停機(jī)坪鋪面結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

張寶，盧普偉，周遠(yuǎn)野

（1.中交四航局第二工程有限公司，廣東　廣州　510300；2.中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東　廣州　510290）

停機(jī)坪鋪面結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

張寶1，盧普偉2，周遠(yuǎn)野1

（1.中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州510300；2.中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東廣州510290）

斯里蘭卡馬特拉國(guó)際機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪為壓實(shí)土基面上鋪設(shè)貧混凝土基層和面層混凝土（PQC）的剛性鋪面。文章對(duì)貧混凝土、面層混凝土、面層灌縫等關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行探討，提出相應(yīng)關(guān)鍵控制措施。工程取得了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，可為停機(jī)坪施工參考。

停機(jī)坪；鋪面結(jié)構(gòu)；貧混凝土；面層；灌縫；施工技術(shù)

1　工程概況

斯里蘭卡馬特拉國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于斯里蘭卡南部，跑道等級(jí)為4F，主跑道長(zhǎng)度為3.5 km，寬度為60 m，可供A380起降，擁有面積為8.3萬(wàn)m2的停機(jī)坪。停機(jī)坪為飛機(jī)停放以及各種維修活動(dòng)提供場(chǎng)所，主要分為停駐區(qū)和滑行區(qū)[1]。

參照美國(guó)聯(lián)邦航空管理局FAA（the U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration）的相關(guān)規(guī)范，停機(jī)坪鋪面設(shè)計(jì)為壓實(shí)土基面上鋪設(shè)貧混凝土基層和面層混凝土（PQC）的剛性鋪面[2]。面層混凝土厚度為25 cm，貧混凝土厚度根據(jù)荷載的不同，在滑行區(qū)和停駐區(qū)分別設(shè)計(jì)為25 cm和21 cm。剛性鋪面具有強(qiáng)度高，耐用等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　停機(jī)坪鋪面結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Sketch of ap ron pavementstructure

由于停機(jī)坪為大面積剛性結(jié)構(gòu)，為避免荷載、溫差等產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力對(duì)鋪面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，停機(jī)坪進(jìn)行了各種分縫處理，主要類型有收縮縫、施工縫和膨脹縫。分縫需要進(jìn)行灌縫處理，本工程灌縫總長(zhǎng)度34 350 m。灌縫處理是確保鋪面質(zhì)量和使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2　施工關(guān)鍵技術(shù)

停機(jī)坪施工內(nèi)容主要包括地基處理、貧混凝土施工、面層混凝土施工和灌縫等。

2.1貧混凝土施工技術(shù)

停機(jī)坪的基層采用貧混凝土（或稱干貧混凝土），其主要特征是膠凝材料少，坍落度低，水化熱低，介于水穩(wěn)層和干性混凝土之間[3-5]。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求，停機(jī)坪貧混凝土強(qiáng)度在3.5～5.5 MPa之間。貧混凝土采用分塊、分條澆筑方式：分塊根據(jù)停駐區(qū)和滑行區(qū)結(jié)構(gòu)斷面的不同形式，以及沉降縫的不同位置進(jìn)行劃分；分條根據(jù)該區(qū)域分塊形狀以及單條長(zhǎng)度進(jìn)行劃分，一般為5 m左右。

2.1.1配合比設(shè)計(jì)

貧混凝土直接在土基面上施工，強(qiáng)度低、膠凝材料少、保水性能差，配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：

1）保證現(xiàn)場(chǎng)施工的工作性能，滿足強(qiáng)度要求，防止混凝土泌水污染土基面。

2）盡量控制水灰比，減少水泥用量。

3）生產(chǎn)過(guò)程中盡量減少低膠凝材料混凝土過(guò)干對(duì)攪拌機(jī)的損傷。

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整，得出貧混凝土的配合比如表1。

表1　貧混凝土配合比Tab le 1　M ix proportion of lean concrete

考慮到當(dāng)?shù)厣安少?gòu)困難且價(jià)格昂貴，而本工程現(xiàn)場(chǎng)碎石原材料加工時(shí)產(chǎn)生了大量的石粉副產(chǎn)品，料源充足，因此在做配合比試驗(yàn)時(shí)采用以石粉代替部分砂量。在后續(xù)的施工中發(fā)現(xiàn)，這一方法不僅滿足施工要求，降低了成本，還使低水泥用量的貧混凝土顯得黏稠，避免了低標(biāo)號(hào)的混凝土保水性差引起面層出現(xiàn)大量砂斑的通病，實(shí)際效果極佳。

