機場飛行區道面養護對策分析

袁術清

(四川省場道工程有限公司，四川 成都 610084)

1 工程概況

某機場始建于1955年，其后進行過多次改擴建和維修，于2009年對機場進行了改擴建，對脫空板進行了灌漿處理，對既有跑道、平行滑行道和各聯絡道的水泥道面進行了瀝青層加鋪[1]。當前機場飛行區設有共24個機位，包括7個D類、15個C類及2個E類機位。跑道長度為3 200 m，寬度為50 m，兩側各設5 m寬的道肩。跑道兩端外各設有60 m×60 m的防吹坪。平行滑行道長3 110.5 m、寬23 m，道肩寬度4#聯絡道以南為7.5 m，可滑行D類以下飛機；以北為10.5 m，可滑行E類以下飛機。跑滑中心線間距為223.5 m。跑滑之間設有6條聯絡道，1#聯絡道30 m，2#、3#聯絡道23 m，4#、5#聯絡道34 m，6#聯絡道45 m；各聯絡道兩側各設7.5 m寬道肩。機場飛行區現有道面結構形式有三種，分別為水泥混凝土道面、瀝青加鋪層(白+黑)道面和瀝青混凝土道面，飛行區道面分區及各區域道面結構如圖1所示。

圖1 飛行區道面分區

根據檢測結果可知，當前道面整體狀態良好，結構強度滿足使用要求，飛行區的瀝青道面PCI值均為優，病害損壞程度均為輕度。但道面局部存在少量橫縱裂縫、反射裂縫、輪轍、隆起等問題，2#、6#聯絡道和平滑道兩端道面發生了車轍現象。為保證飛機運行安全，防止病害進一步加深，應盡早對局部病害較為嚴重的區域需進行處理，并對全場瀝青道面進行預防性養護。

2 機場道面養護方案

瀝青混凝土是一種熱脹冷縮性材料，其表面由于交通、氣候、日照等因素，開始氧化并出現泛油、疲勞裂縫、骨料剝落等道面病害，這些病害經過一個雨季后會加速發展和擴大，并逐步進入下層，造成整個瀝青面層、甚至基層結構的損害。隨著道面在飛機累計作用下，現階段的輕微病害會迅速擴大成為嚴重病害，甚至威脅飛機運行安全。國內外研究及工程應用經驗表明，要維持瀝青混凝土道面使用性能，對道面采取的改善措施越晚，所需要的成本就越高，有必要及時對飛行區道面進行及時的養護[2]。

根據道面的檢測結果可知，道面主要病害為反射裂縫、縱向、橫向裂縫、隆起；其次是沉陷、接縫破碎、板角剝落、坑洞、補丁和開挖補丁等，這些類損壞是降低道面PCI值的主要因素。本次機場各調查區域的PCI值均達到90以上，各區域PCI評價等級均達到“優”，這表明機場各個區域道面表觀狀況良好，服務水平穩定。

總體來看，道面整體狀況良好，結構強度滿足需求，病害類型主要為裂縫、車轍等問題，鉆芯取樣表明瀝青結構層中存在瀝青用量偏少，級配不良等問題，影響道面抗松散能力、抗滲水能力等，因此；參考類似工程成功經驗，可考慮采用霧封層形式進行養護。但由于霧封層對于活動性裂縫、嚴重的輪轍、沉陷等結構性預防不佳，而機場局部區域道面存在著較為嚴重的輪轍等損壞，需在鋪設霧封層前對病害進行處理，主要包括輪轍處理和舊道面病害(小于3 mm裂縫無需處治，霧封層可自動治愈)處治[3]。因此，機場瀝青道面養護可分為霧封層養護、輪轍嚴重區域銑刨重鋪、舊道面病害處治三個方面。

3 機場飛行區道面養護措施

3.1 飛行區瀝青道面霧封層處理

機場道面養護常見的霧封層基質瀝青材料有氧化瀝青類、煤焦油類和改性乳化瀝青類等三種類型[4]。

氧化瀝青類材料是一種溶劑型滲透性封層劑，以氧化瀝青為粘結料，含有多種有機硅化合物，能夠滲入緊密的毛細孔內，封堵道面細微裂縫。氧化瀝青的軟化點高，高溫性能好，但其低溫性能較差，耐老化能力較低，穩定性能較差，且其粘度過高，給飛機運行安全帶來隱患，目前機場工程中采用的較少。

