浅议机场沥青道面结构设计与施工质量控制

张喜艳，王 维（西安西北民航项目管理有限公司， 陕西 西安 710075）

0 引 言

沥青道面不仅具有施工便捷、养护方便的特点，而且其平整性、抗滑性、舒适性等都比水泥道面更加优良，因此在新建、改扩建机场得到了越来越多的应用。然而，由于机场道面要满足飞机的起飞、降落和滑行等特殊要求，使得其对道面使用性能就有了更高要求，而且道面维修养护对机场日常运营的影响也极大，这一切都使得机场管理部门不可随意进行停航维护。因此，在机场修建时，就必须从沥青道面的设计与施工等环节采取有效措施来保障其使用质量[1]。

1 沥青道面的设计方法

我国旧版规范 MH 5010—1999《民用机场沥青混凝土道面设计规范》曾采用经验设计法，以 CBR 值作为道基土和粒料类道面材料的性能设计参数，以土基抗剪强度作为道面结构的设计指标，控制土基变形以及道面结构轮辙变形等破坏模式；通过“CBR 值、轮载作用次数、道面结构厚度”三者的经验关系，根据当量飞机年轮载作用次数和土基 CBR 值，确定道面结构各层厚度及总厚度[2]，其中CBR 值由模拟野外土基承载板试验的 CBR 法确定。由于CBR 只是经验性指标，并不能直接度量材料的承载能力，且与道基土弹性变形的关系较小，而实际沥青道面结构在设计时却要求其在弹性应力状态下工作，也就是要求更加关注道基土的回弹模量及其在重复轮载作用下的塑性变形。另外，CBR 法设计指标与道面实际的疲劳开裂、低温开裂以及其他各种结构损坏也基本没有关联，而且未考虑机场道面的使用性能和运营中的功能性能，由此可见，这种经验设计方法并不符合道面结构的真实工作状态，用于机场沥青道面的结构设计仍存在问题[3]。

鉴于此，新版设计规范 MH/T 5010—2017《民用机场沥青道面设计规范》已经针对新建道面，将以 CBR 法为核心的经验型结构设计方法调整为以道面累积损伤理论为基础的力学经验法，取消了设计飞机、当量单轮荷载、道面结构厚度的疲劳修正、设计 CBR 值等内容，增加了荷载重复作用次数计算和累积损伤因子计算等内容。修订后的设计方法不仅避免了 CBR 法的缺点，可以更好地表征道面结构层因荷载和温度而引起的疲劳开裂，而且还考虑了传统力学经验法没有控制半刚性基层疲劳开裂的问题，设计的道面结构将更符合道面实际的力学响应状态及损坏模式。

2 沥青道面配合比设计及施工工艺

2.1 原材料及配合比设计

2.1.1 原材料

（1）原材料必须有出场质保书，进口材料必须经海关商检合格。任何材料进入现场都应按照规定进行检验并登记，签发材料验收单。

（2）对于沥青材料，应根据飞行区等级采用适合的沥青标号或种类。

（3）对于矿料，料源应充足，且能保证工程所需的数量，碎石应具备足够的强度和较小的压碎值，与沥青具有良好的粘附性。其中，粗集料应由轧石机破碎而成，且清洁、干燥；细集料应采用机制砂，且清洁、干燥、无杂质；填料应采用石灰岩等碱性集料，经加工磨细而成，加工时应剔除泥土杂质和风化石，加工好的填料应确保其干燥、洁净。

2.1.2 配合比设计

（1）目标配合比设计：结合当地的具体情况，根据规范给出的级配范围，依据经验调试混合料的合成级配曲线，然后采用马歇尔试验方法确定混合料的最佳油石比，最后对其水稳、高温车辙和低温抗裂等使用性能进行检验，若均满足规范要求，则可完成目标配比设计，并提供给拌合站，用来制定各原材料冷料仓的供料速度。

（2）生产配合比设计：根据目标配比设计结果以及热料仓筛分结果，调整确定生产配合比级配，并通过马歇尔试验以目标配合比最佳油石比 ±0.3% 的油石比间隔验证确定生产配合比油石比，经混合料性能检验，最终确定生产配合比。

（3）生产配合比验证：根据生产配合比设计结果进行试拌试铺，进一步验证混合料生产配合比，并确定其生产与摊铺碾压工艺。

2.2 沥青道面的施工工艺

2.2.1 拌 和

从生产工艺上看，沥青混合料拌合楼可分为间歇式和连续式两种类型，目前应用较多的仍为间歇式，这种设备生产质量相对比较稳定。无论是哪种搅拌设备都应具备如下功能：①骨料的烘干、加热与温度控制；②各种规格集料、矿粉和沥青及添加剂的计量功能；③对沥青混合料的均匀拌和能力；④废气粉尘的排放处理。

