機場機坪區域排水設計探討

原杰斌

（上海民航新時代機場設計研究院有限公司廣州分公司 廣東廣州 510405）

近年來，我國民航發展迅速，很多機場的旅客吞吐量幾乎每年都是百分之十幾，甚至百分二、三十的增長率。而航空公司飛機數量、運力的增長，是機場吞吐量增長的前提條件，從而也需要機場提供更多的機位、更大的機坪。機坪的布局與航站樓平面密切相關，為了滿足航站樓的功能及外觀需求，機坪平面形態各異，同時，也需要機坪排水設施緊密配合，根據機坪布局以及地勢情況設計機坪排水溝。

機坪上的排水溝，首先應能夠迅速收集機坪的雨水，避免機坪積水過深，影響機坪的正常運行；其次，機坪排水夠還應滿足附近雨水從機坪穿過，匯流到機場排水溝出水口（航站樓通常有部分雨水會匯流到機坪排水溝）。下面，我從機坪排水溝的結構形式、平面布局以及注意事項等方面在這談談機坪排水設計：

1 機坪內排水溝主要的樣式

機坪內排水溝主要結構樣式有箱涵、鑄鐵箅子箱涵、鑄鐵篦子蓋板明溝，鋼筋混凝土蓋板明溝等。不同樣式的排水溝，其功能略有差別，各有利弊。

箱涵：一般是埋在道面底下，對飛機、車輛的滑行無影響，結構安全，但完全沒有收集雨水的功能，只起到過水的作用。

鑄鐵篦子蓋板明溝：就是在排水溝上全線鋪設了鑄鐵箅子，收水能力特別強，但是箅子邊框通常較窄，箅子在飛機或車輛的反復碾壓下，箅子容易跳動，同時，在溫差的應力的作用下，箅子邊上的混凝土溝墻用易破壞。

鑄鐵箅子箱涵：是在箱涵頂面，每隔一段距離（一般為10～20m）設置雨水箅子口，用來收集雨水。其收集雨水的能力比鑄鐵篦子蓋板明溝差。由于箅子口的設置通常會避開飛機以及車輛滑行路線，因此對機坪的運行基本無影響。

鋼筋混凝土蓋板明溝：在鋼筋混凝土蓋板上開下水孔，其收水能力較差，但驕箅子明溝安全，使用時跳車現象沒有箅子明溝嚴重。

2 機坪排水溝的平面布局設計

對于一些小型機場（或進深尺寸較小的機坪），通常只有一排前列式機位，機坪進深（包括機坪滑行通道）一般不到150m，排水溝主要設在機坪外側土面區，既安全，又不影響機坪的使用，造價還比較低。如鄭州機場東南指廊東側機坪外的排水溝（圖1中外側的排水明溝）。

對于一些大型機場，機坪尺寸非常大，如鄭州機場T2航站樓東側機坪，長度達到了1000多米，進深大的位置有300多米，匯水量特別大，這時就需要在機坪中部設置排水溝，滿足機坪雨水收集。如鄭州機場T2航站樓東側機坪有400m寬，需要在機坪中間設置排水溝截水，免機坪積水太深，同時也考慮到該位置飛機進出比較頻繁，如設鑄鐵箅子排水溝，雖然截水功能最好，但對飛機滑行的影響不好，需要經常檢修箅子，并存在一定的安全隱患；通過核算，箅子箱涵也能滿足截水功能，同時還消除了鑄鐵箅子溝的不利因素，綜合比較，該位置設箅子箱涵排水溝更好。如圖1中的箅子箱涵。

大型機場的航站樓一般會設置多條指廊，在兩條指廊之間是港灣式機坪，在該機坪內，需要設置排水溝收集機坪雨水。這時，如地勢設計為機坪中間高兩邊低，則排水溝一般設在機坪與服務車道之間。該位置不受飛機碾壓，車輛也比較少穿越。接下來分析該位置設置什么類型的排水溝，應通過核算匯水量以及水溝的收水能力確定。另外由于水溝離航站樓較近，為了確保航站樓不受機坪積水浸泡，宜對排水溝的收水能力以及水溝斷面有所預留，通常該位置會設置鑄鐵箅子明溝，如鄭州機場的西南指廊與東南指廊之間的排水溝，水溝的平面布置見圖1。

圖1

如港灣內的地勢為中間低，兩邊高，這時收集機坪雨水的排水溝線路長度將比設在兩邊的短，為了提高其收水能力，宜設置鑄鐵箅子排水溝，尤其是南方機場。在設排水溝時，還應避開機坪滑行線以及主起落假滑行的線路。盡可能減少飛機和車輛對箅子的碾壓。如南寧機場T2航站樓指廊間的排水溝。

機坪雨水收集好后需要排出場外，通常水溝會經過機坪的主要滑行線路，為了結構的安全，減少維修、維護的工作量，消除安全隱患，在過主滑行線的位置宜采用箱涵穿過，如圖1中的箱涵位置。

