注漿處置機場水泥道面錯臺病害的效果測試分析

王甫來

摘要：為明確注漿處置機場水泥道面錯臺病害的效果，文章依托華東某機場跑道基礎注漿項目，通過現場測試，分析了注漿后道面板抬升量，并對比分析了注漿前后道面錯臺量。結果表明，注漿后道面板橫縫普遍有所抬升，這使得道面錯臺量明顯減小，說明注漿對錯臺病害處置效果明顯。同時，注漿后道面錯臺量差異減小，從側面說明注漿能夠顯著改善道面的平整度。

關鍵詞：注漿;機場;水泥道面;錯臺;效果;測試

0 引言

錯臺是指水泥道面橫向接縫兩側道面板出現的豎向相對位移，是我國機場水泥道面常見病害之一[1]。當表面水通過接縫滲入基礎使其軟化，或者接縫傳荷能力不足時，都會導致錯臺的產生[1]。錯臺的存在嚴重影響了道面的平整性：一方面增大了動荷載作用，加大了道面的損壞概率;另一方面影響了飛機運行的舒適性[2]。因此，亟須對錯臺病害開展處置。

錯臺產生的根本原因是基礎不均勻沉降造成的。因此，處置錯臺病害應先解決好基礎的問題。當前，注漿可有效加固基礎，同時通過板塊的抬升，可以有效緩解甚至消除錯臺，是最科學合理的處置方式[3]。

注漿的過程是將水泥漿通過板上的鉆孔泵送到板下。水泥漿可以填充板下或基層下部的小空隙，并且可以置換自由水，防止自由水浸透和削弱支撐，尤其是在接縫和板邊位置。注漿可以恢復板的支撐，從而減少荷載下的撓度。這有助于保持板的結構完整性，并減少唧泥、錯臺和裂縫等病害。研究表明，只有在支撐損失的接縫處和裂縫處才需要進行注漿。對沒有產生接縫處脫空或裂縫時強行進行注漿可能會導致板抬升，并可能產生不均勻支撐。

本文依托華東某機場跑道基礎注漿項目，通過現場測試，分析注漿后道面板抬升量。同時，對比分析注漿前后道面錯臺量，以明確注漿處置水泥道面錯臺病害的效果。

1 注漿方法

1.1 注漿設備要求

1.1.1 泵

注漿施工應使用排液灌漿泵或無脈沖螺桿泵。活塞泵性能不佳，因為會引起壓力波動。重要的是，排液灌漿泵或螺桿泵能夠開始并保持低泵速和噴射壓力。理想的泵速約為5.5 L/min。在灌漿過程中，泵應在0.15～1.4 MPa之間保持良好的工作壓力。

1.1.2 鉆孔機具

任何手持式或機械式鉆孔機，只要能在水泥板上鉆出一個干凈的孔，且沒有表面剝落，都是可以接受的。帶有硬質合金或金剛石尖端的氣動和液壓旋轉沖擊鉆常用于鉆注漿孔，也可以使用高速鉆芯設備。任何鉆機的向下壓力，無論是手持式還是機械式，都應<90 kg，以避免板出現錐形剝落。錐形剝落會嚴重削弱板體，并可能導致板的徑向和橫向開裂。剝落的材料會封閉空隙的入口，并在注入過程中成為灌漿的障礙物。施工時應選擇適當的鉆孔尺寸，約為30～50 mm。較大直徑的鉆頭更容易鉆穿板底，而較小的鉆孔不能使孔有效灌漿。

1.1.3 板提升監控設備

必須具有靈敏的板提升監控設備，能夠檢測板的提升，精度至少在0.025 mm。灌漿施工可能需要一些板抬升，但是不希望提升過大。過度提升會在道面下產生空隙，并形成不均勻支撐。

1.2 灌漿操作

1.2.1 定位鉆孔

施工方必須在混凝土表面鉆幾個孔以達到空隙，鉆孔深度取決于混凝土下基層的類型和厚度。最佳孔型和位置取決于接縫間距和板狀況。通常，探地雷達測試可以為選擇初始孔位置提供一些幫助。灌漿流動性也會影響最佳孔型。如果灌漿在注入過程中容易在孔之間流動，施工方可以選擇增加孔之間的間距。如果灌漿不易流動，承包商可選擇減小間距。

每個灌漿項目都是獨特的，在開始項目時，進行一些實驗是必要的。合同應具有一定的靈活性，以允許施工方因項目條件的改變而改變孔型。施工方可以監控灌漿操作，并調整鉆孔位置，以提高穩定性。

1.2.2 灌漿

在大多數情況下，灌漿應從每塊板的中心孔開始，并朝靠近道肩的孔進行。這種注入方式將把水從板下驅走，并將其移向外緣。在外緣，水可以通過橫向接縫和肩部接縫溢出。當通過靠近道面邊緣的孔進行注漿時，施工人員必須小心避免抬高道肩。漿液材料可以填充道肩下的空隙，但由于道肩比道面板薄，因此更容易提升。

