裝配式機(jī)場(chǎng)道面施工技術(shù)與應(yīng)用

孫 慕 楠， 羅 世 剛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

民航業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，國家亦在大力促進(jìn)和推動(dòng)通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機(jī)場(chǎng)建設(shè)呈現(xiàn)出一種遍地開花的形式。而道面是機(jī)場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵組成部位，道面質(zhì)量的好處決定著機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的安全。目前我國最常見的機(jī)場(chǎng)道面是現(xiàn)澆水泥混凝土道面，其需經(jīng)歷若干道施工工藝才能完成，包括模板安裝、桿件安裝、混凝土攤鋪振搗、揉漿找平、表面拉毛、道面切縫、拆模養(yǎng)護(hù)、擴(kuò)縫倒角、刻槽、嵌縫等，建設(shè)周期較長。鑒于混凝土特性以及道面施工必有的步驟和程序，在時(shí)間上無法得到充分滿足，導(dǎo)致道面施工出現(xiàn)了一系列質(zhì)量問題。同時(shí)，現(xiàn)澆道面受外界環(huán)境影響較大，條件惡劣的地區(qū)以及道面材料缺乏的地區(qū)均影響著道面板的施工，給工程建設(shè)帶來難題。針對(duì)機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建或維修工程，我國不少機(jī)場(chǎng)為單跑道運(yùn)行，隨著機(jī)場(chǎng)航空業(yè)務(wù)量的逐年增多，很多機(jī)場(chǎng)提出不停航施工的條件[2]，而現(xiàn)澆道面機(jī)場(chǎng)因工序的穿插很難達(dá)到不停航施工的要求，相互之間產(chǎn)生矛盾。因此，裝配式道面板的應(yīng)用便成為解決上述問題的施工技術(shù)方案。裝配式機(jī)場(chǎng)道面是新興的一種鋪面技術(shù)，能夠適用于各個(gè)自然區(qū)劃，包括低溫、大風(fēng)、鹽堿等環(huán)境及氣象條件惡劣的地區(qū)，可以滿足各級(jí)機(jī)場(chǎng)快速維修和快速鋪裝的需求，甚至對(duì)于戰(zhàn)時(shí)彈坑均可實(shí)現(xiàn)快速、靈活、機(jī)動(dòng)的修復(fù)。闡述了裝配式機(jī)場(chǎng)道面施工技術(shù)與應(yīng)用。

2 裝配式道面板的設(shè)計(jì)

裝配式道面板施工的定義：在預(yù)制廠房內(nèi)進(jìn)行水泥混凝土道面板的制作。通過定型模具，采用自動(dòng)流水線+蒸汽養(yǎng)護(hù)+水養(yǎng)的生產(chǎn)工藝制成，不僅縮短了養(yǎng)護(hù)時(shí)間，而且其質(zhì)量也有了大幅度的提高。制作好的道面板可以直接運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪裝作業(yè)，通過板間的連接、板底灌漿完成機(jī)場(chǎng)道面工程，可在最短的時(shí)間內(nèi)開展機(jī)場(chǎng)交通運(yùn)營。

相對(duì)于現(xiàn)澆混凝土道面，裝配式道面板具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以提前在預(yù)制廠進(jìn)行生產(chǎn)，直接鋪裝在施工現(xiàn)場(chǎng)，解決了現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)生時(shí)間長的問題；(2)裝配式道面板進(jìn)行了蒸汽和水養(yǎng)工藝，其質(zhì)量得到了保障；(3)有效解決了外界惡劣環(huán)境的影響，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)；(4)鋪裝速度快，鋪裝完成后即可開通機(jī)場(chǎng)交通。

(1)板型設(shè)計(jì)。常規(guī)裝配式道面板尺寸為2.5 m×2.5 m、2.5 m×5 m、2.5 m×7.5 m、4.5 m×7.5 m、2.5×7.5 m幾種形式。參考機(jī)場(chǎng)相關(guān)規(guī)范并考慮飛機(jī)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力共同作用，機(jī)場(chǎng)道面板混凝土的抗折強(qiáng)度均不小于5 MPa。因此，機(jī)場(chǎng)裝配式道面板以彎拉強(qiáng)度5 MPa為控制標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此展開裝配式道面板的板型設(shè)計(jì)。