煤焦油類瀝青霧封層通常是由乳化煤焦油、陶土和其他有機成分組成。乳化煤焦油滲入道面表層，能夠軟化老化瀝青、增加瀝青粘性，陶土(粉狀集料)可以填補道面因裂縫、松散等病害導致的集料缺失現象。在煤焦油瀝青組成中含有較多數量的酸、堿性物質，與礦質集料具有較好的粘附性，可使道面具有良好的封水效果，同時可固定道面上松動的細小骨料，緩解道面病害發展。煤焦油瀝青具有非常好的耐化工腐蝕的特性，可使用油污清洗劑進行道面清洗，方便快捷保證了航班的安全和準時運行。但煤焦油瀝青含對人體有害成分較多，臭味相對較重，而且若煤焦油瀝青的游離碳含量過多，會導致低溫脆性增大。煤焦油類產品當中含有陶土等礦物，而且其獨特的生產工藝保證了產品的高溫穩定性和抗紫外線能力，即道面溫度較高時不容易軟化、不容易出現車轍等問題。按需要加入高硬度石英砂，其獨特的添加劑和施工設備能保證順利含砂噴灑，其摩擦性能較改性乳化瀝青霧封層好，保證了施工后的道面摩擦系數在安全范圍之內，而摩擦系數對于飛機運行安全至關重要，因而在機場道面養護中被廣泛采用。

改性乳化瀝青類霧封層材料是由瀝青和水組成的混合物，乳化瀝青類材料具有防水性好、滲透性好、施工方便等特點，但破乳時間長，與集料的粘附性較煤瀝青略差。改性乳化瀝青類霧封層的作用機理與煤焦油類材料類似，通過激活老化瀝青增加瀝青的粘性，同時可為道面提供一層抗氧化、防水和抗油污的微表層。乳化瀝青噴灑在瀝青混凝土道面上，填補了瀝青混合料的縫隙，具有良好的封水功能，能使原道面的抗滲水性能提高70%以上。霧封層所采用的乳化瀝青必須為陽離子類型，考慮到施工時間的問題，機場道面一般采用快裂型。

綜合以上不同種霧封層材料的特點分析，結合機場具體情況，其跑道目前的各項性能指標、表觀質量均相對較好，同時跑道對不停航施工的時間要求嚴格、摩擦系數要求高、FOD要求高等，恰好與煤焦油霧封層材料所具有的粘結性強、表干時間快、摩擦性能好、耐腐蝕性好等特點相符，加之該種材料在目前國內機場工程中已經有大量成功的施工案例，因此，在跑道上采用煤焦油霧封層材料，跑道霧封層施工面積為18.8萬m2。

乳化瀝青基質的霧封層材料作為煤焦油霧封層的一種更新替代產品，目前在公路工程中得到廣泛使用。一直以來，由于抗滑性能差、表干時間慢等缺點，影響其在機場工程的推廣使用。但目前隨著科學技術的發展，通過在乳化瀝青中采用添加巖瀝青、復合改性高滲透劑、增粘劑、膠粉、高性能樹脂等材料，對其進行二次改性，可以大大提高其使用性能，滿足機場工程快干、高滲、高粘要求，目前已有虹橋機場(部分道面)和青島流亭機場成功采用過這種材料。考慮到機場平行滑行道及聯絡道病害問題相對嚴重，并且這些功能區域對施工時間、表觀摩擦等要求相對跑道較低。為更好發揮乳化瀝青霧封層材料抗變形能力、耐久性好的特點，針對本機場各功能區不同使用特點和病害分布情況，考慮在平行滑行道、聯絡道區域使用乳化瀝青霧封層材料，施工面積為17.6萬m2。

