【民航實(shí)務(wù)】高永志 課程精講班教案 12-第2章-2.3-飛行區(qū)道面工程（一）

2.3飛行區(qū)道面工程2.3.1道面工程技術(shù)要求機(jī)場道面是一種土木工程結(jié)構(gòu)物，是鋪筑在道基上具有一定厚度，供飛機(jī)和車輛通行的單層或多層結(jié)構(gòu)物，是改善地面結(jié)構(gòu)抗力和表面行駛特性的淺層加固構(gòu)筑物的總稱。具有承受并擴(kuò)散荷載、抵抗磨耗、避免揚(yáng)塵和保持道面表面平整的作用。道面結(jié)構(gòu)一般是多層結(jié)構(gòu)，不同層次通常采用不同的材料。出于經(jīng)濟(jì)性和受力特點(diǎn)的考慮，用于下部層次的材料一般較弱，而其上各層則依次變強(qiáng)，即越是靠近表面所采用的材料越強(qiáng)，以滿足荷載和環(huán)境的要求。典型的道面結(jié)構(gòu)組合如圖2.3-1所示。機(jī)場道面最基本的要求是耐久、平整和抗滑。耐久性是指道面具備足夠長的使用壽命，要求道面結(jié)構(gòu)具有足夠的荷載影響與環(huán)境影響適應(yīng)能力；抗滑性是對(duì)道面表面特性的要求，是道面安全保證的前提；平整性是為了保證道面的行駛舒適性--機(jī)場道面由于飛機(jī)行駛速度快，平整性要求更高。由于機(jī)場道面維護(hù)工作對(duì)于機(jī)場正常運(yùn)行的影響很大、運(yùn)行安全很高，因此，更加耐久、更加平整和更持久的抗滑性能是民航機(jī)場道面設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維管養(yǎng)的目標(biāo)。1.道面的結(jié)構(gòu)性能要求機(jī)場道面的結(jié)構(gòu)性能采用了荷載反復(fù)作用下的疲勞準(zhǔn)則，道面所承受的荷載不考慮自身重量，僅考慮飛機(jī)輪載和環(huán)境的共同作用。一次作用的飛機(jī)荷載并不大，但是重復(fù)作用次數(shù)很多，在道面服役期間，飛機(jī)輪載作用次數(shù)少則數(shù)萬次，多則數(shù)千萬次，因此道面的結(jié)構(gòu)承載能力不僅應(yīng)該滿足一次荷載作用下道面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)極限破壞（斷裂）還要求在長期、反復(fù)的荷載與環(huán)境共同作用下不出現(xiàn)疲勞破壞。對(duì)于水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)承載能力，要求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)飛機(jī)荷載作用下道面板不產(chǎn)生疲勞開裂，道面板疲勞開裂采用線性疊加的疲勞累計(jì)損傷因子CDFdesign作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)CDF的取值在0.9~1.0之間。對(duì)于瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)承載能力，要求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)累積損傷因子CDFdesign取值不大于1.05。道面水泥混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)采用28d齡期彎拉強(qiáng)度。飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)锳、B的機(jī)場，水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于4.5MPa；飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)镃、D、E、F的機(jī)場，水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于5.0MPa。水泥混凝土道面基層頂面反應(yīng)模量不應(yīng)低于表2.3-1的規(guī)定值。瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)性能采用道面輪轍和疲勞開裂兩類損壞模式分別進(jìn)行控制根據(jù)基層類型按表2.3-2進(jìn)行表征。2.道面的功能性要求機(jī)場道面要求平整和抗滑，影響行駛安全性的因素是飛機(jī)在道面上的行駛阻力包括摩擦阻力和附著阻力，這種阻力取決于道面的表面特性，即道面表面的紋理和道面平整度。所以道面表面應(yīng)具有足夠的粗糙度，保持平整且粗糙的狀態(tài)。行駛舒適性是衡量道面服務(wù)水平的重要因素。道面的行駛舒適性與平整度、起落架的振動(dòng)特性、人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)三個(gè)因素有關(guān)，道面的平整度反映了道面表面相對(duì)于理想平面的凹凸程度，是起落架振動(dòng)的激振源。道面越不平整，起落架振動(dòng)越劇烈，不僅乘客會(huì)感到不舒適，而且道面受到的沖擊力也會(huì)更大，進(jìn)而加速了道面和起落架的損壞。根據(jù)《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》MH5001-2021的規(guī)定，有鋪筑面的跑道表面應(yīng)具有良好的摩阻特性，跑道表面的摩阻特性宜使用有自濕裝置的連續(xù)摩阻測試儀器進(jìn)行測定。不同摩阻測試儀器對(duì)跑道表面摩阻特性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2.3-3的規(guī)定。當(dāng)跑道全部或部分表面存在積水、雪、雪漿、冰或霜的污染時(shí)，應(yīng)根據(jù)跑道污染物的種類、厚度、范圍和溫度等因素按表2.3-4的要求報(bào)告跑道表面狀況代碼。跑道新道面的平均紋理深度宜不小于1.0mm，平均紋理深度宜采用填砂法進(jìn)行測定。2.3.2基層（墊層）工程1.道面基層的功能與分類1）水泥混凝土道面的基層水泥混凝土面層具有較大的剛性和承載能力，不需要設(shè)置以承重為目的的基層，水泥混凝土道面基層（墊層）的主要功能是：（1）防止或者減輕唧泥和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。