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)算得出：長度大于5 m的道面板均不滿足混凝土彎拉強(qiáng)度要求，同時(shí)，考慮到裝配式道面板在運(yùn)輸過程中受超寬、超高等限制，最終采用尺寸為2.5 m×5 m×0.2 m的板型作為機(jī)場(chǎng)道面板。

(2)鋼筋設(shè)計(jì)。對(duì)混凝土道面施加預(yù)應(yīng)力，可以使道面板薄而長，行車舒適、不開裂、受力性能好且維護(hù)成本低[3]。因此，為了保障裝配式道面板吊裝過程中板體不發(fā)生損壞，性能達(dá)到規(guī)范要求，需要對(duì)板塊進(jìn)行鋼筋設(shè)計(jì)。

道面板設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土板并附加預(yù)應(yīng)力筋。鋼筋骨架采用板式鋼筋，雙向雙層鋼筋網(wǎng)片的鋼筋級(jí)別為HPB300，橫縱向間距為200 mm，直徑為8 mm；預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)螺旋肋鋼筋，縱向間距為330 mm，雙層對(duì)稱布置；橫向間距為800 mm，單層居中布置，鋼筋直徑為10 mm。

(3) 功能設(shè)計(jì)。裝配式道面板需要完成吊裝、調(diào)平及板底注漿等工藝，因此，需要對(duì)板塊進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。在道面板四角處分別設(shè)置1個(gè)預(yù)留孔，孔壁為螺紋形結(jié)構(gòu)，孔距板邊的距離均為55 cm；同時(shí)，可在孔內(nèi)安裝帶有螺紋鋼筋的吊環(huán)裝置，通過螺紋旋轉(zhuǎn)完成吊環(huán)的安拆。拆掉吊環(huán)后，也可通過預(yù)留孔作為調(diào)平裝置，完成調(diào)平施工后可通過預(yù)留孔進(jìn)行板底注漿。

3 道面板施工

(1)運(yùn)輸。采用平板運(yùn)輸車將道面板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，使用25 t汽車吊、人工輔助將道面板逐一吊放到材料存放區(qū)以便于對(duì)成品的集中保護(hù)。道面板可水平疊放，疊放高度不超過5塊。

道面板裝車時(shí)，以平放為原則，板間必須墊以100 mm×100 mm×200 mm的硬質(zhì)方木；道面板裝車后，必須用鋼絲繩進(jìn)行固定，并采用橡膠套對(duì)道面板的邊角進(jìn)行保護(hù)，以防止運(yùn)輸途中道面板晃動(dòng)發(fā)生碰撞、損壞板體；行車過程應(yīng)平穩(wěn)，對(duì)于路面不平整的道路要減速行駛，避免震動(dòng)過大使道面板開裂。

道面板層與層之間應(yīng)墊平、墊實(shí)，各層的支墊應(yīng)上下對(duì)齊，最下面的一層支墊應(yīng)通長設(shè)置并應(yīng)有穩(wěn)固措施。道面板采用吊環(huán)朝上疊放的堆放方式，嚴(yán)禁倒置。

在道面板運(yùn)輸過程中，一定要保證道面板緩升、穩(wěn)運(yùn)、慢放。

(2)鋪裝。裝配式道面板應(yīng)沿道路縱向、由中間向兩端進(jìn)行鋪裝。鋪裝過程中，應(yīng)與上一道面板順接以保證其整體平整度。提前采用平板運(yùn)輸車將道面板運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)所需拼裝部位的一側(cè)，采用智能化龍門吊逐一完成吊裝工作。

智能化龍門吊是以信息化、自動(dòng)化、智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，在硬件上融合傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)，其升級(jí)了安全監(jiān)控系統(tǒng)功能并增加了在線檢測(cè)和互聯(lián)網(wǎng)功能；在軟件方面，其以專家數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了全面監(jiān)測(cè)起重機(jī)的運(yùn)行狀況并提供安全、技術(shù)指標(biāo)的評(píng)價(jià)診斷，構(gòu)建了先進(jìn)實(shí)用的起重機(jī)智能化管理系統(tǒng)。具備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備真實(shí)感知、全面監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能管理等功能。