灌漿應在較低泵速和壓力下開始。灌漿注入壓力通常在0.3～0.5 MPa，最大建議壓力為0.7 MPa。最初，可能需要短暫的壓力波動，以清除灌漿孔中的碎屑，并促使漿液穿透空隙。初始壓力波動可高達1.4～2.1 MPa，持續2～3 s。如果壓力在3 s后沒有下降，則可能存在其他問題，如孔堵塞或孔位置不佳等。

當出現以下任何情況時，施工人員應停止泵送：混凝土板開始上升、壓力超過最大允許值或漿液開始通過相鄰孔向上流出時。當水泥漿將水從板下排出時，施工人員應觀察水從相鄰接縫或裂縫流出的情況，并繼續泵送，直到觀察到未稀釋的水泥漿流出。

在沒有空隙的板下強制灌漿可能會導致不穩定的支撐、較大的板角撓度，并最終導致板開裂。因此，施工方必須對灌漿項目保持謹慎，并確保施工人員遵守注入壓力指南。注入技術規范應規定沒有空隙的混凝土板不接受灌漿。

1.2.3 注漿后脫空評價

注漿效果評價可以采用落錘式彎沉儀，注漿前后對水泥混凝土道面進行原位彎沉測試，判斷注漿前后道面脫空情況。脫空評價采用脫空系數法，該參數綜合考慮了板邊、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，見式（1）。

根據工程經驗，一般T<1.5為不脫空;1.5

2 注漿道面概述

本文依托華東某機場跑道基礎注漿項目，試驗選擇了40塊水泥道面板，如下頁圖1（a）所示，對應的道面結構如下頁圖1（b）所示。其中，為便于表述，對試驗的道面板行列進行編號，如下頁圖1（a）所示。

3 注漿方案

根據注漿方案，該跑道基礎注漿的具體參數詳細說明見表1。注漿孔布設和注漿順序通過文獻調研[4]并考慮機場現狀來確定。其中，注漿孔布設結合機場水泥混凝土道面板尺寸，采用“梅花形”布孔（見下頁圖2），注漿孔直徑為5 cm。注漿順序采用“帷幕式”順序，即在外圍注漿形成帷幕，再在區域內部注漿[4]。

通過3 m直尺測試注漿前后橫縫的錯臺量。此外，在注漿過程中，通過水準儀監測道面板橫縫抬升量，并記錄停注后道面抬升量的值。

4 結果與分析

（1）道面抬升量

根據注漿過程中測試的道面橫縫抬升量，分析整個測試區域的抬升量分布，結果如圖3所示，其統計結果見表2。

由圖3和表2可知，抬升量從0.48 mm到11.20 mm變化，這表明注漿后道面板橫縫普遍有所抬升，據此可以判斷基礎得到比較充分地填充。此外，抬升量在各個區段的分布占比相差不大，且變異系數達67.1%，這說明道面抬升量在整個測試區域差異性較大。

（2）注漿前后錯臺量

根據注漿前后測試的道面錯臺量，按照A、B、C、D四列道面板統計錯臺量，結果如圖4所示。

根據《民用機場道面評價管理技術規范》（MH/T 5024-2009）的規定[5]：<6 mm時為輕微錯臺，6～13 mm為中等錯臺，>13 mm時為嚴重錯臺。據此，由圖3可知，注漿前道面中等錯臺和輕微錯臺均有分布，而注漿后道面錯臺量明顯減小，均<3 mm，均為輕微錯臺。為進一步做出對比，統計注漿前后錯臺量，結果如表3所示。

由表3可知，注漿后道面平均錯臺量明顯減小，且注漿后錯臺均變為輕微錯臺，這表明注漿對錯臺病害處置效果明顯。此外，注漿后道面錯臺量的變異系數明顯減小，這表明注漿后道面錯臺量差異減小，從側面表明注漿后道面的平整度得到了顯著改善。

5 結語

（1）注漿后，道面板橫縫普遍有所抬升，據此可以判斷注漿使得道面基礎得到比較充分的填充。

（2）注漿后，道面錯臺量明顯減小，表明注漿對錯臺病害處置效果明顯。

（3）此外，注漿后道面錯臺量差異減小，從側面表明注漿能夠顯著改善道面的平整度。

參考文獻：

[1]談至明，趙鴻鐸，張蘭芳. 機場規劃與設計[M]. 北京：人民交通出版社，2010.

[2]王 維. 機場飛行區管理與場道施工[M]. 北京：人民交通出版社，2007.

[3]陸劍波. 注漿處置機場水泥混凝土道面嚴重錯臺技術研究[J]. 城市道橋與防洪，2013（6）：51-54.

[4]劉文永，王新剛. 注漿材料與施工工藝[M]. 北京：中國建材工業出版社，2008.

[5]MH/T5024-2009，民用機場道面評價管理技術規范[S].