機場瀝青道面反射裂縫的預(yù)防及不停航快速修復措施

宋照尚，張增勝，田豐

（中交一航局第四工程有限公司，天津300450）

機場瀝青道面反射裂縫的預(yù)防及不停航快速修復措施

宋照尚，張增勝*，田豐

（中交一航局第四工程有限公司，天津300450）

瀝青混凝土道面是我國民航機場道面的主要類型，但瀝青混凝土道面面層在機場后期使用運營過程中，主要會出現(xiàn)的問題是面層裂縫的產(chǎn)生，形成原因最多的是反射裂縫，防止或延緩瀝青道面面層反射裂縫的產(chǎn)生是面臨的主要問題。結(jié)合襄陽機場改擴建工程道面施工，就施工過程中反射裂紋產(chǎn)生的原因進行分析和處理，對后期使用運營過程中可能會出現(xiàn)的反射裂縫，在機場不停航情況下進行快速有效的修復。

反射裂縫；不停航施工；快速修復

0 引言

襄陽機場始建于1989年，至今已使用26 a之久，飛機跑道長2 400 m，站坪25 251 m2，隨著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，襄陽機場的航班數(shù)量及密度與日俱增，早期修建的跑道道面結(jié)構(gòu)損壞比較嚴重，使用性能下降，現(xiàn)有場道條件不能夠滿足不斷增加的航班要求。現(xiàn)延長飛機跑道200 m，新建站坪52 298 m2。

本文研究襄陽機場場道反射裂縫的成因、可能出現(xiàn)反射裂縫的部位、預(yù)防措施以及后期出現(xiàn)反射裂縫在不停航施工條件下快速修復的措施。

1 引起反射裂縫成因分析

1.1 瀝青混凝土裂縫危害

襄陽機場改擴建工程跑道面層為瀝青混凝土面層，施工過程中不設(shè)置真縫，但剛性基層出現(xiàn)的裂縫或其他病害反射到面層時，表現(xiàn)為面層真縫，處理不及時會隨著時間的推移，面層的積水沿著裂縫滲入基層，對基層造成破壞，減小基層的承載能力，破壞整個道面結(jié)構(gòu)。

1.2 瀝青混凝土反射裂紋成因

瀝青混凝土產(chǎn)生反射裂縫的原因，主要分為三類：

1）由于基層施工或后期不均勻沉降產(chǎn)生錯臺、形變、基層松軟等反射到瀝青面層引起的反射裂縫；

2）由于施工條件不合格、瀝青混凝土配合或成型碾壓中施工不當引起的瀝青面層表面離析、龜裂，反射到下面層引起的反射裂縫；

3）由于環(huán)境溫度的變化導致瀝青混凝土面層和基層伸縮不一，引起的柔性的瀝青混凝土面層反射裂縫[1]。本文重點就襄陽機場改擴建工程實際情況為例，探究引起反射裂縫的具體原因，尋求快速有效的解決方法。

襄陽機場道面結(jié)構(gòu)面層為復合柔性面層，鋪設(shè)在碾壓水泥混凝土剛性基層之上。標準段斷面如圖1。

圖1 機場跑道標準段剖面圖Fig.1Profile of the airport runway standard section

標準段面層為柔性瀝青混凝土復合面層，上面層為SMA-16改性瀝青混凝土，中面層為AC-20改性瀝青混凝土，下面層為AC-25瀝青混凝土?；鶎訛閯傂阅雺核嗷炷?，基層施工過程中造成的基層裂縫和錯臺，新舊路面連接處常伴有錯臺、脫空等損壞現(xiàn)象，造成對應(yīng)部位的復合面層應(yīng)力集中尤為突出，同時受到溫度變化造成的收縮應(yīng)力，與交通荷載作用下主拉應(yīng)力（或剪應(yīng)力）的共同作用，促使柔性瀝青面層在對應(yīng)的水泥混凝土接縫、裂縫和錯臺位置容易出現(xiàn)反射裂縫。

