機(jī)場(chǎng)跑道沉降區(qū)道面檢測(cè)與處理方法

郭健

華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)北京民航設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 101312

機(jī)場(chǎng)跑道道面承擔(dān)航空器起飛、著陸和滑行，是機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)跑道道面進(jìn)行定期檢查并對(duì)其狀況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，旨在避免和清除可能會(huì)損傷航空器或影響航空器系統(tǒng)工作的任何外來(lái)物碎片。然而，由于航空器荷載過(guò)大或道面基礎(chǔ)不穩(wěn)定等因素將導(dǎo)致道面產(chǎn)生沉降，形成的沉降區(qū)域一方面使旅客和駕駛員感到不舒適，另有一方面存在導(dǎo)致航空器可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何對(duì)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)道面沉降區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)分析以及提供處理方法，對(duì)于保證機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)運(yùn)行安全，具有十分重要的積極意義。

1 沉降區(qū)道面概況

西北某機(jī)場(chǎng)地處內(nèi)陸高平原地區(qū)，地貌形態(tài)類(lèi)型為傾斜平原、丘陵臺(tái)地、河套、水庫(kù)等，多條河溝彎曲穿過(guò)飛行區(qū)?？辈彀l(fā)現(xiàn)該地區(qū)地表為風(fēng)積形成的細(xì)砂層，其下為第四系山前沖、洪積形成的角礫、粉土，并且地下水埋藏較深。機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)等級(jí)為3C，跑道長(zhǎng)2400m，寬45m，其中跑道沉降區(qū)域約長(zhǎng)500m（距跑道14端1560 ～ 2060m）位于原河道溝換填區(qū)域，如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此區(qū)域道面目前已出現(xiàn)中度裂縫、沉降與錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)性病害，如圖2所示。

圖1 跑道沉降區(qū)道面板高程圖

圖2 跑道沉降區(qū)道面結(jié)構(gòu)性病害

2 道面檢測(cè)與分析

為了全面掌握機(jī)場(chǎng)跑道沉降區(qū)道面綜合情況，進(jìn)而為后續(xù)道面養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)沉降區(qū)道面進(jìn)行了道面損壞狀況調(diào)查、平整度檢測(cè)、無(wú)損彎沉檢測(cè)和道面探地雷達(dá)檢測(cè)等工作。

2.1 道面損壞狀況調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)行《民用機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)管理技術(shù)規(guī)范》（MH/T 5024-2019）要求，通過(guò)目視判別方法確定道面的損壞類(lèi)型、損壞程度與損壞量，并通過(guò)道面損壞評(píng)定程序計(jì)算出所調(diào)查區(qū)域的道面PCI，以評(píng)定道面的損壞等級(jí)[1]，道面損壞標(biāo)準(zhǔn)共分為五個(gè)等級(jí)，如表1所示。

表1 道面損壞等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)沉降區(qū)內(nèi)全部道面板進(jìn)行損壞狀況調(diào)查，共布置調(diào)查單元63個(gè)，其中每個(gè)調(diào)查單元包含縱向6塊道面板（約24m）和橫向4塊道面板（約15m），調(diào)查方向由14端至32端。跑道沉降區(qū)內(nèi)道面損壞狀況PCI值分布情況，如圖3所示，跑道沉降區(qū)道面損壞狀況較為嚴(yán)重，尤其是其輪跡帶內(nèi)道面損壞狀況評(píng)價(jià)為“良”（PCI = 84）。沉降區(qū)道面主要以填縫料損壞、表面起皮龜裂和細(xì)微裂紋、接縫破碎、板角剝落、小補(bǔ)丁、輕微裂縫等功能性損壞為主。但是沉降區(qū)部分區(qū)域道面已出現(xiàn)中度裂縫、沉降與錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)性損壞，如圖2所示。

圖3 跑道沉降區(qū)道面PCI值分布圖

2.2 平整度檢測(cè)與分析

跑道沉降區(qū)道面平整度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)際平整度指數(shù)（IRI）進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]，其中，平整度指數(shù)小于2.5評(píng)價(jià)為“優(yōu)”，平整度指數(shù)小于3.5且大于2.5評(píng)價(jià)為“良”，平整度指數(shù)小于4.3且大于3.5評(píng)價(jià)為“中”。在跑道沉降區(qū)輪跡帶區(qū)域內(nèi)共布置兩條平整度測(cè)線，測(cè)試方向：由14端至32端，兩條測(cè)線平整度測(cè)試結(jié)果匯總，如表2所示。

表2 跑道沉降區(qū)道面平整度IRI值匯總表

跑道沉降區(qū)域內(nèi)，中心線西側(cè)第一幅板（R-S-W1測(cè)線）IRI均值為2.82m/km，其道面平整度評(píng)價(jià)為“良”；中心線東側(cè)第二幅板（R-S-E2測(cè)線）IRI均值為2.81m/km，其道面平整度評(píng)價(jià)為“良”。其中，距跑道14端1500 ～1600m、1800 ～ 1900m和2000 ～ 2100m區(qū)段道面平整度相對(duì)較差，尤其是1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m區(qū)段輪跡帶區(qū)域內(nèi)中心線東側(cè)道面（IRI值大于3.50），平整度評(píng)價(jià)為“中”，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上述區(qū)段道面存在明顯的縱向橫向和斜向裂縫、沉降或錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)性損壞。

