大連機場滑行道病害化學注漿處治研究

周仙奕

(大連國際機場股份有限公司 大連 116033)

目前，從注漿材料劃分，道面基礎注漿主要分為水泥注漿和高聚物注漿[1]2種注漿方案，兩者均能滿足在不停航情況下道面基礎注漿的要求。其中水泥注漿作為消除道面基礎脫空的手段在公路或機場道面中已使用超過20年，在設計和施工方面都積累了大量的成功經(jīng)驗[2]。高聚物注漿自2005年以后引入國內，首先在公路路面進行了嘗試，目前該技術在公路上的應用已基本成熟，相比而言，從施工安全性能及道面的長期性能來看高聚物注漿更為優(yōu)越[3-4]。

本研究針對大連國際機場道面病害進行了化學注漿處理，并且依據(jù)實體工程分析了化學注漿對機場滑行道病害處治效果的影響。

1 滑行道病害概述

D快速出口滑行道(以下簡稱D快滑)作為機場主降方向唯一的快速出口滑行道，承擔了大連機場絕大多數(shù)起降跑道飛機的荷載。近年來，隨著機場航班量的不斷增長，D快滑道面陸續(xù)出現(xiàn)了多處沉陷和裂縫，且損壞程度逐步加劇。2014年，大連機場通過道面檢測評價，發(fā)現(xiàn)70%以上檢測部位的沖擊勁度模量ISM值低于600 kN/mm，直接反映出道面承載能力較差，且D快滑所測部位ISM值較其他滑行道離差最大，說明道面基礎結構穩(wěn)定性不佳。隨后的鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)道面碾壓混凝土層完好性較差，表明基礎損壞是導致道面性能下降的主要原因，因此，機場決定對D快滑進行道面基礎加固補強。

2 化學注漿加固原理

在大連國際機場D快滑維護中，擬采用的化學注漿技術選用高分子聚合物作為注漿材料。其基本原理是按照一定配比，向機場道面結構中注射多組份高分子聚合物材料。材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹并形成泡沫狀固體。材料在膨脹固化過程中，可以快速填充空隙，并向周圍介質施加膨脹壓力，使周圍松軟結構或路基得到擠密、壓實，增強結構的整體性，達到填充脫空、加固結構、排水防滲等目的[5]。

3 注漿處治方案

3.1 方案比選

民用機場道面基礎加固通常采取水泥注漿的方法，但是水泥注漿壓力較大，砂漿含水量高、流動性強，D快滑為瀝青混凝土道面并且碾壓混凝土層已不密實，水泥注漿操作很容易發(fā)生串漿，造成瀝青混凝土面層頂起，在不停航施工的條件下，會直接影響機場安全運行。為了避免施工衍生破壞的發(fā)生，大連機場決定嘗試注漿壓力較小且漿液流動范圍可控的化學注漿的方式對D快滑基礎進行加固。

考慮到機場道面施工的特殊性，2016年4月，大連機場選取了一塊與D快滑結構相似的未開放使用道面進行了化學注漿實驗，以便確定注漿壓力、注漿流量等有關施工參數(shù)，檢驗化學注漿對瀝青道面是否具有破壞性，通過驗證，該化學注漿方案對機場道面病害具有良好的處治效果。

3.2 化學注漿方案

1) 注漿范圍。注漿平面范圍覆蓋D快滑邊線內全部區(qū)域，總面積8 311.46 m2。注漿總量為31 650.1 L，注漿深度至山皮石墊層下5 cm。

2) 實施時間?；瘜W注漿工程從2016年9月20日-10月15日，期間施工工藝調整停工2 d，共施工24 d。由于機場D快滑不可中斷運行，因此，注漿實施時間限制在凌晨01:00～05:30。

3) 注漿材料。采用非水溶性聚氨酯類材料，分為A/B料，其中A料為含有催化劑的發(fā)泡劑，B料為聚氨酯材料，按照膨脹率最佳的1∶1配比進行混合。材料膨脹后抗壓強度大于0.7 MPa、抗拉強度大于0.8 MPa、剪切強度大于0.5 MPa、容積吸水率小于0.1%，發(fā)生反應時間10～20 s。