2.1.2模板安裝

模板根據(jù)分條長(zhǎng)度以及結(jié)構(gòu)層厚度采用定型鋼模板，鋼模板高度按照比結(jié)構(gòu)層厚度小1 cm設(shè)計(jì)，單塊長(zhǎng)度按照6m配備，塊與塊之間采用螺栓連接，打鋼釬固定，每1m設(shè)置1根鋼釬。

安裝前對(duì)基層土基面進(jìn)行驗(yàn)收，實(shí)測(cè)標(biāo)高為設(shè)計(jì)值±10 mm，然后每30 m測(cè)放模板安裝位置及標(biāo)高，并采用定鋼釬的方法對(duì)安裝位置及標(biāo)高進(jìn)行標(biāo)識(shí)。準(zhǔn)備工作完成后開(kāi)始安裝模板，采用小型鋼墊片（1 cm厚）對(duì)模板的高低進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3運(yùn)輸

貧混凝土的坍落度控制在50 mm±20mm范圍，無(wú)法泵送運(yùn)輸，主要有自卸車運(yùn)輸和攪拌車運(yùn)輸兩種方案。試驗(yàn)段對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，自卸車運(yùn)輸因膠凝材料少，沿途顛簸引起貧混凝土漿體和骨料分離現(xiàn)象十分嚴(yán)重，還有大量泌水，而且現(xiàn)場(chǎng)反鏟配合分料很不均勻，不滿足施工要求。攪拌車運(yùn)輸運(yùn)料到現(xiàn)場(chǎng)卸料均勻，無(wú)須反鏟配合。但是貧混凝土生產(chǎn)按常規(guī)操作，攪拌機(jī)卸料到攪拌車容易引起堵料。經(jīng)試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整攪拌機(jī)卸料到攪拌車時(shí)間，同時(shí)攪拌車在卸料時(shí)快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能保證貧混凝土坍落度控制在25～50 mm狀態(tài)下順利裝車卸車。

因此，本工程最終選用了混凝土攪拌車運(yùn)輸，人工鐵鏟拖料分料。卸料過(guò)程中人工推動(dòng)攪拌車下料斗左右擺動(dòng)，以保證卸料均勻。對(duì)于5 m寬的分條，此種方法快捷簡(jiǎn)便，效果理想。

2.1.4振搗

考慮到停機(jī)坪鋪面均為形狀規(guī)格整齊的條形狀，研制了混凝土排振器。采用貝雷架固定并聯(lián)10條直徑8.5 cm的大功率振搗棒，橫跨在模板上，底部配備人工操作的自動(dòng)行走系統(tǒng)。振搗棒能夠升降、啟動(dòng)關(guān)閉（圖2），使用效果良好。

圖2　混凝土排振器Fig.2　Concretevibrator

貧混凝土振搗時(shí)首先操作排振器進(jìn)行振搗，注意控制排振器的前進(jìn)速度和振搗深度，然后采用直徑5.0 cm振搗棒在邊角人工配合補(bǔ)充振搗。

2.1.5整平收面

混凝土要求頂面整平，振搗完成后，采用三輥軸進(jìn)行提漿粗平。由于三輥軸在整平時(shí)滾軸和模板之間可能夾雜水泥漿，導(dǎo)致整平后混凝土面略高于模板，因此在三輥軸整平后需采用鋁合金刮尺進(jìn)行細(xì)整平。

2.2面層混凝土施工技術(shù)

停機(jī)坪面層混凝土采用普通的干性混凝土，抗折強(qiáng)度是主要指標(biāo)。本工程設(shè)計(jì)要求28 d抗折強(qiáng)度>4.5MPa，因此配合比設(shè)計(jì)與貧混凝土有很大差別。

2.2.1配合比設(shè)計(jì)

