機場水泥混凝土道面新型接縫施工工藝研究

李建舉　張魯渝

摘 要：機場剛性道面是由多塊板通過各種接縫連接起來的一個整體，道面縫長約是道面長度的20倍。然而，接縫是水泥混凝土道面最薄弱的部位，因此接縫在整個機場場道工程施工中不容輕視，其施工質量直接影響著機場道面的使用性能、整體強度和使用壽命。通過采用新型接縫形式，改變傳統(tǒng)的水泥混凝土道面接縫和擴縫工藝——將寬縫變窄，然后對窄縫進行倒角。這種接縫形式不但能夠提高水泥混凝土道面的接縫質量，保護水泥混凝土道面最薄弱的地方——接縫邊角，還能增強灌縫材料的黏聚力，減少飛機滑行時的顛簸，增加飛機起飛、著陸時人員的舒適度。該接縫倒角技術對機場場道工程建設具有重要的革新意義，不僅可以降低道面被破壞的概率，減少道面運行后的維修費用，還可以從源頭上降低因道面破損而導致飛機發(fā)動機吸入破碎物的概率，提高了道面使用的安全性和可靠性，具有明顯的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：混凝土道面；道面接縫；施工工藝；接縫病害

中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.093

機場道面工程接縫形式通常有四種，分別是縱向伸縮縫、橫向伸縮縫、施工縫和脹縫。

水泥混凝土道面占我國機場道面總面積的87%.在機場水泥混凝土道面早期出現(xiàn)的病害中，70%以上屬于接縫病害；在全壽命運行期間，60%以上的道面病害屬于接縫病害。除了飛機輪載作用和自然環(huán)境影響之外，接縫槽口的形狀和尺寸也是病害形成的一個因素。接縫槽口在受到機輪荷載和溫度梯作用時，槽口棱角處會產生較為明顯的應力集中現(xiàn)象，而當應力超過混凝土強度時，道面板接縫便會出現(xiàn)邊角破碎、剝落等現(xiàn)象。因此，采用合理的接縫形式，以減少應力集中對機場道面造成的破壞，對于保障飛機在道面上的安全滑行、延長道面的使用壽命以及減少道面維護費用等都具有重要意義。水泥混凝土道面接縫處一直是道面破損的高發(fā)部位，為有效解決以往直角擴縫表層常常出現(xiàn)的破碎、剝落、填縫料損壞等病害，通過研究和現(xiàn)場應用，提出了取消擴縫工序，將舊工藝中的接縫變窄，并在此基礎上采用倒角技術，將原來的接縫直角邊改為圓弧過渡這一措施。

1 傳統(tǒng)接縫形式及其破損機理分析

接縫破壞是機場道面產生破壞的主要形式之一。根據(jù)對我國南方近20個機場道面破壞形式的調查統(tǒng)計，這些機場均不同程度地存在由接縫破壞而導致的邊角剝落、接縫碎裂、填縫料損壞、錯臺和唧泥等病害。機場道面邊角剝落和接縫碎裂如圖1和圖2所示。其中，接縫破壞占破損板總數(shù)的比例超過40%的機場有7個，占被調查機場總數(shù)的35%.傳統(tǒng)接縫形式如圖3所示。機場水泥混凝土傳統(tǒng)道面接縫形式的破損機理：直角擴縫的受力性能不足，飛機滑跑時，機輪在道路接縫處產生摩擦拉應力，尤其在高速滑跑時，機輪對道面接縫處的直角尖端部位將產生較大的集中摩擦拉應力，因而產生板邊裂縫和板邊破損現(xiàn)象。

2 新型接縫技術研究

2.1 理論研究

基于有限元數(shù)值分析方法，對比研究多種不同接縫形式下，接縫邊緣位置的荷載應力和溫度應力，定量分析接縫倒角參數(shù)與接縫位置應力的關系。

2.2 新型接縫倒角工藝試驗

依托多個實際工程，對不同接縫形式進行新工藝工程試驗和檢測，對比分析不同接縫形式的實際效果，并檢驗切割刀具的適應性，確定最佳的施工工藝和接縫指標，包括最佳倒角半徑、倒角上口寬等。

