机场场道工程施工技术

严敏强，李祯，赵培庆

（民航机场建设工程有限公司，天津 300456）

根据国家民航局规划，预计“十三五”末投入运行的国内干线机场将达260个以上，通用机场500个以上。同时原有机场的维修与扩建也将持续进行，机场建设工程项目已成为建筑市场的重要版块。公司自1985年建设阎良机场以来，先后参建了澳门国际机场、天津滨海国际机场、上海浦东（虹桥）国际机场、北京首都国际机场、杭州萧山国际机场等30家机场，囊括现有全部机场类别，积累了丰富的机场场道施工经验，形成了一整套成熟施工技术。

1 工程简介

机场场道工程是机场飞行区的核心部分，包括跑道、滑行道与机坪，是供飞机起飞、降落、滑行、停放的主要区域，一般采用水泥混凝土道面结构[1-10]。

1.1 机场飞行区的分级与要求

机场飞行区按2个指标分级，这2个指标均与拟使用该飞行区的飞机的特性相关，指标Ⅰ分为1、2、3、4四个等级，按所服务飞机中最长的基准飞行场地长度确定。指标Ⅱ分为A、B、C、D、E、F六个等级，按所服务飞机中的最大翼展或最大主起落架外轮外侧边的间距确定。如飞行区4F级（为最高等级），代表最大基准飞行场地长度≥1 800 m，最大翼展65（不含）～80（不含）m或最大主起落架外轮外侧边的间距14（不含）～16（不含）m。

1.2 机场场道结构形式

1）机场跑道的竖向结构：从上到下依次为面层+隔离层+基层+垫层。

2）横向结构：从中间向两边依次为道面、道肩、土面区。机场跑道的断面结构示意见图1。

图1 某机场第四跑道（4F级）的断面结构图Fig.1 Section diagram of the fourth runway(Class 4F)of an airport

1.3 跑道各结构层的性能

1）面层混凝土板在机轮荷载作用下，主要产生压应力和弯拉应力，其强度控制指标为弯拉强度，飞行区等级为A、B的机场，设计弯拉强度不得低于4.5 MPa；飞行区等级为C、D、E、F的机场，设计弯拉强度不得低于5.0 MPa。

2）面层混凝土板块尺寸一般为4.0 m、4.5 m、5.0 m，在飞机起降区范围内的板块设有上下2层钢筋网片，板块纵向施工缝为企口结构，并设了拉结钢筋，横向施工缝为平缝，设有传力杆。板面有横向拉毛，以增强磨阻系数并方便排水，多雨地区在拉毛的同时刻槽，防止在机轮与板面之间形成水膜造成飞机打滑。

3）隔离层设在混凝土板块下，常采用土工布、复合土工膜、沥青砂、石屑。

4）基层一般为水泥稳定碎石，7 d无侧限抗压强度上基层为4.0 MPa，下基层为3.0 MPa。

2 机场场道面层水泥混凝土特点

机场场道面层水泥混凝土的强度、平整度、表面耐磨性、磨阻系数、耐久性等要求高，主要的特点有[2-10]：

1）场道面层水泥混凝土的平整度控制严。场道的平整度影响飞机滑跑的稳定性和舒适性，严重时甚至会造成爆胎，危及飞行安全。面层混凝土的平整度要求≤3 mm，邻板差≤2 mm。

2）场道面层水泥混凝土的耐磨性要求高。场道面层混凝土要求有一定的摩阻系数和高耐磨性，摩阻系数通过拉毛或刻槽来实现。

3）场道面层水泥混凝土的高耐久性。场道面层混凝土在使用过程中受到的破坏因素有：航空器或者车辆等带来的周期性或者突发性荷载、雨水腐蚀、碳化腐蚀、温度应力以及冻融破坏等。

4）采用干硬性混凝土（维勃稠度20～40 s），集料可形成良好的嵌锁构型，并可形成3～5 mm厚的水泥浆面层，利于做面和拉毛，水泥浆太厚降低耐磨性，太薄拉毛困难、漏石。

3 水泥混凝土施工工艺

3.1 基层准备

施工前，对基层开裂、破损部位进行修复。基层与面层之间未设置隔离层时，基层非扩展性温缩、干缩裂缝以及预埋管切槽处，铺设复合土工膜、土工布或其他隔离材料，避免反射裂缝产生。混凝土浇筑前，基层洒水湿润，土工膜防止混凝土水分被基层吸收而影响性能。在腐蚀性土壤环境下，土工膜还具有防腐、隔离界面的作用。

3.2 模板

纵向模板采用定型钢模板，横向施工缝的封头和弯道部位、异形板通常采用木模板。钢模板面板采用5 mm厚钢板，背楞采用角钢，板中企口冲压而成。利用全站仪定出分块交点，作为模板安装位置控制点，模板两端采用垫块调平，中间采用砂浆封堵，模板用背桁架、钢钎固定。