面層混凝土配合比設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于如何調(diào)整配合比，減少和杜絕混凝土裂縫的產(chǎn)生。特別是本工程所處地理位置大風(fēng)天氣多，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，裂縫控制的難度更大。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整，得出面層混凝土的配合比如表2。

表2　面層混凝土配合比Tab le 2　M ix proportion of PQC

2.2.2運(yùn)輸

由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，混凝土運(yùn)輸車需通過(guò)橫跨跑道的臨時(shí)車道，為保護(hù)已施工的貧混凝土，加快混凝土運(yùn)輸?shù)男剩鎸踊炷吝\(yùn)輸采用小型自卸車運(yùn)輸，反鏟分料?；旌狭蠌臄嚢铏C(jī)出料到鋪筑現(xiàn)場(chǎng)卸放完成的時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)30 min。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)泌水問(wèn)題，效果很好。

2.2.3拉毛

拉毛采用毛刷拉毛法。在混凝土表面收漿壓光后，選擇合適的時(shí)間對(duì)混凝土表面用毛刷拉毛。拉毛垂直于攤鋪方向，從混凝土板的一邊向另一邊進(jìn)行。拉槽深2mm，拉毛拉槽后平均紋理深度>0.7 mm。拉毛應(yīng)該掌握時(shí)機(jī)，應(yīng)在混凝土初凝前進(jìn)行，寧早勿晚，拉毛要求深淺均勻一致。同時(shí)注意拉毛的走向需垂直模板，防止拉毛的紋理與后續(xù)切割的橫縫斜交，影響觀感和混凝土表面排水。

2.3混凝土面板灌縫施工技術(shù)

2.3.1縫槽成形

縫槽形式多種多樣，主要有直角縫槽和倒角縫槽，如圖3所示。

圖3　縫槽主要形式構(gòu)造圖Fig.3　M ain structural type of the slot

直角縫槽施工工藝簡(jiǎn)單，以前較常采用。但在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這種直角縫槽表面直角槽口尖端處的混凝土在飛機(jī)輪的反復(fù)作用下易產(chǎn)生斜切破壞，導(dǎo)致切縫表層發(fā)生剝落、碎裂等病害。如果在施工時(shí)預(yù)先將直角切除，變成倒角縫槽，減少了應(yīng)力集中，能有效防止道面在使用期間發(fā)生切縫淺層病害[6]。

倒角的形式又有多種，如45°斜角（6mm、R8 mm）、圓角（R4 mm、R6 mm、R8 mm），本工程設(shè)計(jì)選用R8mm圓角，斷面及尺寸如圖4所示。

圖4 縫槽斷面圖Fig.4　Section of the slot

傳統(tǒng)切縫是一張刀片，切下去后形成的是直縫，倒角切縫是在原有直縫刀片的基礎(chǔ)上增加一張專用于倒圓角的刀片，使倒角刀片的刀刃“凹”半圓形切掉混凝土后形成“凸”半圓形，即圓角?？p槽經(jīng)過(guò)切縫、擴(kuò)縫、倒角三個(gè)步驟成形。

1）切縫

確定混凝土切縫時(shí)間需考慮天氣條件、混凝土配合比、骨料大小及強(qiáng)度、切縫刀片的大小及強(qiáng)度、養(yǎng)護(hù)情況以及下承層條件?；炷翉?qiáng)度可以承載切縫設(shè)備荷載時(shí)即可進(jìn)行切縫處理，實(shí)踐中一般在混凝土澆筑完成后10～12 h開(kāi)始切縫。

采用直徑為φ500 mm，厚3.5 mm的鑲金剛石切片，切出縫寬為5 mm，切割深度為8.5～11 cm（1/4～1/3板厚）。切縫前采用全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣，然后標(biāo)記彈墨線，保證縫位置準(zhǔn)確和線條平直。切縫時(shí)調(diào)準(zhǔn)刀片軸線，保證縫的線性，并避免產(chǎn)生崩角。切縫后及時(shí)沖水清洗，避免混凝土漿粘結(jié)在混凝土板上，影響混凝土表觀質(zhì)量。

