停机坪铺面结构施工技术

张宝，卢普伟，周远野

（1.中交四航局第二工程有限公司，广东　广州　510300；2.中交第四航务工程局有限公司，广东　广州　510290）

停机坪铺面结构施工技术

张宝1，卢普伟2，周远野1

（1.中交四航局第二工程有限公司，广东广州510300；2.中交第四航务工程局有限公司，广东广州510290）

斯里兰卡马特拉国际机场停机坪为压实土基面上铺设贫混凝土基层和面层混凝土（PQC）的刚性铺面。文章对贫混凝土、面层混凝土、面层灌缝等关键施工技术进行探讨，提出相应关键控制措施。工程取得了良好的社会与经济效益，可为停机坪施工参考。

停机坪；铺面结构；贫混凝土；面层；灌缝；施工技术

1　工程概况

斯里兰卡马特拉国际机场位于斯里兰卡南部，跑道等级为4F，主跑道长度为3.5 km，宽度为60 m，可供A380起降，拥有面积为8.3万m2的停机坪。停机坪为飞机停放以及各种维修活动提供场所，主要分为停驻区和滑行区[1]。

参照美国联邦航空管理局FAA（the U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration）的相关规范，停机坪铺面设计为压实土基面上铺设贫混凝土基层和面层混凝土（PQC）的刚性铺面[2]。面层混凝土厚度为25 cm，贫混凝土厚度根据荷载的不同，在滑行区和停驻区分别设计为25 cm和21 cm。刚性铺面具有强度高，耐用等优点，其结构如图1所示。

图1　停机坪铺面结构示意图Fig.1　Sketch of ap ron pavementstructure

由于停机坪为大面积刚性结构，为避免荷载、温差等产生的内部应力对铺面结构产生破坏，停机坪进行了各种分缝处理，主要类型有收缩缝、施工缝和膨胀缝。分缝需要进行灌缝处理，本工程灌缝总长度34 350 m。灌缝处理是确保铺面质量和使用寿命的关键环节。

2　施工关键技术

停机坪施工内容主要包括地基处理、贫混凝土施工、面层混凝土施工和灌缝等。

2.1贫混凝土施工技术

停机坪的基层采用贫混凝土（或称干贫混凝土），其主要特征是胶凝材料少，坍落度低，水化热低，介于水稳层和干性混凝土之间[3-5]。根据本工程设计要求，停机坪贫混凝土强度在3.5～5.5 MPa之间。贫混凝土采用分块、分条浇筑方式：分块根据停驻区和滑行区结构断面的不同形式，以及沉降缝的不同位置进行划分；分条根据该区域分块形状以及单条长度进行划分，一般为5 m左右。

2.1.1配合比设计

贫混凝土直接在土基面上施工，强度低、胶凝材料少、保水性能差，配合比设计时应满足以下要求：

1）保证现场施工的工作性能，满足强度要求，防止混凝土泌水污染土基面。

2）尽量控制水灰比，减少水泥用量。

3）生产过程中尽量减少低胶凝材料混凝土过干对搅拌机的损伤。

经过反复试验调整，得出贫混凝土的配合比如表1。

表1　贫混凝土配合比Tab le 1　M ix proportion of lean concrete

考虑到当地砂采购困难且价格昂贵，而本工程现场碎石原材料加工时产生了大量的石粉副产品，料源充足，因此在做配合比试验时采用以石粉代替部分砂量。在后续的施工中发现，这一方法不仅满足施工要求，降低了成本，还使低水泥用量的贫混凝土显得黏稠，避免了低标号的混凝土保水性差引起面层出现大量砂斑的通病，实际效果极佳。

2.1.2模板安装

模板根据分条长度以及结构层厚度采用定型钢模板，钢模板高度按照比结构层厚度小1 cm设计，单块长度按照6m配备，块与块之间采用螺栓连接，打钢钎固定，每1m设置1根钢钎。

安装前对基层土基面进行验收，实测标高为设计值±10 mm，然后每30 m测放模板安装位置及标高，并采用定钢钎的方法对安装位置及标高进行标识。准备工作完成后开始安装模板，采用小型钢垫片（1 cm厚）对模板的高低进行调整。