3.3 钢筋

1）钢筋主要有拉杆、传力杆、灯坑钢筋、平缝加筋和场道加强网片。

2）施工缝传力杆在混凝土摊铺前固定在模板上。模板加工时，按照拉杆、传力杆间距预设空洞，供穿拉杆用。

3）传力杆长度的3/5涂刷沥青涂层，交叉设置，传力杆安装精确保证轴线方向与跑道中心线一致。当接缝处混凝土摊铺振实后，采用专用的安装装置将传力杆安装到位。

4）在跑道飞机起落区及地基薄弱区设置双层钢筋网片，在混凝土浇筑时同步安装。

3.4 混凝土拌合和运输

混凝土拌和采用强制式搅拌机，混凝土运输采用自卸车，自卸车的卸料和接料高度均不大于1.5 m，防止离析。混凝土从搅拌机出料直到铺筑现场时间，不宜超过30 min，在炎热、干燥、大风或阴雨天气运输混凝土时，混合料要覆盖彩条涤纶布。

3.5 混凝土摊铺

采用人工配合橡胶履带小型挖机进行摊铺，靠近模板的部分比中间略高，摊铺厚度预留振实的沉落高差一般为板厚的10%～15%。局部需人工补料时，铁锹倒扣，防止混凝土离析。

有补强钢筋时，采用3次布料1次振捣作业方式，第1次布设至下层钢筋高度，铺设钢筋网片。第2次布料至上层钢筋高度，铺设第2层钢筋网片，第3次布料至摊铺高度，再统一振捣。

3.6 混凝土振捣

采用自行式高频振捣器来振捣，插入式振捣器和平板振捣器作为辅助。自行式高频振捣器棒间距约为40 cm，边部振捣棒距模板约为20 cm，连续推进式振捣，行走速度不大于0.8 m/min。有网片配筋时，采用斜插点式振捣。插入式振捣器用于模板边混凝土的补振，保证企口处振捣密实，平板补振保证表面出浆量。

3.7 整平

整平采用两步工作法，第1步采用木制振动梁，第2步采用钢滚筒。

1）木制振动梁进行粗平、提浆，将石子压入混凝土表面以下，人工配合铲高补低。填仓施工时，在木制振动梁行走区域提前铺设薄铁皮，以保护两边混凝土板块边口的纹理不被破坏。

2）采用钢滚筒进行精平，使表面泛浆更为均匀，直到表面呈现3～5 mm厚度均匀干湿一致的薄浆层。最后采用提浆厚度检测仪和铟钢尺检测提浆厚度和表面平整度。

3.8 做面

做面采用“三阶段成面”工艺，即“1木+1木1铁+1木1铁”。

1）第1阶段：揉浆后随即上木抹，使表面砂浆层粗颗粒下沉，表面形成纯浆层，以利于后续拉毛。

2）第2阶段：表面明水收净时，采用先木抹后铁抹顺序推进，使表面浆液进一步均匀、密实、平整，并消除砂眼、气孔。

3）第3阶段：初凝前，重复第2阶段工序，使表面乳浆更加均匀，混凝土板面光滑平整。清理干净粘在模板或两边混凝土板的乳浆，使新旧板块界限分明。

3.9 拉毛

1）站坪平均纹理深度均不小于0.4 mm，跑道不小于0.6 mm，采用填砂法进行检测。

2）拉毛时间视天气条件及浆的稠度而定，既能保证满足设计的纹理深度，又不使水泥浆流淌或表面泛砂，通常用手触及表面砂浆不粘手而且能将手指纹印在水泥浆上时即可拉毛。

3）为保证拉毛直顺，用铝合金直尺横向搭在模板或填仓两侧的混凝土上，并将毛刷沿铝合金直尺拖动，两刷之间应有一定的搭接距离。

3.10 混凝土养生、拆模

用手指轻按混凝土表面无印痕时，且表面开始泛热，立即覆盖土工布进行养生。当混凝土表面大量泛热时，且变成灰色时，进行洒水养生，养护期不少于14 d。

拆模要轻撬慢拆，保证混凝土板块不缺边掉角，企口完整。拆模后，侧面及时均匀涂刷沥青。混凝土道面最早拆模时间见表1。

表1 拆模时间Table 1 Dismantling template time

3.11 接缝施工

1）板缝主要有：纵向企口缝、拉杆缝、假缝、传力杆缝、横向施工缝、平缝、胀缝等。

2）在混凝土达到一定强度且未产生不均匀缩裂缝之前进行切缝，根据经验以300°C·h/Δt（Δt为平均温度）h或抗压强度达到6～10 MPa控制，切缝过早会造成毛边，过晚会造成断板。