2）擴(kuò)縫

按圖紙進(jìn)行擴(kuò)縫，收縮縫和施工縫寬度為10 mm，深度不小于30 mm；膨脹縫寬度為15 mm，深度不小于30mm。

3）倒角

本工程采用半徑為8 mm的圓倒角，定制弧形刀片（圖5），用倒角設(shè)備在切縫槽口切成圓弧。

圖5　倒角鋸片F(xiàn)ig.5　The cham fering saw b lade

2.3.2灌縫

為保證切縫發(fā)生位移時(shí)密封膠不會(huì)被擠壓突出混凝土面層，切縫槽內(nèi)密封膠水平面需凹進(jìn)混凝土面表層5～8 mm，實(shí)際施工按6.5 mm控制。灌縫后16～24 h即可開(kāi)放通車，在25℃時(shí)約需3～4 d密封膠完全固化。

灌縫施工工藝流程為：清縫→壓條→涂底油→灌料→收面→接頭處理→清洗。

1）清縫

切縫、擴(kuò)縫以及倒角過(guò)程中產(chǎn)生的混凝土干漿粘結(jié)在縫內(nèi)，嚴(yán)重影響灌縫材料與混凝土板的粘結(jié)力。灌縫要保證縫內(nèi)干凈，首先采用圓盤(pán)刷清理縫中的混凝土漿以及砂土，再采用大型空壓機(jī)吹凈。清縫標(biāo)準(zhǔn)：縫中干燥，沒(méi)有砂塵、混凝土屑、鐵絲等有害雜物。

2）壓條

壓條起到填充作用，可以調(diào)節(jié)密封膠的灌注深度，防止密封膠墜到切縫底部形成漏漿，影響灌縫效果；壓條還起到隔離作用，保證灌縫料可以隨混凝土板塊自由移動(dòng)，避免應(yīng)力的產(chǎn)生。泡沫條直徑大于縫寬，保證泡沫條牢固鑲嵌于縫中。本工程選用直徑為φ15 mm的泡沫條壓縫，施工中確保泡沫條干燥、完整，避免過(guò)度擠壓、扭曲。

考慮到泡沫條具有一定的彈性，制作直徑為18mm和20mm壓條滾筒，沿縫拉緊泡沫條，進(jìn)行壓條施工，這樣可以保證灌縫深度不小于10 mm。壓條完成后用制作的鋼筋卡尺進(jìn)行深度驗(yàn)收，確保泡沫條頂?shù)交炷撩嫔疃炔恍∮?6.5mm。

3）涂底油

為加強(qiáng)灌縫料與混凝土的粘結(jié)作用，避免縫內(nèi)粘結(jié)面的不利因素影響，在縫槽表面涂1層底油，待底油揮發(fā)至干燥不粘手后開(kāi)始灌料。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際條件，白天溫度在30℃左右，涂底油40 min后即可進(jìn)行灌料施工。若涂底油后2 h以上未進(jìn)行灌縫處理，需重新涂底油。

4）灌料

為避免灌縫料攪拌過(guò)程中混入氣體，在相對(duì)封閉的工棚內(nèi)攪拌灌縫料，用手持式電動(dòng)攪拌棒均勻攪拌4min。攪拌完成后將灌縫料裝入灌縫槍內(nèi)，由熟練工人勻速連續(xù)注射。注射高度略高于倒角底邊緣，待灌縫料流動(dòng)穩(wěn)定后，采用特制的刮刀進(jìn)行除高補(bǔ)低處理，刮刀端部寬9mm，深度為6.5 mm，從而可以有效保證灌縫厚度不小于10 mm及灌縫料距離混凝土面5～8 mm。

5）收面

為保證灌縫表觀質(zhì)量，灌縫料注射后采用特制鋼絲刷進(jìn)行收面處理，刮除表面氣泡。嚴(yán)格控制收面時(shí)間，若過(guò)早收面，在鋼刷收面過(guò)程中會(huì)擾動(dòng)灌縫料，并將空氣混入灌縫料中；若過(guò)晚，灌縫料開(kāi)始初凝，其流動(dòng)性降低，影響灌縫的表觀質(zhì)量。實(shí)際操作中灌料40 min待表面稍硬化后開(kāi)始收面，灌縫的表觀平整順滑，效果比較理想。

