某機場臨近航站樓道路病害分析與處治研究

郝 勇

（上海城西城建工程勘測設計院有限公司，上海市 201101）

0 引言

隨著國家經濟的發展，機場建設如火如荼。某國際機場作為一個大型的國際航空樞紐港，承載著大量的客流、貨流運輸任務。在這樣一個龐大的區域當中，機場道路等大量的服務性設施必不可少，與整個機場的主體工程有機聯系，相互呼應，互動互補[1]。完善的道路系統建設將改善機場客貨運集散的交通條件。然而，該國際機場航站樓正式投入運營4年后，航站樓前的配套道路出現了較多瀝青路面病害[2-3]，其中道路兩側出現了較為嚴重的不均勻沉降問題，尤其是出租車等候區位置，道路行駛平順性較差，路面擁包、拱起最大處達30cm以上，局部位置出現裂縫。

為了全面提升該機場航站樓前配套道路的整體使用水平和服務功能，更好地滿足航空運輸中心到達旅客交通需求，對航站樓前區域內道路進行病害機理及整治對策研究是十分迫切及必要的[4-6]。

1 工程概況

某國際機場航站樓前（到達層）配套道路，北起航站樓北側邊線以北50 m處，南至南側邊線以南50 m處，路線長度約520 m。現狀道路總寬27 m，自西向東依次為7.5 m（輔助車行道）+2.0 m（分隔帶）+17.5 m（車行道），現狀采用瀝青混凝土路面，在圖1所示范圍內道路路面破損較為嚴重。

圖1 道路病害路段示意圖

2 病害調查與評價

本路段主要病害類型為位于車行道的縱向裂縫（見圖2）、位于每根柱子相鄰車道的擁包和拱起（見圖3）以及分隔帶處的大理石板與路緣石出現間隙，且有松動、斷裂、沉陷等病害（見圖4）。

圖2 車行道縱向裂縫

經路面破損狀況調查、平整度測試、路面車轍測試、既有路面摩擦系數檢測、既有路面構造深度檢測、瀝青路面滲水實驗測定、落錘式彎沉儀測試、結構調查及芯樣室內實驗檢測、波浪擁包拱起方量檢測等多項專業檢測，得出以下結論：

圖3 擁包、拱起

圖4 隔離帶病害

（1）該路段主要病害為波浪擁包和裂縫，PCI統計結果為69.14，等級評價為C，主要是2號、3號和7號3個車道靠近墩柱位置有較明顯的波浪擁包、拱起及局部位置的開裂，而1號、4號、5號與6號車道整體狀況良好。

（2）路面平整度共測試6處，每處10/3 m，共20 m。從檢測結果看，最大間隙為7.2 mm，最小間隙為0.6 mm，6個檢測斷面最大間隙平均值為2.4～4.2 mm。

（3）所測路段瀝青路面的平均車轍深度為0 mm，視作該路段瀝青路面基本沒有車轍病害損壞。

（4）摩擦系數共檢測3處，分別為65、66和66，根據《城鎮道路養護技術規程》（CJJ 36—2016）中對瀝青路面的抗滑能力的評價指標，等級評價為A。

（5）鋪砂法檢測瀝青路面構造深度共測試3處，平均構造深度為0.97～1.02 mm，說明道路表面抗滑性能良好。

（6）共測試3處的滲水系數，分別是3 932、3 817、3 932 mL/min；另外，水并沒有快速下滲到中面層以下，而是發生了周邊冒水的情況，表明瀝青路面空隙率較大，路面壓實度可能存在不足。

（7）根據FWD落錘式彎沉儀測試結果，轉化為貝克曼梁彎沉，發現總體上道路彎沉不大，整體性較好，但是靠近墩柱位置彎沉明顯低于道路中心區域；同時根據FWD測試結果計算土基回彈模量，結果表明靠近墩柱位置回彈模量顯著高于道路中心區域，表明靠近墩柱位置道路強度要顯著強于道路其他區域位置，這也是道路出現差異沉降的主要原因。