3）切缝分2步施工，第1步用4 mm厚锯片切诱导缝（深度为板厚的1/4～1/5），第2步用8 mm厚锯片扩缝至设计深度。

4）需要进行倒角施工时，用倒角机切成R=6 mm圆弧倒角，如图2。倒角能够有效减少场道使用中接缝的啃边、剥落，降低日常维修费用，还可避免因接缝损坏对飞机运行安全构成的潜在威胁，保障飞机运行安全。

图2 倒角形式Fig.2 Chamfering form

3.12 刻槽

刻槽可显著改善道面的排水，从而增加道面的摩阻力，有效的提高道面抗滑性。槽缝深度、宽度均应为6 mm，相邻槽中线间距应为32 mm，槽可以连续通过道面的纵缝，距横缝应不小于75 mm，不大于120 mm，嵌入式灯具附近300 mm范围内不应进行刻槽。采用“两刀工作法”。

1）第1刀：将刻槽机导向轮放入横缝，调整落刀标志与起刻线对正，以0.9～1.5 m/min的速度刻槽至终点边线位置，然后刻槽机退回起刻部位。

2）第2刀：将导向轮放入第1道槽，调整至槽间距为32 mm，重复第1刀动作刻槽。

3）循环往复完成刻槽。

3.13 灌缝

1）灌缝施工分为：清缝、放置被衬垫条、灌入灌封料。

2）清缝：采用“三步工作法”。第1步：采用专用清缝锯片初步清理缝内杂物，控制转速防止破坏缝壁。

3）第2步：采用装配钢丝刷的刷缝机进一步清扫缝内杂物，并将缝壁打毛，打毛深度为25 mm，既要保证打毛质量又要防止损坏缝沿。

4）第3步：采用吹缝机彻底清除缝内杂物，确保缝内清洁、干燥和打毛良好。

5）放置被衬垫条：采用专用嵌缝条工具将直径大于缝宽2 mm左右的泡沫塑料条嵌入，深度要求为缩缝低于道面1.5 cm，胀缝低于道面2 cm。

6）灌入灌封料：采用空气压力嵌缝机进行灌注，嵌缝机后立即收缝、修缝，保证填缝料灌注饱满、密实并与缝壁粘结牢固，灌入高度比道面低 2～5 mm。

4 技术成果

4.1 自行排式高频振捣仪对干硬性混凝土进行全厚度一次振捣施工技术

1）自行排式高频振捣机组主要由型钢桁架、变频机、高频振捣棒和行走装置组成。

2）确定棒间距约为40 cm，边部振捣棒距模板约为20 cm，振捣棒的排列设置成一高一低，互错角度为20°±2°，行走速度不得超过0.8 m/min。

4.2 专用拉毛刷

1）场道面层混凝土必须有表面均匀、直顺、深浅一致的纹理，以保证场道横向排水顺畅，防止在飞机轮胎和场道之间形成水膜，造成飞机“飘滑”。

2）拉毛毛刷采用尼龙丝编制，尼龙丝分两排逐根排放，端部用胶水粘牢防止错位，尼龙丝的粗细要适宜，尼龙丝过粗过细，均会造成纹理耐磨性变差，拉毛毛刷为公司专利技术。

4.3 可控高分子材料节水养护膜

在场道混凝土养生时，采用可控高分子材料节水养护膜代替土工布，该膜在吸水后可向混凝土表面缓慢释放，保水率在90%以上，浇水1次，可保水7 d，能够100%保证场道混凝土的养护到位，养护期间仅需洒2次水。该技术可节约用水90%以上，可用于高温和严重缺水地区，大大减少成本。

4.4 预成型压缩密封条

预成型压缩密封条代替传统的灌缝施工，工艺简单，嵌缝效果良好。采用多网状设计构成，将适当规格的密封条压入板缝后，密封条在任何时候都保持压缩状态，和板缝壁面紧密的接触，达到密封的效果。预成型压缩密封条由氯丁橡胶制造而成，传统嵌缝料会出现局部表面开裂、脱落等，预成型压缩密封条的工作状态良好。预成型压缩密封条和灌注型密封胶伸缩状态进行对比见图3。

图3 伸缩状态对比图Fig.3 Scale state contrast diagram

5 结语

随着机场建设热潮的兴起，机场施工技术也在不断进步，本文对机场场道水泥混凝土场道结构施工工艺控制要点进行了论述，总结机场场道施工的技术成果，可供相关项目借鉴与参考。针对目前施工技术状况，场道施工还需要不断开拓和开发新的施工技术，继续加大投入，推进施工技术的创新，后续将对自动化提浆揉浆设备、自动化收面拉毛技术、装配式道面施工技术等进行深入研究与应用。