4) 注漿孔位布置。注漿孔在D快滑總體均勻分布，孔間橫縱間距1.2 m。部分局部避讓嵌入式燈具電纜及道面裂縫。注漿孔總計6 710個。

4 加固效果評價

4.1 檢測方法及標準

1) 檢測方法。采用落錘式彎沉儀無損檢測的方式測定道面彎沉響應以評價道面的整體結構強度。采用MALA探地雷達對病害區(qū)道面結構層狀況進行檢測及評價。

2) 檢測標準。注漿工程主要評價項目為基礎強度和結構穩(wěn)定性，沖擊勁度模量ISM值是FWD設備所得到的最直接的數(shù)據(jù)，ISM值提高，表明道面基礎強度得到提升；ISM值分布均勻，表明基礎結構穩(wěn)定性好。此次工程設計標準為注漿區(qū)域檢測頻率不低于施工面積5%，ISM值不低于550 kN/mm的條件下彎沉檢測合格率應達到95%以上，且不合格點的最低值不得低于450 kN/mm[6]。

4.2 注漿前后彎沉檢測分析

采用落錘式彎沉儀無損檢測的方式分別測定D快滑本側距滑行引導線3 m測線、D快滑東側距滑行引導線3 m測線、D快滑西側距滑行引導線6 m測線及D快滑東側距滑行引導線6 m測線(以下簡稱D-F-W3，D-F-E3，D-F-W6，D-F-E6)道面彎沉，來評價道面及基礎的強度[7-8]。檢測結果見圖1。

圖1 注漿前后ISM值對比分析圖

由圖1可見，D快滑化學注漿加固后，其ISM均值均得到顯著提高，道面注漿后D快滑道面承載能力明顯提高。

注漿后D快滑道面承載力更加均勻，4條測線ISM<450 kN/m的測點數(shù)量有了較為明顯的降低。

4.3 注漿前后雷達檢測分析

采用MALA探地雷達對D快滑西側距滑行引導線3 m測線、D快滑東側距滑行引導線3 m測線及D快滑東側距滑行引導線6 m測線(以下簡稱D-R-W3，D-R-E3，D-R-E6)道面結構層狀況進行檢測及評價，檢測結果見圖2～4。

圖2 D-R-W3(0～50)測線雷達圖像對比

圖3 D-R-E3(100～150)測線雷達圖像對比

圖4 D-R-E6(0～50)測線雷達圖像對比

由圖2～圖4可見，D快滑注漿前道面結構材料比較松散，道面雷達信號多處出現(xiàn)局部震蕩的情況。注漿后絕大部分區(qū)域道面結構材料密實性較好，道面雷達信號連續(xù)性較好。說明注漿后的道面結構材料比注漿前更密實、更均勻。

5 結語

1) 化學注漿材料發(fā)生反應后迅速膨脹，擠壓基礎松散部位，有效地填充結構內部空隙，與原有基礎材料黏接性良好，從而起到提升道面基礎強度的作用。此次注漿施工后，大連機場對D快滑瀝青上面層進行了銑刨重鋪，經(jīng)過之后18個月的跟蹤觀察，截至目前，D快滑道面整體使用狀況良好，尚未出現(xiàn)新增裂縫和沉陷。

2) 化學注漿過程方便快捷，早期強度較高，并且鉆孔孔徑僅有16 mm，對道面的創(chuàng)傷很小，封孔后無需進行其他處理即可恢復開放，可以滿足機場不停航施工的需要，能夠實現(xiàn)快速高效地處治道面內部病害。

3) 在注漿施工中，要特別注意對套管完好性的檢查。如果套管材質不佳或有裂紋，在注漿加壓后會發(fā)生破損，漿液從套管破損處溢出，不僅無法注入預期部位，反而很可能會串入面層與基層之間造成鼓包，損傷道面，所以在下管前仔細檢查套管非常必要。