道面板鋪裝的具體施工步驟為：

①進(jìn)行模塊化道面板的初步放置。采用高精度測(cè)量儀器在跑道上確定道面板所要安裝的位置并進(jìn)行標(biāo)記；

②使用平板車將道面板運(yùn)至所要安裝位置的一側(cè)，確定龍門吊行走的高度和行走位置；

③將送板裝置移動(dòng)到安裝位置的上方，通過激光測(cè)量傳感器、角度轉(zhuǎn)換器以及滑移車上的位移傳感器的定位，精準(zhǔn)確定安裝位置，然后提升機(jī)下降，將道面板安裝到指定位置；

④吊具與吊鉤分離，龍門吊繼續(xù)前進(jìn)，將下一位置的道面板安裝到下一個(gè)指定的位置，工作人員將道面板上的吊環(huán)拆除。

智能化龍門吊較傳統(tǒng)龍門吊具有的優(yōu)點(diǎn)：a、智能化龍門吊可以通過傳感系統(tǒng)裝置精準(zhǔn)完成拼裝作業(yè)，而普通龍門吊僅依靠人工肉眼識(shí)別定位，精準(zhǔn)度較差；b、減少了勞動(dòng)力的投入，依靠龍門吊智能系統(tǒng)放置道面板，無需人工操作。

(3)道面板的調(diào)平。采用智能設(shè)備進(jìn)行道面板調(diào)平，將每塊道面板中調(diào)平孔位置的坐標(biāo)和高程信息輸入到主控系統(tǒng)中，利用北斗導(dǎo)航對(duì)道面板進(jìn)行定位，并將道面板信息發(fā)送至智能全站儀，全站儀將道面板中四個(gè)調(diào)平孔位置的高程發(fā)送至主控系統(tǒng)，計(jì)算實(shí)際高程與設(shè)計(jì)高程的偏差，機(jī)械控制系統(tǒng)通過道面板預(yù)留的調(diào)平孔自動(dòng)完成機(jī)械升降控制，從而進(jìn)行道面板的調(diào)平，測(cè)量高程精度可以達(dá)到1 mm以內(nèi)。

(4)道面板的連接。道面板調(diào)平后，經(jīng)測(cè)量人員再次確認(rèn)其滿足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行道面板的連接工作。道面板的縱向連接采用榫卯固定連接，橫向連接采用榫卯滑動(dòng)連接。

縱向連接：榫卯固定連接方案包括榫結(jié)構(gòu)、卯結(jié)構(gòu)和螺桿。卯結(jié)構(gòu)在預(yù)制道面板過程中預(yù)埋，位于道面板縱向的邊部，每邊預(yù)埋5個(gè)，將定制好的榫結(jié)構(gòu)放入到卯結(jié)構(gòu)中并對(duì)應(yīng)好相應(yīng)的孔位，然后使用螺桿加以固定，最后采用硅酮密封膠密封、完成縱向連接。

橫向連接：榫卯滑動(dòng)裝置包括滑動(dòng)榫結(jié)構(gòu)、卯結(jié)構(gòu)和螺桿。卯結(jié)構(gòu)在預(yù)制道面板過程中預(yù)埋，位于道面板橫向的邊部，每邊預(yù)埋8個(gè)，將定制好的滑動(dòng)榫結(jié)構(gòu)放入卯結(jié)構(gòu)中并對(duì)應(yīng)好相應(yīng)的孔位，然后使用螺桿加以固定、完成道面板的橫向連接。榫卯滑動(dòng)連接裝置可以傳遞豎向應(yīng)力且具有一定的滑動(dòng)能力，從而保證了道面板的使用性能。

(5)板縫的密封。對(duì)于道面板的拼接部位需進(jìn)行封縫施工。封縫前，需仔細(xì)檢查縫隙是否存有雜物并將其清理干凈。由于機(jī)場(chǎng)道面板長期受飛機(jī)荷載及沖力影響，板塊之間的縫隙經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，因此，采用硅酮密封膠作為板縫的密封材料，以保證其在長期承受接縫寬度變化的情況下不會(huì)發(fā)生開裂。

