机场机坪区域排水设计探讨

原杰斌

（上海民航新时代机场设计研究院有限公司广州分公司 广东广州 510405）

近年来，我国民航发展迅速，很多机场的旅客吞吐量几乎每年都是百分之十几，甚至百分二、三十的增长率。而航空公司飞机数量、运力的增长，是机场吞吐量增长的前提条件，从而也需要机场提供更多的机位、更大的机坪。机坪的布局与航站楼平面密切相关，为了满足航站楼的功能及外观需求，机坪平面形态各异，同时，也需要机坪排水设施紧密配合，根据机坪布局以及地势情况设计机坪排水沟。

机坪上的排水沟，首先应能够迅速收集机坪的雨水，避免机坪积水过深，影响机坪的正常运行；其次，机坪排水够还应满足附近雨水从机坪穿过，汇流到机场排水沟出水口（航站楼通常有部分雨水会汇流到机坪排水沟）。下面，我从机坪排水沟的结构形式、平面布局以及注意事项等方面在这谈谈机坪排水设计：

1 机坪内排水沟主要的样式

机坪内排水沟主要结构样式有箱涵、铸铁箅子箱涵、铸铁篦子盖板明沟，钢筋混凝土盖板明沟等。不同样式的排水沟，其功能略有差别，各有利弊。

箱涵：一般是埋在道面底下，对飞机、车辆的滑行无影响，结构安全，但完全没有收集雨水的功能，只起到过水的作用。

铸铁篦子盖板明沟：就是在排水沟上全线铺设了铸铁箅子，收水能力特别强，但是箅子边框通常较窄，箅子在飞机或车辆的反复碾压下，箅子容易跳动，同时，在温差的应力的作用下，箅子边上的混凝土沟墙用易破坏。

铸铁箅子箱涵：是在箱涵顶面，每隔一段距离（一般为10～20m）设置雨水箅子口，用来收集雨水。其收集雨水的能力比铸铁篦子盖板明沟差。由于箅子口的设置通常会避开飞机以及车辆滑行路线，因此对机坪的运行基本无影响。

钢筋混凝土盖板明沟：在钢筋混凝土盖板上开下水孔，其收水能力较差，但骄箅子明沟安全，使用时跳车现象没有箅子明沟严重。

2 机坪排水沟的平面布局设计

对于一些小型机场（或进深尺寸较小的机坪），通常只有一排前列式机位，机坪进深（包括机坪滑行通道）一般不到150m，排水沟主要设在机坪外侧土面区，既安全，又不影响机坪的使用，造价还比较低。如郑州机场东南指廊东侧机坪外的排水沟（图1中外侧的排水明沟）。

对于一些大型机场，机坪尺寸非常大，如郑州机场T2航站楼东侧机坪，长度达到了1000多米，进深大的位置有300多米，汇水量特别大，这时就需要在机坪中部设置排水沟，满足机坪雨水收集。如郑州机场T2航站楼东侧机坪有400m宽，需要在机坪中间设置排水沟截水，免机坪积水太深，同时也考虑到该位置飞机进出比较频繁，如设铸铁箅子排水沟，虽然截水功能最好，但对飞机滑行的影响不好，需要经常检修箅子，并存在一定的安全隐患；通过核算，箅子箱涵也能满足截水功能，同时还消除了铸铁箅子沟的不利因素，综合比较，该位置设箅子箱涵排水沟更好。如图1中的箅子箱涵。

大型机场的航站楼一般会设置多条指廊，在两条指廊之间是港湾式机坪，在该机坪内，需要设置排水沟收集机坪雨水。这时，如地势设计为机坪中间高两边低，则排水沟一般设在机坪与服务车道之间。该位置不受飞机碾压，车辆也比较少穿越。接下来分析该位置设置什么类型的排水沟，应通过核算汇水量以及水沟的收水能力确定。另外由于水沟离航站楼较近，为了确保航站楼不受机坪积水浸泡，宜对排水沟的收水能力以及水沟断面有所预留，通常该位置会设置铸铁箅子明沟，如郑州机场的西南指廊与东南指廊之间的排水沟，水沟的平面布置见图1。

图1

如港湾内的地势为中间低，两边高，这时收集机坪雨水的排水沟线路长度将比设在两边的短，为了提高其收水能力，宜设置铸铁箅子排水沟，尤其是南方机场。在设排水沟时，还应避开机坪滑行线以及主起落假滑行的线路。尽可能减少飞机和车辆对箅子的碾压。如南宁机场T2航站楼指廊间的排水沟。

机坪雨水收集好后需要排出场外，通常水沟会经过机坪的主要滑行线路，为了结构的安全，减少维修、维护的工作量，消除安全隐患，在过主滑行线的位置宜采用箱涵穿过，如图1中的箱涵位置。