2.1.3运输

贫混凝土的坍落度控制在50 mm±20mm范围，无法泵送运输，主要有自卸车运输和搅拌车运输两种方案。试验段对比分析发现，自卸车运输因胶凝材料少，沿途颠簸引起贫混凝土浆体和骨料分离现象十分严重，还有大量泌水，而且现场反铲配合分料很不均匀，不满足施工要求。搅拌车运输运料到现场卸料均匀，无须反铲配合。但是贫混凝土生产按常规操作，搅拌机卸料到搅拌车容易引起堵料。经试验，通过调整搅拌机卸料到搅拌车时间，同时搅拌车在卸料时快速转动，能保证贫混凝土坍落度控制在25～50 mm状态下顺利装车卸车。

因此，本工程最终选用了混凝土搅拌车运输，人工铁铲拖料分料。卸料过程中人工推动搅拌车下料斗左右摆动，以保证卸料均匀。对于5 m宽的分条，此种方法快捷简便，效果理想。

2.1.4振捣

考虑到停机坪铺面均为形状规格整齐的条形状，研制了混凝土排振器。采用贝雷架固定并联10条直径8.5 cm的大功率振捣棒，横跨在模板上，底部配备人工操作的自动行走系统。振捣棒能够升降、启动关闭（图2），使用效果良好。

图2　混凝土排振器Fig.2　Concretevibrator

贫混凝土振捣时首先操作排振器进行振捣，注意控制排振器的前进速度和振捣深度，然后采用直径5.0 cm振捣棒在边角人工配合补充振捣。

2.1.5整平收面

混凝土要求顶面整平，振捣完成后，采用三辊轴进行提浆粗平。由于三辊轴在整平时滚轴和模板之间可能夹杂水泥浆，导致整平后混凝土面略高于模板，因此在三辊轴整平后需采用铝合金刮尺进行细整平。

2.2面层混凝土施工技术

停机坪面层混凝土采用普通的干性混凝土，抗折强度是主要指标。本工程设计要求28 d抗折强度>4.5MPa，因此配合比设计与贫混凝土有很大差别。

2.2.1配合比设计

面层混凝土配合比设计的难点在于如何调整配合比，减少和杜绝混凝土裂缝的产生。特别是本工程所处地理位置大风天气多，太阳辐射强，昼夜温差大，裂缝控制的难度更大。经过反复试验调整，得出面层混凝土的配合比如表2。

表2　面层混凝土配合比Tab le 2　M ix proportion of PQC

2.2.2运输

由于现场条件限制，混凝土运输车需通过横跨跑道的临时车道，为保护已施工的贫混凝土，加快混凝土运输的效率，面层混凝土运输采用小型自卸车运输，反铲分料。混合料从搅拌机出料到铺筑现场卸放完成的时间最长不超过30 min。经过实践，没有发现泌水问题，效果很好。

2.2.3拉毛

拉毛采用毛刷拉毛法。在混凝土表面收浆压光后，选择合适的时间对混凝土表面用毛刷拉毛。拉毛垂直于摊铺方向，从混凝土板的一边向另一边进行。拉槽深2mm，拉毛拉槽后平均纹理深度>0.7 mm。拉毛应该掌握时机，应在混凝土初凝前进行，宁早勿晚，拉毛要求深浅均匀一致。同时注意拉毛的走向需垂直模板，防止拉毛的纹理与后续切割的横缝斜交，影响观感和混凝土表面排水。

2.3混凝土面板灌缝施工技术

2.3.1缝槽成形

缝槽形式多种多样，主要有直角缝槽和倒角缝槽，如图3所示。

图3　缝槽主要形式构造图Fig.3　M ain structural type of the slot

直角缝槽施工工艺简单，以前较常采用。但在施工过程中发现，这种直角缝槽表面直角槽口尖端处的混凝土在飞机轮的反复作用下易产生斜切破坏，导致切缝表层发生剥落、碎裂等病害。如果在施工时预先将直角切除，变成倒角缝槽，减少了应力集中，能有效防止道面在使用期间发生切缝浅层病害[6]。