采用间歇式拌和楼生产混合料时，应严格控制沥青、集料的加热温度以及混合料的出料温度，出料温度过高时（＞190 ℃）时混合料必须废弃；混合料的拌和时间经试拌决定，拌和时间越长，拌和均匀性越好，但过长的拌和时间也会造成混合料品质下降，具体应以集料颗粒全部被沥青裹覆为宜，确保不出现花白料、不结团成块或不产生严重离析。在实际操作时，每盘料的拌和时间应不小于45 s，若掺加了纤维或其他添加剂，则搅拌时间还应适当延长。

2.2.2 运输与摊铺

（1）运输。将拌好的混合料按品字形卸料方法放入运料车中，装料前应在运输车箱底部涂刷油水混合物以防混合料与车箱底部粘结；装料后车箱四周和混合料表面必须覆盖保温，并使混合料尽量少接触空气，以防其在高温运输途中过度老化。

（2）摊铺。在开始摊铺前，应对摊铺机械进行调试检查，确保机械设备各部位工作状态符合要求；在摊铺过程中，螺旋分料器中的混合料料位应均衡稳定，摊铺速度宜控制在 1.5 m/min～4 m/min，并与拌合楼生产率相协调，摊铺机应连续、均匀、稳定地进行摊铺作业；当气温低于10 ℃时，不宜进行摊铺作业。

2.2.3 压 实

压实是沥青道面施工过程中非常重要的一个环节，不仅直接影响道面的压实度和平整度，而且还可有效保障道面力学性质[4]。

（1）压实温度。在适宜的温度下，压实过程应按初压—复压—终压的程序进行，初压压稳，复压压实，终压消除轮迹。由于混合料温度对道面压实效果具有直接影响，因此压实过程中必须严格控制道面温度。诸多工程实践表明，适合普通沥青混合料的压实温度范围为：初压作业 110 ℃～140 ℃、复压作业 90 ℃～130 ℃、终压作业＞70 ℃，若采用改性沥青，则应适当提高 10 ℃～20 ℃。

（2）压实设备。压实设备是影响碾压效果的重要因素之一，应根据不同的混合料类型与作业程序选择合理的压实机械组合方式[5]。沥青道面压实宜采用重型轮胎压路机和双钢轮压路机进行碾压作业，压实成型的沥青道面应满足压实度和平整度的要求。压路机的最大压实厚度由设备的压实能力和混合料压实难易程度共同决定，一般沥青混合料的压实厚度不宜大于 10 cm，否则须经试验证明确实能达到压实度要求。压路机应缓慢且匀速碾压，初压采用钢轮静压，速度应控制在 1.5 km/h～2.0 km/h，复压复压采用钢轮振压和胶轮交叉作业，速度应控制在 4 km/h ～5 km/h，终压采用钢轮静压，速度应控制在 2.5 km/h ～3.5 km/h。振动压路机的振动频率较低时，压实速度宜取小值；振动频率较高时，压实速度可取大值。

2.2.4 接缝处理

沥青道面纵向接缝应采用热接缝，即采用多台摊铺机同时分梯队作业，且摊铺机沿跑道、滑行道的中心线向两侧布设，从而形成全幅施工。道面上下各层的纵缝应错开30 cm 以上。

沥青道面横向接缝采用垂直的平接缝，应在混合料未完全冷却前即用凿岩机或人工刨除端部，使接缝成垂直断面。在下次摊铺前断面必须清洗干净，且待干燥后涂刷粘层油，然后再继续铺筑新的混合料。接缝碾压时，先横向碾压，再纵向碾压，使接缝处充分压实、平整连接，粘结牢固。道面上下各层间的横向接缝均应错开1 m以上。

3 施工质量控制措施

在沥青道面施工时，应遵循工程质量第一的方针和全面质量管理要求，采取切实有效的措施，不断提高施工质量管理水平。建立健全“企业自检、施工监理、政府监督”的质量保证体系，完善技术岗位责任制及质量检查和验收制度，对施工全过程的质量进行检查、控制，达到所要求的质量标准，确保工程质量。

在施工过程中，施工单位、监理单位应按质量要求对施工全过程有效地进行质量控制和检查。在工地现场，应设试验室并配备相应的质检人员，试验室应有完善的设备、场所和公用设施。检查项目与频度以及检测的质量指标应符合规范的相关规定，若检查结果不符合要求，则应增加检测数量，查找原因，并及时进行处理。

除此之外，施工单位还应通过工程不断积累和总结经验，主动建立各项施工质量控制指标变异系数的允许界限值，以此作为后续工程施工管理的目标。

4 结 语

本文分析了旧版民用机场沥青道面设计规范中沥青道面结构设计指标体系及其问题，介绍了新版民用机场沥青道面设计规范关于沥青道面结构设计方法的变化，总结了沥青道面混合料配合比设计方法与施工工艺及其施工过程中需要注意的事项，提出了相应的质量控制措施，对保障或提高沥青道面施工质量具有积极的指导作用。