淺析機場道面結(jié)構(gòu)設(shè)計選型

陳述志 中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，杭州 311122

1 一般性能比較

兩者的主要優(yōu)缺點如下：

（1）剛度、強度、整體性

水泥混凝土具有較高的剛度，其彈性模量達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度達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散能力，整體性好，對基層和土基的強度要求較低，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出現(xiàn)老化其強度不斷降低。因此，水泥混凝土道面的使用壽命較長，一般可達20～30年，且對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15年。

FAA的資料也顯示：飛行區(qū)功能分區(qū)（跑道、滑行道、機坪）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)性能的指標上，水泥混凝土道面明顯優(yōu)于瀝青混凝土道面，具體詳見圖1、圖2。這也印證了水泥混凝土道面相對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

水泥混凝土道面對航油的侵蝕不敏感，有較強的抗侵蝕能力，而瀝青混凝土道面的抵抗航油侵蝕能力較差。這也是不管國內(nèi)國外，新建和改建機坪道面一般采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的原因。

圖1 水泥、瀝青道面使用20年以后的SCI值

圖2 水泥、瀝青道面使用20年以后的PCI值

（4）養(yǎng)護及維修

由于水泥混凝土道面強度高，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)護工作量和養(yǎng)護費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，而且修補時可能會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、施工和養(yǎng)護不當(dāng)，則道面易出現(xiàn)唧泥、錯臺及斷板等病害。接縫的存在，難免引起飛機滑跑時跳動，影響飛機起降和行駛的平穩(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，情況更為嚴重。瀝青混凝土道面無接縫，平整度較好，對飛機輪胎的磨損較少，旅客感覺更舒適。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，瀝青混凝土道面對土基不均勻沉降的適應(yīng)能力較強。

（7）施工進度及開放運行

水泥混凝土道面施工進度較慢，而且需要較長的養(yǎng)護期以獲得足夠的強度，其澆筑完工后需要很長時間才能開放運行。而瀝青混凝土道面可實行大面積機械化攤鋪作業(yè)，不需要養(yǎng)護期，完工后即可使用。

（8）對超載的敏感性

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，水泥混凝土道面對偶爾使用較大機型或使用機型發(fā)生變化的適應(yīng)性較差。國際標準和建議措施《機場——附件十四》（第八版）規(guī)定：對瀝青混凝土道面飛機等級序號ACN超過道面等級序號PCN不得大于10%，而對水泥混凝土道面的規(guī)定則不得大于5%。

（9）對材料的要求

根據(jù)機場道面用瀝青技術(shù)要求，上面層瀝青一般需要進口，為適應(yīng)機場的使用荷載要求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，一般對面層所用瀝青還需改性。而國內(nèi)大量生產(chǎn)可用于水泥混凝土道面的硅酸鹽水泥，并且價格較低。瀝青混凝土道面對集料的要求也比水泥混凝土道面高。

2 經(jīng)濟性比較

以4E跑道（起飛跑道，3800×45m）為例，對其分別采用水泥混凝土、瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)型式進行經(jīng)濟性比較。

根據(jù)現(xiàn)有資料，經(jīng)初步結(jié)構(gòu)計算（詳見道面厚度計算書），對于跑道端部采用水泥混凝土道面時，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計可為：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，其綜合造價約566元/m2；采用瀝青混凝土道面時，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計可為：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，其綜合造價約709元/m2。由此可見，水泥混凝土道面初期建設(shè)費用較低。

下表說明，采用瀝青混凝土道面的初期建設(shè)費用以及全生命周期費用均較高，采用水泥混凝土道面更為經(jīng)濟。

3 結(jié)論

通過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)濟比較可以得出：因為設(shè)計人員認為飛機的荷載比較大，單軸對路面的壓力過大，瀝青路面由于模量遠比水泥路面小，大家認為在如此大的應(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上也比瀝青混凝土道面低。

兩種道面經(jīng)濟性比較一覽表（單位：元/m2）