倒角的形式又有多种，如45°斜角（6mm、R8 mm）、圆角（R4 mm、R6 mm、R8 mm），本工程设计选用R8mm圆角，断面及尺寸如图4所示。

图4 缝槽断面图Fig.4　Section of the slot

传统切缝是一张刀片，切下去后形成的是直缝，倒角切缝是在原有直缝刀片的基础上增加一张专用于倒圆角的刀片，使倒角刀片的刀刃“凹”半圆形切掉混凝土后形成“凸”半圆形，即圆角。缝槽经过切缝、扩缝、倒角三个步骤成形。

1）切缝

确定混凝土切缝时间需考虑天气条件、混凝土配合比、骨料大小及强度、切缝刀片的大小及强度、养护情况以及下承层条件。混凝土强度可以承载切缝设备荷载时即可进行切缝处理，实践中一般在混凝土浇筑完成后10～12 h开始切缝。

采用直径为φ500 mm，厚3.5 mm的镶金刚石切片，切出缝宽为5 mm，切割深度为8.5～11 cm（1/4～1/3板厚）。切缝前采用全站仪进行测量放样，然后标记弹墨线，保证缝位置准确和线条平直。切缝时调准刀片轴线，保证缝的线性，并避免产生崩角。切缝后及时冲水清洗，避免混凝土浆粘结在混凝土板上，影响混凝土表观质量。

2）扩缝

按图纸进行扩缝，收缩缝和施工缝宽度为10 mm，深度不小于30 mm；膨胀缝宽度为15 mm，深度不小于30mm。

3）倒角

本工程采用半径为8 mm的圆倒角，定制弧形刀片（图5），用倒角设备在切缝槽口切成圆弧。

图5　倒角锯片Fig.5　The cham fering saw b lade

2.3.2灌缝

为保证切缝发生位移时密封胶不会被挤压突出混凝土面层，切缝槽内密封胶水平面需凹进混凝土面表层5～8 mm，实际施工按6.5 mm控制。灌缝后16～24 h即可开放通车，在25℃时约需3～4 d密封胶完全固化。

灌缝施工工艺流程为：清缝→压条→涂底油→灌料→收面→接头处理→清洗。

1）清缝

切缝、扩缝以及倒角过程中产生的混凝土干浆粘结在缝内，严重影响灌缝材料与混凝土板的粘结力。灌缝要保证缝内干净，首先采用圆盘刷清理缝中的混凝土浆以及砂土，再采用大型空压机吹净。清缝标准：缝中干燥，没有砂尘、混凝土屑、铁丝等有害杂物。

2）压条

压条起到填充作用，可以调节密封胶的灌注深度，防止密封胶坠到切缝底部形成漏浆，影响灌缝效果；压条还起到隔离作用，保证灌缝料可以随混凝土板块自由移动，避免应力的产生。泡沫条直径大于缝宽，保证泡沫条牢固镶嵌于缝中。本工程选用直径为φ15 mm的泡沫条压缝，施工中确保泡沫条干燥、完整，避免过度挤压、扭曲。

考虑到泡沫条具有一定的弹性，制作直径为18mm和20mm压条滚筒，沿缝拉紧泡沫条，进行压条施工，这样可以保证灌缝深度不小于10 mm。压条完成后用制作的钢筋卡尺进行深度验收，确保泡沫条顶到混凝土面深度不小于16.5mm。

3）涂底油

为加强灌缝料与混凝土的粘结作用，避免缝内粘结面的不利因素影响，在缝槽表面涂1层底油，待底油挥发至干燥不粘手后开始灌料。根据当地实际条件，白天温度在30℃左右，涂底油40 min后即可进行灌料施工。若涂底油后2 h以上未进行灌缝处理，需重新涂底油。

4）灌料

为避免灌缝料搅拌过程中混入气体，在相对封闭的工棚内搅拌灌缝料，用手持式电动搅拌棒均匀搅拌4min。搅拌完成后将灌缝料装入灌缝枪内，由熟练工人匀速连续注射。注射高度略高于倒角底边缘，待灌缝料流动稳定后，采用特制的刮刀进行除高补低处理，刮刀端部宽9mm，深度为6.5 mm，从而可以有效保证灌缝厚度不小于10 mm及灌缝料距离混凝土面5～8 mm。