瀝青混凝土面層的反射裂縫主要是由于飛機及其他荷載和環(huán)境中的溫度和濕度變化產(chǎn)生的機輪輪向主拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的強度所致。由于暴露在環(huán)境中的溫度或濕度變化引起瀝青混凝土道面面板的熱脹冷縮產(chǎn)生表面方向移動，其中在低溫環(huán)境情況下瀝青混合料的彈性模量較大，位移變形能力較弱，僅能承受較小的環(huán)境產(chǎn)生的應(yīng)力，當瀝青混凝土面層的拉應(yīng)力超過瀝青混凝土材料自身的抗彎拉強度時就會產(chǎn)生反射裂縫。

當?shù)烂鏋r青混凝土面層中某一點產(chǎn)生的應(yīng)力超過材料自身的極限彎拉強度時，就會有裂縫的產(chǎn)生并對面板造成破壞。瀝青混凝土面板反射裂縫從產(chǎn)生到反射對整個結(jié)構(gòu)層造成破壞作用，需要通過裂縫的擴散過程：即反射裂縫在瀝青混凝土面層豎向上，縱向抑制機輪荷載而引起的反射裂縫[2]。

2 防反射裂縫預(yù)防措施

關(guān)于防止或延緩反射裂縫問題，國內(nèi)外已做了大量研究。包括有增加加蓋層厚度、瀝青的稠度、瀝青混凝土的外摻劑、應(yīng)力吸收夾層等多項內(nèi)容[3]。針對襄陽機場道面結(jié)構(gòu)，結(jié)合工程實踐，預(yù)防或延緩瀝青加鋪層反射裂縫的措施采取如下幾種：1）保證剛性基層的施工質(zhì)量；2）加厚瀝青混凝土面層；3）提高瀝青混凝土面層混合料的性能；4）設(shè)置應(yīng)力吸收夾層；5）新舊道面接縫處加強處理。

2.1 嚴控基層施工質(zhì)量

在施工過程中基層攤鋪和整平碾壓過程嚴格遵循施工順序和規(guī)范要求，碾壓施工完成后及時養(yǎng)護，養(yǎng)護周期必須7 d以上[4]，并將延長養(yǎng)護周期至面層施工開始。在面層施工前檢查基層質(zhì)量，保證基層質(zhì)量達到規(guī)范要求。

2.2 加厚瀝青混凝土面層

一般增加瀝青混凝土面層的鋪筑厚度，也能夠有效防止受拉導致的應(yīng)力集中產(chǎn)生的裂縫，同時能降低機輪或其他荷載引起的剪應(yīng)力。襄陽機場改擴建工程將道面瀝青面層厚度加厚到20 cm以上，通過加厚瀝青面層鋪設(shè)層，可以減小碾壓混凝土板的溫度變化，增強路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，降低面層底面拉應(yīng)力、彎沉量、彎沉差和剪應(yīng)力。同時，對于較厚的面層來說，裂縫由面層底面擴展到頂面需要經(jīng)歷較長的距離，也可以達到延長面層使用壽命的目的。

2.3 提高瀝青加鋪層混合料的性能

瀝青混凝土面層鋪設(shè)材料應(yīng)選用韌性較好，低溫塑性變形能力強的瀝青混合材料，通過提高混合料的低溫抗裂性能，達到提高面層性能的作用。為了減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生，襄陽機場改擴建工程面層瀝青混凝土采用復合面層，上面層選用瀝青馬蹄脂碎石混合料（SMA-16），中面層選用SBS改性瀝青混凝土（AC-20），下面層選用普通瀝青混凝土（AC-25），復合面層本身不僅具有較高的低溫抗變形和抗剪切能力、還具有良好的高溫穩(wěn)定性和整體性。同時在瀝青混合料中適當添加聚酯纖維，可以起到加筋、穩(wěn)定的作用，可抑制裂縫的擴展，增加道面面層使用壽命[5]。瀝青混凝土加強筋材料聚酯纖維具有高強度、吸油粘結(jié)、耐高溫等性能，能改善瀝青混凝土面層的熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性，能有效消除反射裂縫的擴展。通過加強碾壓提高瀝青混合料的密實度，增強面層整體性，有助于減少反射裂縫生成。