唧泥現(xiàn)象是重載、板下積水、道基剛度、基層沖刷等多因素共同作用的結(jié)果，設(shè)置基層可以緩解唧泥現(xiàn)象，因此，水泥混凝土道面的基層應(yīng)對(duì)剛度、基層耐沖刷性能和基層排水等方面提出一定的要求。（2）有助于減少或控制道基不均勻凍脹或不均勻變形對(duì)于混凝土面層的不利影響。（3）為面層施工提供穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)的工作面。水泥混凝土面層施工時(shí)需支設(shè)模板，運(yùn)送和攤鋪混凝土的機(jī)械設(shè)備也需要在基層上行駛，所以基層應(yīng)能夠承受施工作業(yè)車輛的作用。運(yùn)輸機(jī)場水泥混凝土道面基層宜選擇水泥、瀝青穩(wěn)定類材料或貧混凝土作為基層，主要的原因包括：（1）可以為混凝土面層提供更為均勻而堅(jiān)實(shí)的支撐，增加道面結(jié)構(gòu)的整體剛度，減小面層板的撓度，以及基層在重復(fù)荷載作用下的永久變形，從而減少板底脫空量，增加接縫傳荷能力的耐久性。圖2.3-2是水泥穩(wěn)定碎石基層和礫石基層上混凝土面層接縫傳荷能力隨著荷載作用次數(shù)增加而降低的試驗(yàn)結(jié)果，可以看出穩(wěn)定類基層的道面接縫傳能力的耐久性能好于粒料類基層。圖2.3-3是水泥穩(wěn)定砂礫基層和不同壓實(shí)度的砂礫基層的塑性累計(jì)變形量隨著荷載重復(fù)作用次數(shù)而增長的試驗(yàn)結(jié)果，可以看出穩(wěn)定類基層的塑性累計(jì)變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粒料類基層。（2）可以增加基層的抗沖刷能力，從而減小產(chǎn)生唧泥和錯(cuò)臺(tái)等損壞的可能性。然而，水泥穩(wěn)定類基層和貧混凝土基層剛度較大，混凝土面層的溫度翹曲應(yīng)力較大，混凝土面層與基層之間容易出現(xiàn)分離，進(jìn)而產(chǎn)生一定的不利影響。一般情況下，水泥混凝土道面下僅需要設(shè)置基層，在季節(jié)性冰凍地區(qū)，水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)總厚度應(yīng)不小于表2.3-5所規(guī)定的最小防凍層厚度。當(dāng)混凝土板與基層厚度相加小于規(guī)定時(shí)，應(yīng)通過設(shè)置墊層予以補(bǔ)足。（2）瀝青混凝土道面的基層瀝青混凝土道面的基層是承載瀝青混凝土面層傳遞下來的荷載并進(jìn)一步向下擴(kuò)散的主要結(jié)構(gòu)層，主要作用包括：（1）進(jìn)一步擴(kuò)散來自瀝青混凝土面層的荷載，減小墊層和道基所承受的豎向應(yīng)力（應(yīng)變）。（2）減小瀝青混凝土面層和道基（墊層）之間的模量比，以減小瀝青混凝土面層底面的彎拉應(yīng)變和應(yīng)力，延長瀝青混凝土面層的疲勞壽命。（3）減少道基不均勻變形或不均勻凍脹對(duì)瀝青混凝土面層的不利影響。（4）為瀝青混凝土面層施工提供穩(wěn)定的行駛面和工作面。因此，瀝青混凝土道面的基層應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗冰凍能力（冰凍或季節(jié)性冰凍地區(qū)）。基層材料可選用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料，如水泥穩(wěn)定碎石、石灰-粉煤灰穩(wěn)定碎石等，也可以選擇瀝青穩(wěn)定類材料，如瀝青穩(wěn)定碎石等，還可以選擇粒料類材料，如級(jí)配碎石/礫石等。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層具有較大的彈性模量，也稱為作半剛性基層，一般大于瀝青混合料面層在常溫下的彈性模量，有利于減小瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)變（拉應(yīng)力）但是，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料具有溫縮和干縮性較大的特點(diǎn)，無法避免干縮開裂現(xiàn)象容易形成瀝青混凝土面層的反射裂縫。瀝青混凝土面層底面彎拉應(yīng)變、頂部剪切應(yīng)力隨基層彈性模量的變化規(guī)律如圖2.3-4所示，可以看出瀝青混凝土道面基層彈性模量的取值應(yīng)盡可能與瀝青混凝土面層彈性模量的取值接近。2.道面基層施工1）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基（墊）層施工無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基（墊）層材料的拌合一般采用廠拌法，即混合料在中心站集中拌合后，運(yùn)到施工段攤鋪碾壓成型。（1）配合比：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基（墊）層材料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，無機(jī)結(jié)合料的劑量可采用表2.3-6的推薦值。（2）在無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基（墊）層鋪筑工程施工試驗(yàn)段確定工程施工配合比時(shí)，結(jié)合料劑量宜比室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳劑量增加0.5%，根據(jù)施工過程的氣候條件和現(xiàn)場條件，含水率可比室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳含水率高0.5%~2.0%。（3）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基（墊）層材料的拌合應(yīng)符合下列規(guī)定：①.應(yīng)優(yōu)先采用廠拌，拌合站應(yīng)設(shè)置在地勢相對(duì)較高的位置，并做好排水措施；②.正式拌制前，應(yīng)先調(diào)試好設(shè)備，混合料的級(jí)配組成和含水率達(dá)到配合比設(shè)計(jì)要求；③.應(yīng)嚴(yán)格控制混合料的拌合時(shí)間保證拌合均勻。