機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型分析

時(shí)間:2022-10-15 04:15:33

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機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型分析

摘要:機(jī)場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中,道面設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到飛行安全,目前從國(guó)際上看,瀝青混凝土道面應(yīng)用廣泛,但我國(guó)水泥混凝土道面卻占絕對(duì)主導(dǎo)地位。本文試從兩種道面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對(duì)比,解釋為何當(dāng)前我國(guó)新建機(jī)場(chǎng)道面絕大部分采用水泥混凝土道面。

關(guān)鍵詞:機(jī)場(chǎng);瀝青混凝土;水泥混凝土;道面

1一般性能比較

兩者的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下:(1)剛度、強(qiáng)度、整體性水泥混凝土具有較高的剛度,其彈性模量達(dá)30,000~40,000MPa,約為瀝青混凝土彈性模量的10~30倍。道面水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度達(dá)4.5~5.5MPa,也是瀝青混凝土的數(shù)倍。因此,水泥混凝土道面具有較高的承載力和荷載擴(kuò)散能力,整體性好,對(duì)基層和土基的強(qiáng)度要求較低,其結(jié)構(gòu)層總厚度一般小于瀝青混凝土道面(除冰凍地區(qū)外)。(2)穩(wěn)定性、耐久性水泥混凝土的水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性及抵抗荷載重復(fù)作用的耐疲勞特性明顯高于瀝青混凝土,而瀝青混凝土由于會(huì)出現(xiàn)老化其強(qiáng)度不斷降低。因此,水泥混凝土道面的使用壽命較長(zhǎng),一般可達(dá)20~30年,且對(duì)氣候條件和水的侵害不太敏感,而瀝青混凝土道面由于瀝青在自然條件作用下易老化,道面使用壽命通常難以超過(guò)15年。FAA的資料也顯示:飛行區(qū)功能分區(qū)(跑道、滑行道、機(jī)坪)的道面建成使用20年以后在SCI(道面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù))、PCI(道面表面狀況指數(shù))等反應(yīng)道面結(jié)構(gòu)性能的指標(biāo)上,水泥混凝土道面明顯優(yōu)于瀝青混凝土道面,具體詳見(jiàn)圖1、圖2。這也印證了水泥混凝土道面相對(duì)瀝青混凝土道面具有更好的穩(wěn)定性與耐久性。(3)抗侵蝕能力水泥混凝土道面對(duì)航油的侵蝕不敏感,有較強(qiáng)的抗侵蝕能力,而瀝青混凝土道面的抵抗航油侵蝕能力較差。這也是不管國(guó)內(nèi)國(guó)外,新建和改建機(jī)坪道面一般采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的原因。(4)養(yǎng)護(hù)及維修由于水泥混凝土道面強(qiáng)度高,穩(wěn)定性及耐久性好,在正常情況下,水泥混凝土道面的養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比瀝青混凝土道面小得多。但水泥混凝土道面一旦出現(xiàn)損壞,則比瀝青混凝土道面難于修補(bǔ),而且修補(bǔ)時(shí)可能會(huì)影響道面的正常使用。(5)接縫及平整度接縫是水泥混凝土道面的薄弱之處,如果設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng),則道面易出現(xiàn)唧泥、錯(cuò)臺(tái)及斷板等病害。接縫的存在,難免引起飛機(jī)滑跑時(shí)跳動(dòng),影響飛機(jī)起降和行駛的平穩(wěn)及旅客的舒適,尤其是在道面使用后期,由于接縫變形,平整度降低,情況更為嚴(yán)重。瀝青混凝土道面無(wú)接縫,平整度較好,對(duì)飛機(jī)輪胎的磨損較少,旅客感覺(jué)更舒適。瀝青混凝土道面的服務(wù)性能優(yōu)于水泥混凝土道面。(6)對(duì)土基不均勻沉降的適應(yīng)能力如土基發(fā)生不均勻沉降,道面的高程或坡度不滿足規(guī)范要求,則水泥混凝土道面較難處理,而瀝青混凝土道面可通過(guò)加蓋適當(dāng)厚度的瀝青混凝土得到改善。因此,瀝青混凝土道面對(duì)土基不均勻沉降的適應(yīng)能力較強(qiáng)。(7)施工進(jìn)度及開放運(yùn)行水泥混凝土道面施工進(jìn)度較慢,而且需要較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期以獲得足夠的強(qiáng)度,其澆筑完工后需要很長(zhǎng)時(shí)間才能開放運(yùn)行。而瀝青混凝土道面可實(shí)行大面積機(jī)械化攤鋪?zhàn)鳂I(yè),不需要養(yǎng)護(hù)期,完工后即可使用。(8)對(duì)超載的敏感性水泥混凝土道面屬脆性材料,一旦使用荷載超出設(shè)計(jì)荷載較多,混凝土板便可能斷裂破壞。因此,水泥混凝土道面對(duì)偶爾使用較大機(jī)型或使用機(jī)型發(fā)生變化的適應(yīng)性較差。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和建議措施《機(jī)場(chǎng)—附件十四》(第八版)規(guī)定:對(duì)瀝青混凝土道面飛機(jī)等級(jí)序號(hào)ACN超過(guò)道面等級(jí)序號(hào)PCN不得大于10%,而對(duì)水泥混凝土道面的規(guī)定則不得大于5%。(9)對(duì)材料的要求根據(jù)機(jī)場(chǎng)道面用瀝青技術(shù)要求,上面層瀝青一般需要進(jìn)口,為適應(yīng)機(jī)場(chǎng)的使用荷載要求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,一般對(duì)面層所用瀝青還需改性。而國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)可用于水泥混凝土道面的硅酸鹽水泥,并且價(jià)格較低。瀝青混凝土道面對(duì)集料的要求也比水泥混凝土道面高。

