某机场临近航站楼道路病害分析与处治研究

郝 勇

（上海城西城建工程勘测设计院有限公司，上海市 201101）

0 引言

随着国家经济的发展，机场建设如火如荼。某国际机场作为一个大型的国际航空枢纽港，承载着大量的客流、货流运输任务。在这样一个庞大的区域当中，机场道路等大量的服务性设施必不可少，与整个机场的主体工程有机联系，相互呼应，互动互补[1]。完善的道路系统建设将改善机场客货运集散的交通条件。然而，该国际机场航站楼正式投入运营4年后，航站楼前的配套道路出现了较多沥青路面病害[2-3]，其中道路两侧出现了较为严重的不均匀沉降问题，尤其是出租车等候区位置，道路行驶平顺性较差，路面拥包、拱起最大处达30cm以上，局部位置出现裂缝。

为了全面提升该机场航站楼前配套道路的整体使用水平和服务功能，更好地满足航空运输中心到达旅客交通需求，对航站楼前区域内道路进行病害机理及整治对策研究是十分迫切及必要的[4-6]。

1 工程概况

某国际机场航站楼前（到达层）配套道路，北起航站楼北侧边线以北50 m处，南至南侧边线以南50 m处，路线长度约520 m。现状道路总宽27 m，自西向东依次为7.5 m（辅助车行道）+2.0 m（分隔带）+17.5 m（车行道），现状采用沥青混凝土路面，在图1所示范围内道路路面破损较为严重。

图1 道路病害路段示意图

2 病害调查与评价

本路段主要病害类型为位于车行道的纵向裂缝（见图2）、位于每根柱子相邻车道的拥包和拱起（见图3）以及分隔带处的大理石板与路缘石出现间隙，且有松动、断裂、沉陷等病害（见图4）。

图2 车行道纵向裂缝

经路面破损状况调查、平整度测试、路面车辙测试、既有路面摩擦系数检测、既有路面构造深度检测、沥青路面渗水实验测定、落锤式弯沉仪测试、结构调查及芯样室内实验检测、波浪拥包拱起方量检测等多项专业检测，得出以下结论：

图3 拥包、拱起

图4 隔离带病害

（1）该路段主要病害为波浪拥包和裂缝，PCI统计结果为69.14，等级评价为C，主要是2号、3号和7号3个车道靠近墩柱位置有较明显的波浪拥包、拱起及局部位置的开裂，而1号、4号、5号与6号车道整体状况良好。

（2）路面平整度共测试6处，每处10/3 m，共20 m。从检测结果看，最大间隙为7.2 mm，最小间隙为0.6 mm，6个检测断面最大间隙平均值为2.4～4.2 mm。

（3）所测路段沥青路面的平均车辙深度为0 mm，视作该路段沥青路面基本没有车辙病害损坏。

（4）摩擦系数共检测3处，分别为65、66和66，根据《城镇道路养护技术规程》（CJJ 36—2016）中对沥青路面的抗滑能力的评价指标，等级评价为A。

（5）铺砂法检测沥青路面构造深度共测试3处，平均构造深度为0.97～1.02 mm，说明道路表面抗滑性能良好。

（6）共测试3处的渗水系数，分别是3 932、3 817、3 932 mL/min；另外，水并没有快速下渗到中面层以下，而是发生了周边冒水的情况，表明沥青路面空隙率较大，路面压实度可能存在不足。

（7）根据FWD落锤式弯沉仪测试结果，转化为贝克曼梁弯沉，发现总体上道路弯沉不大，整体性较好，但是靠近墩柱位置弯沉明显低于道路中心区域；同时根据FWD测试结果计算土基回弹模量，结果表明靠近墩柱位置回弹模量显著高于道路中心区域，表明靠近墩柱位置道路强度要显著强于道路其他区域位置，这也是道路出现差异沉降的主要原因。

（8）由于道路差异沉降引起靠近墩台位置道路波浪拥包，经测试，统计出检测路段内波浪拥包方量为89.9 m3。

（9）芯样厚度及结构层调查结果表明，上面层厚度实测值为32～40 mm；中面层厚度实测值为31～35 mm；下面层厚度实测值为35～88 mm。三渣基层芯样底部松散，可测厚度为270～300 mm。

（10）从芯样上面层压实度试验结果看，所测点的压实度情况不是很理想；从3层面层的颗粒级配试验结果看，级配结果与设计要求基本一致，个别超出设计范围，粒径总体偏小。

3 路基沉降计算与分析

基于前述道路病害情况，结合地勘资料按不同工况进行了路基沉降计算分析。

土层从上至下依次为：①填土（厚约2.3 m）、②1粉质黏土夹淤泥质粉质黏土（厚约1.1 m）、②3砂质粉土（厚约5 m）、③1淤泥质粉质黏土（厚约1.4 m）、③2砂质粉土（厚约2.3 m）、④淤泥质黏土（厚约 8.4 m）、⑤1-1黏土（厚约 9.9 m）、⑤4粉质黏土（厚约 0.8 m）、⑦1砂质粉土（厚约 1.0 m）、⑦2-1粉砂（厚约7.5 m）。

（1）工况1（填土较低路段）：直接铺筑路面结构层厚度75.6 cm。填土密度采用1 800 kg/m3，路面结构层密度采用2 300 kg/m3。其计算结果见图5。

图5 工后沉降与时间关系曲线（填土较低路段）

（2）工况2（填土较高路段）：填土高按2 m计，路面结构层厚度75.6 cm。其余参数同工况1。其计算结果见图6。

图6 工后沉降与时间关系曲线（填土较高路段）

根据计算情况，路基沉降目前仍远未稳定：对于填土较低路段，工后5年内沉降可达10 cm，在道路使用期余下的10年内仍将沉降4～5 cm以上；对于填土较高路段，工后5年内沉降可达33 cm，在道路使用期余下的10年内仍将沉降13 cm以上。