密封前，采用鋼絲刷、高壓水槍等進(jìn)行清縫作業(yè)，再使用空壓機(jī)將縫吹凈以保證縫槽內(nèi)清潔、干燥。根據(jù)清縫完成情況，分區(qū)逐塊進(jìn)行密封。先將背襯條壓入板縫內(nèi)，在其上進(jìn)行灌縫作業(yè)以盡量減少接縫的暴露時(shí)間。灌料時(shí)，應(yīng)從縫的較高處灌起，逐漸向低處移動(dòng)流灌(板中向兩側(cè))，要求一次成功。

在道面板拼接位置處，要求嵌縫料表面低于道面板表面6～8 mm，灌縫完成后至縫料干燥前，應(yīng)封閉交通進(jìn)行成品養(yǎng)護(hù)。

(6)板底灌漿。在鋪設(shè)裝配式混凝土道面板時(shí)，應(yīng)采用合適的灌漿材料將裝配式道面板與基層牢固結(jié)合以保證道面板使用過程的穩(wěn)定性。灌漿通過預(yù)埋在道面板上的預(yù)留注漿孔灌漿，灌漿應(yīng)在板縫密封完成后進(jìn)行。

機(jī)場(chǎng)裝配式道面板對(duì)于平整度要求較高，一般需達(dá)到3 mm以內(nèi)，故在灌漿過程中其壓力不宜過大。漿液液壓過大時(shí)面板會(huì)被頂升而導(dǎo)致注漿失敗[4]，同時(shí)將影響到前期調(diào)平工作。因此，在空隙小、灌漿壓力不宜過大的施工條件下，傳統(tǒng)的灌漿材料并不能滿足上述要求。

針對(duì)上述問題，裝配式機(jī)場(chǎng)道面板灌漿材料的性能需要滿足以下要求：

(1)流動(dòng)性大：能夠順利壓進(jìn)板底與基層頂面的空隙。裝配板灌漿孔間的最大距離為3.9 m，漿體自流平半徑為1.95 m，板間較窄的厚度為3 mm，單孔自流平漿體體積為35.93 L。

(2)不收縮：漿體塑性階段、硬化后不能出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。

(3)早期強(qiáng)度高：預(yù)制板的應(yīng)用背景為施工速度快，能夠快速投入使用，因此，漿體早期應(yīng)具有高強(qiáng)度。所設(shè)計(jì)的漿體1 d抗壓強(qiáng)度大于20 MPa，7 d抗壓強(qiáng)度大于35 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度不低于40 MPa。

灌漿采用純壓式灌漿法：從灌漿泵上接一根進(jìn)漿管路及一根回漿管鋪設(shè)至工作面。在進(jìn)漿主管上分3根進(jìn)漿支管，在進(jìn)漿主管、支管上均安裝壓力表。灌漿壓力及進(jìn)漿流量可以通過閘閥調(diào)節(jié)以滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)機(jī)場(chǎng)道面板拼裝分區(qū)布置情況，沿跑道橫向中心線將整塊跑道劃分為兩個(gè)灌漿區(qū)進(jìn)行灌漿，沿橫向中心線往兩側(cè)同步施工。考慮到機(jī)場(chǎng)面板橫斷面坡比為1%(中間高、兩側(cè)低)，灌漿時(shí)需遵循“低進(jìn)高出”的原則，即由兩側(cè)向中軸線部位推進(jìn)的順序施灌，以達(dá)到漿液充填密實(shí)的效果。先從兩側(cè)周邊灌漿孔進(jìn)漿，將中間孔作為排氣孔，隨著脫空區(qū)漿液液面向中部高處推進(jìn)，灌漿阻力增大(排氣孔逐漸排漿)，再輪流換已排濃漿的排氣孔做進(jìn)漿孔，如此循環(huán)灌漿，直至中軸線附近的排氣孔全部返出濃漿，灌漿結(jié)束。

(4) 開放交通。待板底灌漿的漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后即可開放交通。

4 結(jié) 語

裝配式建筑在城市建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，是一種快速、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的道面鋪筑新方法[5]，是現(xiàn)澆混凝土道面施工技術(shù)的升華。就目前而言，我國對(duì)于裝配式機(jī)場(chǎng)道面板的研究還處于起步階段，但隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與理念更新，許多學(xué)者已對(duì)裝配式道面板開展了深入研究。同時(shí)，隨著理論體系的逐漸成熟和施工手段的發(fā)展，在不久的將來，裝配式混凝土道面將會(huì)廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)建設(shè)領(lǐng)域。