2.3 無(wú)損彎沉檢測(cè)與分析

重型落錘式彎沉測(cè)試設(shè)備（HWD）進(jìn)行的彎沉測(cè)試可用于反演道基和道面各結(jié)構(gòu)層模量，通過(guò)沖擊勁度模量（ISM）表明該區(qū)域道面和基礎(chǔ)的綜合支撐能力，還可測(cè)定水泥混凝土道面接縫的傳荷能力與脫空狀況[3]。

圖4 跑道沉降區(qū)道面彎沉測(cè)線ISM值分布圖

跑道沉降區(qū)內(nèi)輪跡帶區(qū)域道面四條彎沉測(cè)線的ISM值縱向分布情況，如圖4所示。跑道沉降區(qū)內(nèi)，中心線兩側(cè)第一幅道面板ISM均值為889.5 kN/mm，其承載能力整體明顯高于中心線兩側(cè)第二幅道面板（ISM均值為775.4kN/mm）。其中，跑道沉降區(qū)內(nèi)中心線兩側(cè)第二幅道面板承載能力薄弱區(qū)主要集中于距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～2040m區(qū)段。

跑道沉降區(qū)道面板接縫傳荷能力綜合評(píng)價(jià)為“好”，同時(shí)，道面板整體未發(fā)現(xiàn)明顯脫空，如圖5所示。

圖5 跑道沉降區(qū)彎沉測(cè)線傳荷系數(shù)與脫空系數(shù)分布圖

2.4 探地雷達(dá)檢測(cè)與分析

探地雷達(dá)通過(guò)掃描道面結(jié)構(gòu)層圖像，可對(duì)道面結(jié)構(gòu)層的層位劃分、損壞識(shí)別與不均勻沉降等進(jìn)行精準(zhǔn)判定。其中，探地雷達(dá)可識(shí)別主要包括：水泥混凝土道面板底脫空情況，水泥混凝土道面?zhèn)髁U、拉桿及鋼筋網(wǎng)片布設(shè)異常的情況，瀝青道面層間是否存留積水的情況，基層及道基是否存在較顯著的不密實(shí)情況等道面隱性缺陷[4]。

圖6 跑道沉降區(qū)部分道面測(cè)線雷達(dá)圖像

由圖6的雷達(dá)測(cè)試結(jié)果可以看出，沉降區(qū)部分道面的基層存在開(kāi)裂區(qū)域，并且部分道面的土基出現(xiàn)不均勻變形區(qū)域?；鶎娱_(kāi)裂和土基不均勻變形會(huì)破壞現(xiàn)有道面結(jié)構(gòu)層的連續(xù)性與整體性，一方面將導(dǎo)致該區(qū)域道面承載能力下降[5]；另一方面可能會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域道面板出現(xiàn)明顯脫空，道面?zhèn)骱赡芰ο陆?，進(jìn)而引起裂縫、角裂等結(jié)構(gòu)性損壞的出現(xiàn)。

3 沉降區(qū)處理方法

通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)沉降區(qū)道面進(jìn)行了損壞狀況調(diào)查、平整度檢測(cè)、無(wú)損彎沉檢測(cè)和道面探地雷達(dá)檢測(cè)等項(xiàng)目，主要得到如下結(jié)論和建議。

3.1 總體結(jié)論

分析檢測(cè)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，目前跑道沉降區(qū)道面存在中度裂縫、沉降與錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)性損壞；距跑道14端1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m區(qū)段輪跡帶區(qū)域內(nèi)中心線東側(cè)道面平整度較差；距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～ 2040m區(qū)段道面承載能力相對(duì)偏低；跑道沉降區(qū)道面基層普遍存在開(kāi)裂，同時(shí)，部分區(qū)域土基存在不均勻變形。

3.2 處理方法

盡早對(duì)跑道沉降區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的裂縫、錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)性損壞進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處治，以防止沉降區(qū)道面結(jié)構(gòu)性損壞進(jìn)一步發(fā)展，保障運(yùn)行安全。

結(jié)合跑道沉降區(qū)原地形地貌分析以及本次雷達(dá)測(cè)試結(jié)果，跑道沉降區(qū)可能是由其原河道填方區(qū)基礎(chǔ)不均勻沉降而引發(fā)的，建議機(jī)場(chǎng)管理部門(mén)盡快開(kāi)展關(guān)于跑道沉降區(qū)道面專(zhuān)項(xiàng)整治工作，主要包括兩個(gè)方面的工作：

（1）對(duì)跑道沉降區(qū)道面板進(jìn)行定期（至少半年一次）沉降監(jiān)測(cè)，高程測(cè)量結(jié)果顯示沉降區(qū)最低點(diǎn)出現(xiàn)于1560 ～2060m區(qū)域，但其他區(qū)域道面板也存在輕微裂縫，因此建議沉降區(qū)監(jiān)測(cè)范圍擴(kuò)大至1460 ～ 2160m范圍。

（2）根據(jù)現(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)，跑道沉降區(qū)的處治方案主要包括：基礎(chǔ)加固與水泥混凝土道面板更換等停航施工方案，以及沉降區(qū)瀝青道面加鋪或基礎(chǔ)注漿抬升等不停航施工。建議機(jī)場(chǎng)管理部門(mén)結(jié)合自身發(fā)展規(guī)劃，以確定最優(yōu)處治方案，盡早開(kāi)展跑道沉降區(qū)病害處治工程。