3.2 飛行區瀝青道面局部銑刨重鋪

機場TP2、TP6聯絡道、平滑道兩端道面有較為嚴重的豎向變形內損壞，包括輪轍、沉陷、隆起等，而嚴重的輪轍、坑槽影響道面的平整度，影響飛機的運行安全。我國對民用機場瀝青道面的最大豎向變形沒有強制性規定，但要求瀝青混凝土道面必須完整、平理，3 m范圍內的高低差不得大于15 mm[5]。本機場輪轍區域的最大高差普遍大于15 mm，最大甚至超過30 mm，有必要對輪轍區域道面進行銑刨重鋪。因此，針對道面15 mm以上車轍和沉陷、隆起、6 mm以上裂縫和瀝青面層滑移裂縫、嚴重松散老化以及中等及以上補丁損壞等區域，采用SBS改性瀝青混合料進行銑刨重鋪。

從檢測結果來看，本機場車轍現象屬于失穩型車轍。失穩型車轍主要發生在半剛性或剛性基層道面上，車轍主要是由于瀝青面層混合料的高溫穩定性不足，在機輪荷載反復作用下，產生壓縮和剪切流動。機場最近一次大修是在2009年，采取了加鋪13 cm(上面層5 cm、下面層8 cm)瀝青混合料的方案，結合類似機場工程車轍病害處理經驗，采取全厚度銑刨的方案，以徹底消除這些區域輪轍較多、面層含油量偏小、材料抗松散性能差等材料問題。道面15 mm以上車轍和沉陷、隆起、中等程度以上龜裂、6 mm以上裂縫分布區域均需進行銑刨重鋪，銑刨重鋪面積合計為1.5萬m2。針對道肩15 mm以上變形、中等程度以上龜裂、6 mm以上裂縫和道肩瀝青面層嚴重松散老化以及中等及以上補丁損壞等區域，采用AC-13普通瀝青混合料進行銑刨重鋪，厚度按6 cm進行加鋪，需銑刨重鋪的道肩面積約為141 m2。

3.3 飛行區瀝青道面處治

裂縫為地表水進入瀝青混凝土內部提供通道，水分進入瀝青混合料內部后，將降低集料與瀝青之間的粘結性能，道面容易出現松散等現象。裂縫在輪載作用下出現應力集中，一方面容易造成裂縫周邊的道面產生剝落，另一方面裂縫周邊的道面容易形成新的交叉次生裂縫，發展到一定程度后可能出現大塊剝落，影響安全。當前機場道面存在9種類型的損壞，主要以輪轍和反射裂縫、縱橫向裂縫為主，部分區域存在沉陷、隆起、補丁等現象。因此，除銑刨重鋪區域外，在對飛行區瀝青道面進行霧封層之前，對瀝青道面上寬度3 mm以上的裂縫，采用加熱型優質改性橡膠瀝青類材料進行灌縫[6]。

考慮到機場原有瀝青面層為SMA-13，而SMA材料是間斷式級配，出現的裂縫形狀一般不規則，如果開槽則裂縫周邊的粗集料容易剝落，不宜開槽灌縫。對寬度3 mm以上的裂縫在對裂縫吹凈后直接采用加熱型優質改性橡膠瀝青類材料進行灌縫，灌縫長度約為170 m。部分接縫或裂縫開口寬度較大時，可在灌縫前填設背襯條后再灌縫。對輕微的裂縫，考慮到霧封層的自愈作用，可不再專門處理。對道肩寬度3 mm以上的裂縫，采用常溫施工的改性乳化瀝青類材料灌縫，涉及裂縫長度約939 m。

4 結 論

1)機場道面確實存在的裂縫、輪轍、沉陷等病害問題，應當進行道面中期養護。

2)由于對TP2、TP6滑行道及平滑道兩端300 m范圍的渠化區域存在較為嚴重的輪轍、沉陷、擁包等問題，采取銑刨重鋪的方案進行養護。

3)對瀝青道面上寬度3 mm以上的裂縫，采用加熱型優質改性橡膠瀝青類材料灌縫后采用霧封層整體養護。

4)煤焦油類基質的瀝青霧封層具有更好的摩擦系數及耐腐蝕性，乳化瀝青類基質的霧封層具有更加良好的穩定性、耐老化等性能，在跑道處采用煤瀝青霧封層，在滑行道及聯絡道處采用改性乳化瀝青霧封層。

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