3 排水沟的断面尺寸设计

确定排水沟平面位置后，接着要根据机场所在地的暴雨强度公式，计算汇水量，设计排水沟断面尺寸。排水沟断面汇水量主要考虑以下因素：

（1）机坪汇水面积（包括机坪服务车道等）；

（2）航站楼屋面雨水汇入机坪排水沟的水量；

（3）根据机场平面布局，考虑是否有机坪外的雨水汇入机坪排水沟；

（4）结合机场平面规划，应按规划的汇水面积，预留排水沟的过水能力，避免日后扩建时，要改造机坪内的排水沟；

（5）由于机坪内各种管线较多，在计算排水沟断面尺寸时，调查清楚是否有管线横穿排水沟，如有，应考虑其对流水的影响。

在断面尺寸设计时，要特别注意全局考虑，避免出现流水断面的瓶颈：某段水沟的过水能力仅仅满足当前需求，而另一段预留量又特别大，整条排水沟既不能满足更大的过水量，又浪费了投资。

4 排水沟墙背的回填设计

排水沟施工开挖沟槽通常比排水沟要宽一些，水沟浇筑好以后，需对水沟两侧进行回填。由于该位置无法使用大型碾压机械进行碾压密实，而机坪对回填土的压实度要求较高，通常达到0.96，因此需要使用特殊的材料回填。一般的回填料有沙砾石、级配碎石以及湿贫混凝土等，其各有优劣。

沙砾石：如当地有沙砾石，则工程造价底，但沙砾石也会面临难夯实的问题，通航采用人工夯实，速度慢，质量不稳定。

级配碎石：采用级配碎石回填沟墙背施工简便，进度快，施工质量稳定，但在粉土地区，在雨水的作用下，容易形成一条排水通道，带走旁边泥土，掏空土基。在这种情况下，如使用级配碎石应在顶面及侧面包裹土工布。

湿贫混凝土：是一种低标号混凝土，通常只有3～5MPa的强度，作为沟墙背回填，不需要碾压，但造价也相对教高。

采用哪种材料回填，应根据每个项目的特点，地材情况，不停航施工难度情况等因素来确定，在满足质量、进度要求，方便实施的情况下尽可能节约投资。

5 铸铁箅子沟的破坏与防护

据了解，机坪内的各种排水够中（箱涵、铸铁箅子箱涵、铸铁篦子盖板明沟，钢筋混凝土盖板明沟），铸铁篦子盖板明沟损坏最为严重，在现状使用的机坪排水沟中，各个机场的铸铁篦子盖板明沟损坏样式基本相同：

（1）铸铁箅子边上的钢筋混凝土沟墙开裂，混凝土剥落（如图2）；

（2）铸铁箅子跷起，与沟墙形成错台；

（3）铸铁箅子边框底下的混凝土局部脱落（如图3）；

图2

图3

经分析研究，造成钢筋混凝土沟墙开裂，混凝土剥落的主要原因是温差应力。高温天气下，机坪混凝土道面板内整体温度升高引起板的膨胀。在铸铁箅子排水沟处，顶面箅子制约着混凝土板的膨胀变形，而箅子底下为自由边，混凝土可以自由膨胀，由于箅子的厚度相对较薄，通常只有几厘米后，因此箅子两端混凝土应力集中，当温差应力达到一定程度时，箅子两端的混凝土就会开裂，甚至脱落（如图2）。

箅子排水沟的箅子一般落在箅子的边框上，箅子边框预埋在水沟墙边，并用钢筋与沟墙钢筋焊接或用螺丝固定。由于边框与沟墙的搭接只有几厘米，在温差应力以及飞机荷载的反复作用下，边框边上的混凝土（尤其是边框底下）最容易掉角、脱落，影响箅子的安全。

在一些北方机场，冬天比较寒冷，如果除冰液中的水或者其它水汇流到箅子排水沟，部分水会滞留在箅子边框与沟墙之间的空隙，晚上气温降低，滞留水结冰膨胀，这样反复作用下，箅子边框底下混凝土就会脱落，造成箅子排水沟的安全隐患。这种现象在寒冷地区的机场尤为突出，如长春机场远机位（该机位也兼作除冰机位）的铸铁箅子排水沟。

鉴于铸铁箅子排水沟以上特点，为了保护好铸铁箅子排水沟时，确保机坪的运营安全，应增加一些措施：

（1）在排水沟的两边设置足够的胀缝，胀缝应贯通道面混凝土板，尽可能通过胀缝消化温差应力；

（2）增大边框的搭接宽度以及箅子打接处的厚度，降低箅子两端混凝土受到的应力；

（3）适当增大箅子两边的道面坡度，减少水滞留在箅子边框底下。

6 结束语

机坪区域的排水设计是机场设计的一个难题，是否合理，直接影响到机场的运行。排水设计时，应考虑到机坪的平面布局、航站楼的影响因素、机坪的汇水面积以及机场规划等情况，结合项目本身的特点，通过分析计算，设计出合理、高效、安全的排水系统。