综上，各工况经计算均能满足规范要求的工后沉降不大于50 cm，但各工况下沉降均未稳定，截止目前固结度仅0.649，在使用期内还将产生一定的沉降。从路基结构分析，桩基周围和道路中心的路基土体刚度差异明显，在相同外力（车载等）作用下，变形量不同，尤其是在外载反复作用下，可能出现两种情况：一是出现明显的差异沉降，导致路基路面裂缝破损；二是虽然没有明显的差异沉降，但在每次外力作用时，路面结构和路基表层内由于差异变形而出现不利的附加拉力或剪力，路面结构和路基表层在这个力的多次反复循环作用下产生疲劳破坏，导致路面或路基病害。在机场道路建设中，桩基影响范围内的路基部位，前者往往起主导作用，需引起足够重视。

建议处治病害后，布设道路沉降长期观测点，每月观测1次，以累积相关资料，为后续机场类似工程提供借鉴。

4 路面病害原因分析

路面状况和路面病害的出现与很多因素有关，一方面和路面所处的外部环境有很大关系，主要有自然气候条件、交通量等；另一方面是与路面排水条件、路面的结构设计、混合料的性能息息相关。本工程主要病害为拥包、拱起及局部纵向裂缝。

4.1 拥包、拱起

拥包、拱起病害位置为靠近墩柱位置的道路，集中在2号、3号与7号车道，尤其以7号车道问题最为严重，与相邻6号车道高差20 cm以上。

通过调研分析，由于本工程位置在机场航站楼下部，受温度及雨水影响很小，另外该位置车辆主要为出租车等小型车辆，没有重载车辆，交通影响也较小，主要原因还是来自于道路两侧支撑航站楼的墩柱。墩柱的桩基长30～70 m不等，墩柱结构与周围路面材料不同，柱结构为混凝土浇筑而成，具有较大的刚度，桩基的存在增强了靠近墩柱位置道路的强度，而其他位置路基和路面组成的道路属于半刚性或柔性结构，相对而言强度较低。通过FWD试验对比，靠近墩柱位置道路的弯沉明显小于道路中心位置弯沉；计算土基回弹模量时，靠近墩柱位置的路基回弹模量显著大于道路中心位置回弹模量，其对比图分别见图7、图8。

建设期道路路基经过处理压实后，只能完成部分沉降，而在车辆荷载与自重作用下不断沉降，在工程完工后路基仍在继续下沉，沉降量随着时间逐渐增加。

图7 靠近墩柱位置与道路中心位置弯沉对比图

图8 靠近墩柱位置与道路中心位置土基回弹模量对比图

根据前述路基沉降计算，工后沉降量为15～40cm，而由于航站楼结构物要求较高，本身允许的沉降较小，沉降量基本可以忽略，因此正常道路路基不断沉降，而靠近墩柱位置道路由于桩基影响沉降很小，道路差异沉降不可避免，导致靠近墩柱的道路拥包、拱起。

4.2 纵向裂缝

纵向裂缝主要分布于车行道，在裂缝处取芯发现芯样全部碎裂（见图9），从芯洞内部观察发现纵向裂缝一直延伸到芯洞底部（见图10）。纵向裂缝主要为靠近墩柱位置道路不沉降，而其他位置沉降所产生的不均匀沉降，导致道路纵向开裂。

图9 芯样碎裂图

图10 芯洞情况图

5 道路维修及处治方案

基于检测及病害分析，该路段病害处治设计以路面现有病害处治与预防性养护相结合为主要原则；同时，结合项目所处地区的气候、水文、土质等自然条件，结合以往道路施工经验和材料供应情况，在满足交通量和使用要求的前提下，遵循技术先进、经济合理、安全适用、选材合理、方便施工、利于养护的原则。

5.1 车行道纵向裂缝处治方案

采用钻孔压浆方法进行处理，施工时通过钻孔压浆将水泥浆压入路面基层或底基层中，必要时可将水泥浆压入路基中；压浆前用环氧砂浆对裂缝表面进行封堵，并沿裂缝每隔一定距离预埋一注浆管，采用不分序依次向前推进的循环式灌浆法，从一端开始，依次注浆至相邻注浆管溢出浆液为止。如中间有压浆管不能溢出浆液，则将压浆泵移至相邻的下一孔管进行注浆。

本处理工艺适应于路强度不足段落的局部路段处理，包括裂缝注浆的处理。注浆布孔沿裂缝布孔，孔位间距1.3 m，全部为垂直孔；钻孔孔径为ø50（浆管直径 ø32），钻孔深度 1.0 m。

5.2 分隔带、人行道处治方案

分隔带、人行道根据需要进行重新铺设。

5.3 拥包、拱起病害段落处治

整条车道铣刨至水稳基层底部，然后对路基进行注浆，按1.3 m间距品字形进行布孔，处理深度3 m，注浆压力0.5～0.8 MPa，注浆完成后，按新建路面结构进行设计。

6 结语

本文依托某机场临近航站楼道路项目，针对其建成运营仅4年多就出现的纵向裂缝、拥包、拱起、分隔带损坏等典型病害，进行专业检测并深入分析。在此基础上，采用一维固结理论进行了工后沉降计算，进而分析了路面病害产生的原因，最后针对性给出了处治方案，较好地解决了实际工程问题。工程实践表明所提出的处治方案合理可靠，可以为类似工程提供参考。