3 排水溝的斷面尺寸設計

確定排水溝平面位置后，接著要根據機場所在地的暴雨強度公式，計算匯水量，設計排水溝斷面尺寸。排水溝斷面匯水量主要考慮以下因素：

（1）機坪匯水面積（包括機坪服務車道等）；

（2）航站樓屋面雨水匯入機坪排水溝的水量；

（3）根據機場平面布局，考慮是否有機坪外的雨水匯入機坪排水溝；

（4）結合機場平面規劃，應按規劃的匯水面積，預留排水溝的過水能力，避免日后擴建時，要改造機坪內的排水溝；

（5）由于機坪內各種管線較多，在計算排水溝斷面尺寸時，調查清楚是否有管線橫穿排水溝，如有，應考慮其對流水的影響。

在斷面尺寸設計時，要特別注意全局考慮，避免出現流水斷面的瓶頸：某段水溝的過水能力僅僅滿足當前需求，而另一段預留量又特別大，整條排水溝既不能滿足更大的過水量，又浪費了投資。

4 排水溝墻背的回填設計

排水溝施工開挖溝槽通常比排水溝要寬一些，水溝澆筑好以后，需對水溝兩側進行回填。由于該位置無法使用大型碾壓機械進行碾壓密實，而機坪對回填土的壓實度要求較高，通常達到0.96，因此需要使用特殊的材料回填。一般的回填料有沙礫石、級配碎石以及濕貧混凝土等，其各有優劣。

沙礫石：如當地有沙礫石，則工程造價底，但沙礫石也會面臨難夯實的問題，通航采用人工夯實，速度慢，質量不穩定。

級配碎石：采用級配碎石回填溝墻背施工簡便，進度快，施工質量穩定，但在粉土地區，在雨水的作用下，容易形成一條排水通道，帶走旁邊泥土，掏空土基。在這種情況下，如使用級配碎石應在頂面及側面包裹土工布。

濕貧混凝土：是一種低標號混凝土，通常只有3～5MPa的強度，作為溝墻背回填，不需要碾壓，但造價也相對教高。

采用哪種材料回填，應根據每個項目的特點，地材情況，不停航施工難度情況等因素來確定，在滿足質量、進度要求，方便實施的情況下盡可能節約投資。

5 鑄鐵箅子溝的破壞與防護

據了解，機坪內的各種排水夠中（箱涵、鑄鐵箅子箱涵、鑄鐵篦子蓋板明溝，鋼筋混凝土蓋板明溝），鑄鐵篦子蓋板明溝損壞最為嚴重，在現狀使用的機坪排水溝中，各個機場的鑄鐵篦子蓋板明溝損壞樣式基本相同：

（1）鑄鐵箅子邊上的鋼筋混凝土溝墻開裂，混凝土剝落（如圖2）；

（2）鑄鐵箅子蹺起，與溝墻形成錯臺；

（3）鑄鐵箅子邊框底下的混凝土局部脫落（如圖3）；

圖2

圖3

經分析研究，造成鋼筋混凝土溝墻開裂，混凝土剝落的主要原因是溫差應力。高溫天氣下，機坪混凝土道面板內整體溫度升高引起板的膨脹。在鑄鐵箅子排水溝處，頂面箅子制約著混凝土板的膨脹變形，而箅子底下為自由邊，混凝土可以自由膨脹，由于箅子的厚度相對較薄，通常只有幾厘米后，因此箅子兩端混凝土應力集中，當溫差應力達到一定程度時，箅子兩端的混凝土就會開裂，甚至脫落（如圖2）。

箅子排水溝的箅子一般落在箅子的邊框上，箅子邊框預埋在水溝墻邊，并用鋼筋與溝墻鋼筋焊接或用螺絲固定。由于邊框與溝墻的搭接只有幾厘米，在溫差應力以及飛機荷載的反復作用下，邊框邊上的混凝土（尤其是邊框底下）最容易掉角、脫落，影響箅子的安全。

在一些北方機場，冬天比較寒冷，如果除冰液中的水或者其它水匯流到箅子排水溝，部分水會滯留在箅子邊框與溝墻之間的空隙，晚上氣溫降低，滯留水結冰膨脹，這樣反復作用下，箅子邊框底下混凝土就會脫落，造成箅子排水溝的安全隱患。這種現象在寒冷地區的機場尤為突出，如長春機場遠機位（該機位也兼作除冰機位）的鑄鐵箅子排水溝。

鑒于鑄鐵箅子排水溝以上特點，為了保護好鑄鐵箅子排水溝時，確保機坪的運營安全，應增加一些措施：

（1）在排水溝的兩邊設置足夠的脹縫，脹縫應貫通道面混凝土板，盡可能通過脹縫消化溫差應力；

（2）增大邊框的搭接寬度以及箅子打接處的厚度，降低箅子兩端混凝土受到的應力；

（3）適當增大箅子兩邊的道面坡度，減少水滯留在箅子邊框底下。

6 結束語

機坪區域的排水設計是機場設計的一個難題，是否合理，直接影響到機場的運行。排水設計時，應考慮到機坪的平面布局、航站樓的影響因素、機坪的匯水面積以及機場規劃等情況，結合項目本身的特點，通過分析計算，設計出合理、高效、安全的排水系統。