2.4 設(shè)置應(yīng)力吸收夾層

在碾壓混凝土基層與瀝青混凝土面層間設(shè)置應(yīng)力吸收夾層，可以使瀝青面層底面的應(yīng)力或應(yīng)變因素，離開應(yīng)力集中的接縫端部。在瀝青混凝土鋪設(shè)之前，在基層上鋪筑土工織物夾層和橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，對道面進行加筋增強處理。應(yīng)力吸收層設(shè)置施工位置見圖2。

圖2 應(yīng)力吸收層設(shè)置施工位置Fig.2The construction position of stress absorbing layer

能夠有效降低荷載產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變作用，同時也可以降低鋪設(shè)面層內(nèi)部因溫度下降而引起的應(yīng)力和應(yīng)變的作用，從而達到防止反射裂縫的生成。

2.5 接縫處加強處理

襄陽機場新建聯(lián)絡(luò)道道面結(jié)構(gòu)分為兩部分，連接站坪部分為水泥混凝土路面，連接跑道部分為瀝青混凝土路面，兩部分相接處設(shè)置施工縫，因面層材料不同，導致隨溫度變化伸縮量不同，因此該連接部位施工縫設(shè)置較寬，該施工縫處理時夾設(shè)1 cm厚橡膠止水條。防止因溫差變化，兩面板伸縮量不同導致該施工縫處的面層水滲入到基層，破壞結(jié)構(gòu)層，水泥混凝土面層與瀝青混凝土面層相接處加強處理見圖3。

圖3 水泥混凝土面層與瀝青混凝土面層相接處加強處理剖面Fig.3The strengthening treatment profile between cement concrete surface and asphalt concrete surface

新舊道面相接處也采用此法防反射裂縫生成，新舊道面連接處加強處理見圖4。

圖4 新舊道面連接處加強處理剖面Fig.4The strengthening treatment profile at the junctionof old and new pavements

3 不停航施工情況下快速修復反射裂縫措施

經(jīng)過對國內(nèi)外機場瀝青混凝土道面的現(xiàn)狀調(diào)查，機場跑道使用3～5 a后均會出現(xiàn)反射裂縫，反射裂縫是瀝青場道面層損壞的主要類型[6]。

結(jié)合機場施工的特殊性，本工程按照擴建指揮部和機場當局以及《民用機場不停航施工管理規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定，進行不停航施工及安全管理。機場跑道反射裂縫修復過程中，要考慮到白天不停航夜間施工的特點，施工時間短，施工安全要求高，因此修補工藝必須工藝簡單，周期短，施工材料穩(wěn)定、耐磨耐久性能好、凝結(jié)速度快、具有微膨效果等特點。

本工程對可能出現(xiàn)的反射裂縫后期修復，修復材料選用冷軋瀝青混凝土，與普通瀝青混凝土相比冷軋瀝青施工不受溫度限制，溫度低于5℃時也可正常施工。施工鋪設(shè)修復完成后即可開放交通，能夠滿足不停航施工要求。

修復工藝采用鑿坑回填修補法。根據(jù)每日有效施工時間，確定修復量，制訂修復計劃，提前安排人機料做好施工準備工作，待開放施工后迅速安排人機料按修復計劃施工。以裂縫兩側(cè)各50 cm為范圍鑿除，鑿除斷面如圖5，鑿除清理完畢后，立即按照冷軋瀝青料修復工藝修復鑿除面，待碾壓平整后，迅速撤離人機料出施工現(xiàn)場，保障不影響機場正常運營。