（8）由于道路差異沉降引起靠近墩臺位置道路波浪擁包，經測試，統計出檢測路段內波浪擁包方量為89.9 m3。

（9）芯樣厚度及結構層調查結果表明，上面層厚度實測值為32～40 mm；中面層厚度實測值為31～35 mm；下面層厚度實測值為35～88 mm。三渣基層芯樣底部松散，可測厚度為270～300 mm。

（10）從芯樣上面層壓實度試驗結果看，所測點的壓實度情況不是很理想；從3層面層的顆粒級配試驗結果看，級配結果與設計要求基本一致，個別超出設計范圍，粒徑總體偏小。

3 路基沉降計算與分析

基于前述道路病害情況，結合地勘資料按不同工況進行了路基沉降計算分析。

土層從上至下依次為：①填土（厚約2.3 m）、②1粉質黏土夾淤泥質粉質黏土（厚約1.1 m）、②3砂質粉土（厚約5 m）、③1淤泥質粉質黏土（厚約1.4 m）、③2砂質粉土（厚約2.3 m）、④淤泥質黏土（厚約 8.4 m）、⑤1-1黏土（厚約 9.9 m）、⑤4粉質黏土（厚約 0.8 m）、⑦1砂質粉土（厚約 1.0 m）、⑦2-1粉砂（厚約7.5 m）。

（1）工況1（填土較低路段）：直接鋪筑路面結構層厚度75.6 cm。填土密度采用1 800 kg/m3，路面結構層密度采用2 300 kg/m3。其計算結果見圖5。

圖5 工后沉降與時間關系曲線（填土較低路段）

（2）工況2（填土較高路段）：填土高按2 m計，路面結構層厚度75.6 cm。其余參數同工況1。其計算結果見圖6。

圖6 工后沉降與時間關系曲線（填土較高路段）

根據計算情況，路基沉降目前仍遠未穩定：對于填土較低路段，工后5年內沉降可達10 cm，在道路使用期余下的10年內仍將沉降4～5 cm以上；對于填土較高路段，工后5年內沉降可達33 cm，在道路使用期余下的10年內仍將沉降13 cm以上。

綜上，各工況經計算均能滿足規范要求的工后沉降不大于50 cm，但各工況下沉降均未穩定，截止目前固結度僅0.649，在使用期內還將產生一定的沉降。從路基結構分析，樁基周圍和道路中心的路基土體剛度差異明顯，在相同外力（車載等）作用下，變形量不同，尤其是在外載反復作用下，可能出現兩種情況：一是出現明顯的差異沉降，導致路基路面裂縫破損；二是雖然沒有明顯的差異沉降，但在每次外力作用時，路面結構和路基表層內由于差異變形而出現不利的附加拉力或剪力，路面結構和路基表層在這個力的多次反復循環作用下產生疲勞破壞，導致路面或路基病害。在機場道路建設中，樁基影響范圍內的路基部位，前者往往起主導作用，需引起足夠重視。

建議處治病害后，布設道路沉降長期觀測點，每月觀測1次，以累積相關資料，為后續機場類似工程提供借鑒。

4 路面病害原因分析

路面狀況和路面病害的出現與很多因素有關，一方面和路面所處的外部環境有很大關系，主要有自然氣候條件、交通量等；另一方面是與路面排水條件、路面的結構設計、混合料的性能息息相關。本工程主要病害為擁包、拱起及局部縱向裂縫。

