不得低于450 kN/mm[6]。

4.2 注漿前后彎沉檢測(cè)分析

采用落錘式彎沉儀無損檢測(cè)的方式分別測(cè)定D快滑本側(cè)距滑行引導(dǎo)線3 m測(cè)線、D快滑東側(cè)距滑行引導(dǎo)線3 m測(cè)線、D快滑西側(cè)距滑行引導(dǎo)線6 m測(cè)線及D快滑東側(cè)距滑行引導(dǎo)線6 m測(cè)線(以下簡(jiǎn)稱D-F-W3，D-F-E3，D-F-W6，D-F-E6)道面彎沉，來評(píng)價(jià)道面及基礎(chǔ)的強(qiáng)度[7-8]。檢測(cè)結(jié)果見圖1。

圖1 注漿前后ISM值對(duì)比分析圖

由圖1可見，D快滑化學(xué)注漿加固后，其ISM均值均得到顯著提高，道面注漿后D快滑道面承載能力明顯提高。

注漿后D快滑道面承載力更加均勻，4條測(cè)線ISM<450 kN/m的測(cè)點(diǎn)數(shù)量有了較為明顯的降低。

4.3 注漿前后雷達(dá)檢測(cè)分析

采用MALA探地雷達(dá)對(duì)D快滑西側(cè)距滑行引導(dǎo)線3 m測(cè)線、D快滑東側(cè)距滑行引導(dǎo)線3 m測(cè)線及D快滑東側(cè)距滑行引導(dǎo)線6 m測(cè)線(以下簡(jiǎn)稱D-R-W3，D-R-E3，D-R-E6)道面結(jié)構(gòu)層狀況進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果見圖2～4。

圖2 D-R-W3(0～50)測(cè)線雷達(dá)圖像對(duì)比

圖3 D-R-E3(100～150)測(cè)線雷達(dá)圖像對(duì)比

圖4 D-R-E6(0～50)測(cè)線雷達(dá)圖像對(duì)比

由圖2～圖4可見，D快滑注漿前道面結(jié)構(gòu)材料比較松散，道面雷達(dá)信號(hào)多處出現(xiàn)局部震蕩的情況。注漿后絕大部分區(qū)域道面結(jié)構(gòu)材料密實(shí)性較好，道面雷達(dá)信號(hào)連續(xù)性較好。說明注漿后的道面結(jié)構(gòu)材料比注漿前更密實(shí)、更均勻。

5 結(jié)語

1) 化學(xué)注漿材料發(fā)生反應(yīng)后迅速膨脹，擠壓基礎(chǔ)松散部位，有效地填充結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙，與原有基礎(chǔ)材料黏接性良好，從而起到提升道面基礎(chǔ)強(qiáng)度的作用。此次注漿施工后，大連機(jī)場(chǎng)對(duì)D快滑瀝青上面層進(jìn)行了銑刨重鋪，經(jīng)過之后18個(gè)月的跟蹤觀察，截至目前，D快滑道面整體使用狀況良好，尚未出現(xiàn)新增裂縫和沉陷。

2) 化學(xué)注漿過程方便快捷，早期強(qiáng)度較高，并且鉆孔孔徑僅有16 mm，對(duì)道面的創(chuàng)傷很小，封孔后無需進(jìn)行其他處理即可恢復(fù)開放，可以滿足機(jī)場(chǎng)不停航施工的需要，能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效地處治道面內(nèi)部病害。

3) 在注漿施工中，要特別注意對(duì)套管完好性的檢查。如果套管材質(zhì)不佳或有裂紋，在注漿加壓后會(huì)發(fā)生破損，漿液從套管破損處溢出，不僅無法注入預(yù)期部位，反而很可能會(huì)串入面層與基層之間造成鼓包，損傷道面，所以在下管前仔細(xì)檢查套管非常必要。