圖5 道面修補鑿除剖面圖Fig.5The profile of road surface repair

4 結(jié)語

目前，對于如何徹底解決機場道面反射裂縫現(xiàn)象，國內(nèi)還沒有行之有效的成熟技術(shù)。本文通過了解瀝青道面反射裂縫的形成機理，對造成反射裂縫的不同原因進行了分析，并得出了相應(yīng)的解決措施，能更好地減少反射裂縫對機場造成的損失。以下是襄陽機場改造實踐中對反射裂縫產(chǎn)生原因的分析及處理措施。

1）對于基層裂縫反射到面層引起的反射裂縫，應(yīng)該加強基層施工質(zhì)量，來防止反射裂縫的產(chǎn)生。

2）對于瀝青混凝土上面層裂縫反射到下面層引起的反射裂縫，應(yīng)該提高瀝青混凝土面層混合料的性能。

3）對于外部環(huán)境因素導致基層和面層伸縮量不一，引起的面層瀝青混凝土反射裂縫，應(yīng)該加厚加蓋層厚度，設(shè)置應(yīng)力吸收層，交界面處加強處理。

4）不停航施工應(yīng)提早發(fā)現(xiàn)，防止裂縫的擴展，并快速有效的修復反射裂縫。

[1]尹向東.機場跑道水泥道面加鋪瀝青混凝土防反射裂縫方法概論[J].四川建筑科學研究，2014，40（5）：238-240.

YIN Xiang-dong.Introduction of asphalt concrete antireflective crack method for cement concrete pavement of airfield runwa[J]. Sichuan Building Science,2014,40(5):238-240.

[2]黃燕萍.瀝青混凝土反射裂縫產(chǎn)生原因及其防治和維修措施分析[J].大眾科技，2008（6）：112-113.

HUANG Yan-ping.Analysis on the causes of asphalt concrete reflective cracking and its prevention and maintenance measures [J].Popular Science&Technology,2008(6）：112-113.

[3]王鵬，李昆，黃衛(wèi)東.基于有限元方法的應(yīng)力吸收層延緩反射裂縫分析[J].公路工程，2011，36（3）：54-60.

WANG Peng,LI Kun,HUANG Wei-dong.Analysis on the anticrack performance of asphalt pavement based on finite method[J]. Highway Engineering,2011,36(3):54-60.

[4]MH 5006—2002，民用機場飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范[S].

MH 5006—2002,Technicalspecificationforconstruction of cement concrete pavement for airfield area of civil airports[S].

[5]襄陽機場改擴建工程飛行區(qū)場道及消防工程施工組織設(shè)計[R].天津：中交一航局第四工程有限公司，2015.

Construction organization design for airfield runway and fire engineering of Xiangyang airportreconstruction and extension project [R].Tianjin:No.4 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,2015.

[6]周輝.機場跑道復合道面反射裂縫成因的分析與防治措施[J].建筑施工，2010，32（8）：829-831.

ZHOU Hui.Cause analysis and protective measures for reflection cracks on composite pavement of airportrunway[J].Building Construction,2010,32(8):829-831.

Civil airport asphalt pavement reflected crack prevention and fast repair measures of non-suspend air construction

SONG Zhao-shang，ZHANG Zeng-sheng*,TIAN-Feng
（No.4 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China）

The asphalt concrete pavement is the main type of civil aviation airport pavement in China,while during the process of lately operating period,the main problem is the formation of surface cracking,the most important reason is reflected cracks, and therefore the main problem is how to prevent or delay the reflection cracks of asphalt pavement surface.Based on the pavement construction of Xiangyang airport expansion project,we analyzed and processed the cause of reflection cracks,and took quick and effective repair to later reflection cracks in the operation process under non-suspend air conditions.

reflected crack;non-suspend air construction;fast repair

U418.6

B

2095-7874（2017）06-0104-04

10.7640/zggwjs201706023

2016-11-02

2016-12-23

宋照尚（1975—），男，山東單縣人，高級工程師，總工程師，建筑工程專業(yè)。

*通訊作者：張增勝，E-mail:13820023172@139.com