5）收面

为保证灌缝表观质量，灌缝料注射后采用特制钢丝刷进行收面处理，刮除表面气泡。严格控制收面时间，若过早收面，在钢刷收面过程中会扰动灌缝料，并将空气混入灌缝料中；若过晚，灌缝料开始初凝，其流动性降低，影响灌缝的表观质量。实际操作中灌料40 min待表面稍硬化后开始收面，灌缝的表观平整顺滑，效果比较理想。

6）接头处理

距离交叉口不足20 cm处不得设置接头，接头处采用泡沫条进行封堵，避免灌缝料的流失。另一段施工时先移除泡沫条并进行适当的清理，保证干燥清洁。施工中合理选取灌缝范围，避免过多的接头。

7）清洗

清洗灌缝枪以及其他设备，可以有效延长设备的使用寿命。及时清理洒落在混凝土面上的灌缝料，保证表观质量。

3　结语

1）贫混凝土强度和工作性能介于水稳层和混凝土之间，配比设计应把两者结合起来考虑，宜掺加适量石粉，对改善贫混凝土的工作性能大有好处。

2）含气量在冻融环境为强制性要求，对于常年温度都在30℃以上的斯里兰卡气候环境，加上混凝土结构内没有预埋钢筋，其含气量要求的重要性不明显。技术规格书中掺入引气剂的要求有待商榷。

3）贫混凝土只需采用常规混凝土的密实振捣养护方法，采用排振器和三辊轴等施工设备实现流水作业，能极大加快施工进度。对比水稳层需碾压和现场压实度检测等工序，其施工流程比水稳层更快捷方便。

4）面层混凝土表面容易起皮，表面出现水膜。通过延长排振器振捣时间以及合理掌握拉毛时间可有效控制起皮现象。

5）高质量的灌缝可以有效提高停机坪混凝土铺面结构的耐久性。倒角缝槽减少了应力集中，能有效减少道面在使用期间发生切缝浅层病害，可以推广应用。

[1]AECOM.Hambantota international airport pavement specification [M].Perth:AECOM Australia Pty Ltd.,2011:52-75.

[2]PCC Center Iowa State University.Concrete paving workforce reference No.3:concretepavement jointsawing,cleaning,and sealing[D/OL].(2004-11-01)[2005-09-29].http://publications.iowa. gov/2838/.

[3]JTJ034—2000，公路路面基层施工技术规范[S]. JTJ 034—2000,Technical specifications for construction of highway roadbases[S].

[4]张绍栋，周建红，黄沅平.上海机场扩建道口对接不停航施工中的方案优化和创新[J].中国港湾建设，2014（9）：48-51. ZHANGShao-dong,ZHOU Jian-hong,HUANGYuan-ping.Project optimization and innovation in non-suspend air construction of crossing-docking in Shanghai civil airport expansion[J].China Harbour Engineering,2014(9):48-51.

[5]王建国.干硬性混凝土在上海浦东国际机场场道工程中的应用[J].中国港湾建设，1999（2）：36-42. WANGJian-guo.Hard concrete applied in runway works of Pudong International Airport in Shanghai[J].China Harbour Engineering,1999(2):36-42.

[6]王聪，谷锐，王文娟，等.机场场道工程水泥混凝土道面接缝倒角施工技术[J].施工技术，2013，42（23）：70-73. WANGCong，GURui，WANGWen-juan，etal.Construction technology of joint cham fer for cement concrete pavement in airport runway engineering[J].Construction Technology，2013,42(23):70-73.

Construction technology of apron pavem ent structure

ZHANGBao1,LUPu-wei2,ZHOUYuan-ye1
（1.The Second Engineering Company ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China; 2.CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510290,China）

Rigid pavement of PQC and lean concrete pavement with compacted soil base course is designed at Mattala International Airport,Sri Lanka.We discussed the lean concrete construction,PQC construction,and joints filling construction, put forward the relevant construction technique and key controllingmeasures.The project brings good benefits for the society and economy,which can be deemed as the reference for theotherapron construction in the future.

apron;pavement structure;lean concrete;PQC;joints filling;construction technique

TU37；V351.11

B

2095-7874（2016）10-0065-04

10.7640/zggw js201610015

2016-04-22

张宝（1980—），男，河北唐山市人，工程师，主要从事港口航道施工技术管理工作。E-mail：987494707@qq.com