2.3 新型接縫構造形式

新型接縫的擴縫深度由傳統(tǒng)的3 cm減少到2 cm，縫底寬由0.8 cm減少到0.5 cm，上口寬為0.9 cm，縫邊角以半徑為0.2 cm的圓弧相接形成倒角，其構造形式如圖4所示，實體如圖5所示。該結構不但有效地保護了邊角，還大大減少了灌縫材料用量，提高了切縫速度。

2.4 新型切縫機研制

切縫倒角主要是通過改進擴縫機具，使原來切縫形成的道面直角變?yōu)閳A角?？蒲腥藛T在引進美國DIMASFS-6600D切縫機后作了大量的改進，成功研制出具有自主知識產權的道面倒角圓弧專用機械，并研發(fā)出新型的圓弧倒角鋸片。

2.5 效益分析

將接縫寬度變窄，接縫直角邊改為圓弧形，不僅節(jié)約了灌縫材料，杜絕了掉邊掉角現(xiàn)象，確保了飛機在道面上的滑行安全，還延長了道面的使用壽命，減少了道面的后期維護費用。本研究成果適用于軍、民用機場水泥混凝土道面接縫，也可以運用于公路水泥混凝土道面等主要交通線路，具有較好的軍事、社會效益。

3 工藝應用

新型接縫施工工藝已被成功應用于天津濱海機場空客320工段、成都雙流國際機場二跑道、邛崍某軍用機場、重慶江北機場二跑道、深圳寶安機場二跑道和浦東機場等，應用效果良好，經濟效益顯著，且機場維護單位給予了很高的評價。

4 結束語

通過研制新型的切縫機配套設備，提高了水泥道面切縫的速度和質量。伸縮縫變窄有效減少了飛機滑行中的顛簸，提高了飛行舒適度。該技術應用前景廣闊，軍事、社會和經濟效益顯著。下一步的重點是將該技術推廣到高原高寒地區(qū)的機場道面施工中，解決因特殊氣候環(huán)境造成的道面掉角、掉邊問題。

參考文獻

[1]黎太平.機場水泥混凝土道面接縫破壞機理及敏感因素分析[J].中外公路，2009（2）：83-86.

[2]吳念祖，杜浩.機場水泥混凝土道面接縫優(yōu)化技術研究[J].城市道路及防洪，2011（8）：224-227.

[3]王碩太，劉曉曦，吳永根，等.機場混凝土道面新型封縫材料灌縫寬度與深度研究[J].防水材料與施工，2004（12）：25-27.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The rigid pavement of the airport is a whole， which is connected by a variety of joints， and the length of the road is about 20 times the length of the pavement. However， joint is the weakest of the cement concrete road surface parts， so juncture in the airport runway construction cant be ignored； its construction quality directly affects the use of airport pavement performance， the overall strength and service life. By using the new joint form， change the traditional cement concrete road surface joint and expansion of the sewing process -- the wide gap narrowed， and then in the narrow chamfering. This kind of joint form not only can improve the joint quality of cement concrete pavement， protect the weakest place of cement concrete pavement-- joint edge angle， but also enhance the cohesion of the filling material， reduce the turbulence of the aircraft， and increase the comfort of the aircraft during takeoff and landing. The joint chamfering technology of airport runway engineering construction has important significance of innovations can not only reduce probability of road surface is destroyed， reduce maintenance costs of road surface after the operation， can also from the source to reduce because of the breakage of road surface and lead to broken probability of aircraft engine aspiration， improve the safety and reliability of the pavement， and has obvious economic benefit and social benefit.

Key words： concrete pavement； pavement joint； construction technology； joint disease