6）接頭處理

距離交叉口不足20 cm處不得設(shè)置接頭，接頭處采用泡沫條進(jìn)行封堵，避免灌縫料的流失。另一段施工時(shí)先移除泡沫條并進(jìn)行適當(dāng)?shù)那謇?，保證干燥清潔。施工中合理選取灌縫范圍，避免過(guò)多的接頭。

7）清洗

清洗灌縫槍以及其他設(shè)備，可以有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。及時(shí)清理灑落在混凝土面上的灌縫料，保證表觀質(zhì)量。

3　結(jié)語(yǔ)

1）貧混凝土強(qiáng)度和工作性能介于水穩(wěn)層和混凝土之間，配比設(shè)計(jì)應(yīng)把兩者結(jié)合起來(lái)考慮，宜摻加適量石粉，對(duì)改善貧混凝土的工作性能大有好處。

2）含氣量在凍融環(huán)境為強(qiáng)制性要求，對(duì)于常年溫度都在30℃以上的斯里蘭卡氣候環(huán)境，加上混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有預(yù)埋鋼筋，其含氣量要求的重要性不明顯。技術(shù)規(guī)格書(shū)中摻入引氣劑的要求有待商榷。

3）貧混凝土只需采用常規(guī)混凝土的密實(shí)振搗養(yǎng)護(hù)方法，采用排振器和三輥軸等施工設(shè)備實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，能極大加快施工進(jìn)度。對(duì)比水穩(wěn)層需碾壓和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)等工序，其施工流程比水穩(wěn)層更快捷方便。

4）面層混凝土表面容易起皮，表面出現(xiàn)水膜。通過(guò)延長(zhǎng)排振器振搗時(shí)間以及合理掌握拉毛時(shí)間可有效控制起皮現(xiàn)象。

5）高質(zhì)量的灌縫可以有效提高停機(jī)坪混凝土鋪面結(jié)構(gòu)的耐久性。倒角縫槽減少了應(yīng)力集中，能有效減少道面在使用期間發(fā)生切縫淺層病害，可以推廣應(yīng)用。

[1]AECOM.Hambantota international airport pavement specification [M].Perth:AECOM Australia Pty Ltd.,2011:52-75.

[2]PCC Center Iowa State University.Concrete paving workforce reference No.3:concretepavement jointsawing,cleaning,and sealing[D/OL].(2004-11-01)[2005-09-29].http://publications.iowa. gov/2838/.

[3]JTJ034—2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S]. JTJ 034—2000,Technical specifications for construction of highway roadbases[S].

[4]張紹棟，周建紅，黃沅平.上海機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建道口對(duì)接不停航施工中的方案優(yōu)化和創(chuàng)新[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2014（9）：48-51. ZHANGShao-dong,ZHOU Jian-hong,HUANGYuan-ping.Project optimization and innovation in non-suspend air construction of crossing-docking in Shanghai civil airport expansion[J].China Harbour Engineering,2014(9):48-51.

[5]王建國(guó).干硬性混凝土在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)，1999（2）：36-42. WANGJian-guo.Hard concrete applied in runway works of Pudong International Airport in Shanghai[J].China Harbour Engineering,1999(2):36-42.

[6]王聰，谷銳，王文娟，等.機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程水泥混凝土道面接縫倒角施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013，42（23）：70-73. WANGCong，GURui，WANGWen-juan，etal.Construction technology of joint cham fer for cement concrete pavement in airport runway engineering[J].Construction Technology，2013,42(23):70-73.

Construction technology of apron pavem ent structure

ZHANGBao1,LUPu-wei2,ZHOUYuan-ye1
（1.The Second Engineering Company ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China; 2.CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510290,China）

Rigid pavement of PQC and lean concrete pavement with compacted soil base course is designed at Mattala International Airport,Sri Lanka.We discussed the lean concrete construction,PQC construction,and joints filling construction, put forward the relevant construction technique and key controllingmeasures.The project brings good benefits for the society and economy,which can be deemed as the reference for theotherapron construction in the future.

apron;pavement structure;lean concrete;PQC;joints filling;construction technique

TU37；V351.11

B

2095-7874（2016）10-0065-04

10.7640/zggw js201610015

2016-04-22

張寶（1980—），男，河北唐山市人，工程師，主要從事港口航道施工技術(shù)管理工作。E-mail：987494707@qq.com