4.1 擁包、拱起

擁包、拱起病害位置為靠近墩柱位置的道路，集中在2號、3號與7號車道，尤其以7號車道問題最為嚴重，與相鄰6號車道高差20 cm以上。

通過調研分析，由于本工程位置在機場航站樓下部，受溫度及雨水影響很小，另外該位置車輛主要為出租車等小型車輛，沒有重載車輛，交通影響也較小，主要原因還是來自于道路兩側支撐航站樓的墩柱。墩柱的樁基長30～70 m不等，墩柱結構與周圍路面材料不同，柱結構為混凝土澆筑而成，具有較大的剛度，樁基的存在增強了靠近墩柱位置道路的強度，而其他位置路基和路面組成的道路屬于半剛性或柔性結構，相對而言強度較低。通過FWD試驗對比，靠近墩柱位置道路的彎沉明顯小于道路中心位置彎沉；計算土基回彈模量時，靠近墩柱位置的路基回彈模量顯著大于道路中心位置回彈模量，其對比圖分別見圖7、圖8。

建設期道路路基經過處理壓實后，只能完成部分沉降，而在車輛荷載與自重作用下不斷沉降，在工程完工后路基仍在繼續下沉，沉降量隨著時間逐漸增加。

圖7 靠近墩柱位置與道路中心位置彎沉對比圖

圖8 靠近墩柱位置與道路中心位置土基回彈模量對比圖

根據前述路基沉降計算，工后沉降量為15～40cm，而由于航站樓結構物要求較高，本身允許的沉降較小，沉降量基本可以忽略，因此正常道路路基不斷沉降，而靠近墩柱位置道路由于樁基影響沉降很小，道路差異沉降不可避免，導致靠近墩柱的道路擁包、拱起。

4.2 縱向裂縫

縱向裂縫主要分布于車行道，在裂縫處取芯發現芯樣全部碎裂（見圖9），從芯洞內部觀察發現縱向裂縫一直延伸到芯洞底部（見圖10）。縱向裂縫主要為靠近墩柱位置道路不沉降，而其他位置沉降所產生的不均勻沉降，導致道路縱向開裂。

圖9 芯樣碎裂圖

圖10 芯洞情況圖

5 道路維修及處治方案

基于檢測及病害分析，該路段病害處治設計以路面現有病害處治與預防性養護相結合為主要原則；同時，結合項目所處地區的氣候、水文、土質等自然條件，結合以往道路施工經驗和材料供應情況，在滿足交通量和使用要求的前提下，遵循技術先進、經濟合理、安全適用、選材合理、方便施工、利于養護的原則。

5.1 車行道縱向裂縫處治方案

采用鉆孔壓漿方法進行處理，施工時通過鉆孔壓漿將水泥漿壓入路面基層或底基層中，必要時可將水泥漿壓入路基中；壓漿前用環氧砂漿對裂縫表面進行封堵，并沿裂縫每隔一定距離預埋一注漿管，采用不分序依次向前推進的循環式灌漿法，從一端開始，依次注漿至相鄰注漿管溢出漿液為止。如中間有壓漿管不能溢出漿液，則將壓漿泵移至相鄰的下一孔管進行注漿。

本處理工藝適應于路強度不足段落的局部路段處理，包括裂縫注漿的處理。注漿布孔沿裂縫布孔，孔位間距1.3 m，全部為垂直孔；鉆孔孔徑為?50（漿管直徑 ?32），鉆孔深度 1.0 m。

5.2 分隔帶、人行道處治方案

分隔帶、人行道根據需要進行重新鋪設。

5.3 擁包、拱起病害段落處治

整條車道銑刨至水穩基層底部，然后對路基進行注漿，按1.3 m間距品字形進行布孔，處理深度3 m，注漿壓力0.5～0.8 MPa，注漿完成后，按新建路面結構進行設計。

6 結語

本文依托某機場臨近航站樓道路項目，針對其建成運營僅4年多就出現的縱向裂縫、擁包、拱起、分隔帶損壞等典型病害，進行專業檢測并深入分析。在此基礎上，采用一維固結理論進行了工后沉降計算，進而分析了路面病害產生的原因，最后針對性給出了處治方案，較好地解決了實際工程問題。工程實踐表明所提出的處治方案合理可靠，可以為類似工程提供參考。