2經(jīng)濟(jì)性比較

以4E跑道(起飛跑道,3800×45m)為例,對(duì)其分別采用水泥混凝土、瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。根據(jù)現(xiàn)有資料,經(jīng)初步結(jié)構(gòu)計(jì)算(詳見(jiàn)道面厚度計(jì)算書),對(duì)于跑道端部采用水泥混凝土道面時(shí),其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)可為:44cm厚水泥混凝土板、兩層20cm厚水泥碎石基層、一層20cm厚砂礫石墊層,其綜合造價(jià)約566元/m2;采用瀝青混凝土道面時(shí),其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)可為:5cm厚SMA-13(SBS改性瀝青)上面層、7cm厚AC-20(SBS改性瀝青加抗車轍劑)中面層、7cm厚AC-20(瀝青不改性)下面層、10cm厚ATB-25(瀝青不改性)、防裂土工布、1~2cm厚AC-5找平層、40cm厚水泥碎石基層、30cm厚碎石墊層,其綜合造價(jià)約709元/m2。由此可見(jiàn),水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)用較低。下表說(shuō)明,采用瀝青混凝土道面的初期建設(shè)費(fèi)用以及全生命周期費(fèi)用均較高,采用水泥混凝土道面更為經(jīng)濟(jì)。

3結(jié)論

通過(guò)上述水泥混凝土與瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較可以得出:因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員認(rèn)為飛機(jī)的荷載比較大,單軸對(duì)路面的壓力過(guò)大,瀝青路面由于模量遠(yuǎn)比水泥路面小,大家認(rèn)為在如此大的應(yīng)力下,瀝青路面的整體性、穩(wěn)定性及耐久性不如水泥道面,而且水泥混凝土道面在造價(jià)上也比瀝青混凝土道面低。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇新.《民用機(jī)場(chǎng)瀝青道面設(shè)計(jì)規(guī)范》(MH/T5010—2017),中國(guó)民航出版社.

[2]白旭耀,郝培文.《民用機(jī)場(chǎng)瀝青道面施工技術(shù)規(guī)范》(MH/T5011—2019),中國(guó)民航出版社.

[3]姜昌山.《民用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范》(MH/T5004—2010),中國(guó)民航出版社.

作者:陳述志 單位:中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司