格林納達(dá)圣喬治國際機場跑道瀝青蓋被不停航全斷面攤鋪施工工藝

趙成，褚乃靜，張延昭

（1.西北民航機場建設(shè)集團有限責(zé)任公司，西安 710065；2.中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

1 引言

機場不停航施工是指在不影響機場正常運營的情況下，于夜間在飛行區(qū)開展的施工作業(yè)。在飛行任務(wù)繁重的機場，不停航施工窗口期較短，且施工完畢后必須獲得機場當(dāng)局適航檢查通過后才可投入正常運營，嚴(yán)重影響有效作業(yè)時間，使得其施工工藝復(fù)雜、組織難度大[1]。我國民航建設(shè)企業(yè)對國內(nèi)不停航施工有著豐富的組織、管理經(jīng)驗，而且資源豐富，可最大限度地滿足不停航施工要求。但隨著中國民航建設(shè)企業(yè)廣泛參與國際競爭，多數(shù)國內(nèi)企業(yè)對國外機場不停航施工經(jīng)驗欠缺，未有涉及，現(xiàn)對其深入分析總結(jié)，對中國民航建設(shè)企業(yè)今后承建國外類似工程具有借鑒意義。

機場跑道和市政、高速公路的瀝青鋪筑有所不同，機場跑道幅寬較大，施工中易出現(xiàn)較多縱、橫接縫，且需承受飛機大荷載，質(zhì)量要求嚴(yán)格，機場瀝青道面蓋被需解決機械配置、鋪筑工藝等多項重要問題。多機梯隊連鋪施工作業(yè)在機場跑道鋪筑中是一種傳統(tǒng)的攤鋪作業(yè)方式，可避免冷接縫的形成，同時提高道面平整度，但多臺攤鋪機互相之間協(xié)作施工，需要對組織及操作人員技能提出較高要求。因此，對多機全斷面攤鋪施工工藝研究尤為重要。

本文對格林納達(dá)圣喬治國際機場不停航全斷面攤鋪施工中的資源配置、組織措施進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了機場跑道道面瀝青蓋被的機械配置、施工工藝及不停航措施，以提高機場跑道道面瀝青蓋被的施工質(zhì)量。

2 工程概況

圣喬治國際機場是格林納達(dá)唯一在役的國際機場，其擁有一條長2 750 m，寬45 m 的跑道，另設(shè)7.5 m 寬道肩。該機場跑道建成于1984 年，原道面為瀝青混合料，飛機作為其主要往來交通工具，長期以來超負(fù)荷運營，且常年缺乏維護(hù)，導(dǎo)致現(xiàn)階段跑道道面出現(xiàn)瀝青老化剝離、裂縫、道面局部鼓包、麻面等嚴(yán)重破損，已嚴(yán)重影響到飛機的滑跑安全性，為提高跑道安全起降性能，遂根據(jù)業(yè)主要求參照美國聯(lián)邦航空管理局下發(fā)的FAA 150/5370-10H 對舊跑道進(jìn)行升級改造設(shè)計及施工[2]。

根據(jù)該跑道的實際使用性質(zhì)，決定該工程在不停航條件下開展施工，工程實施過程中采用單層瀝青加鋪、三機聯(lián)鋪、無冷縱接縫等技術(shù)，通過精細(xì)規(guī)劃，加強施工過程管理，在保證機場正常運營服務(wù)水平的同時，取得了令人滿意的工程效果。

3 瀝青混合料設(shè)計

依據(jù)本次機場跑道瀝青混合料加鋪厚度設(shè)計，本工程采用單層5～7.5 cm 漸變厚度的加鋪層，5 cm 為設(shè)計規(guī)范允許的最小值，因此，為確保此瀝青單層加鋪層滿足飛機起降的要求，施工前對瀝青混合料設(shè)計進(jìn)行了以下準(zhǔn)備。

3.1 原材料選擇

本工程考慮到原材質(zhì)量控制、成本等因素，原材采購原則以當(dāng)?shù)貫橹?，周邊國家為輔，但由于格林納達(dá)國別甚小，資源匱乏，仍是以進(jìn)口居多。道面蓋被用到的主要原材料有SBS 改性瀝青、粗集料、細(xì)集料及抗剝落劑。

在原材選擇階段，嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計文件要求，取樣送往當(dāng)?shù)貒以囼炇一蛑苓厙疫M(jìn)行檢測，確保技術(shù)指標(biāo)符合要求。瀝青采用在該國家經(jīng)常使用并擁有固定運輸航線的瑞士PG 76-22 SBS 改性瀝青。粗集料采用格林納達(dá)圣喬治地區(qū)采石場的玄武巖石料；礦粉在充分了解后放棄采購，當(dāng)?shù)丶爸苓厽o礦粉生產(chǎn)及應(yīng)用的情況，且聯(lián)系多家水泥生產(chǎn)商亦不愿加工礦粉；因此，在購買細(xì)集料時考慮到需要回收一部分充當(dāng)?shù)V物填料，故尋找可生產(chǎn)堿性純凈機制砂的采石場，細(xì)集料最終經(jīng)比選后選擇周邊國家生產(chǎn)的石灰?guī)r機制砂。同時，由于該機場靠近大海，雨水較多且加蓋結(jié)構(gòu)較薄，綜合考慮采購成本及施工便利性，決定采用特立尼達(dá)和多巴哥生產(chǎn)的水泥充當(dāng)抗剝落劑，以提高抗水損害性能。

3.2 配合比設(shè)計

瀝青混合料遵循美國聯(lián)邦航空管理局下發(fā)的FAA 150/5370-10H 中Item P-401 的要求，配合比設(shè)計參照美國瀝青混合料協(xié)會MS-2（第7 版）進(jìn)行[3]。該P-401 瀝青混合料級配要求見表1，配合比設(shè)計要求如下：擊實次數(shù)為雙面各75次；空隙率2%～5%；瀝青含量5%～7.5%；粒料間隙率大于15%；劈裂抗拉強度比（TSR）大于80%（美標(biāo)ASTM D4867）；瀝青路面分析儀（APA）車轍小于10 mm（美標(biāo)AASHTO T340）；對穩(wěn)定度及流值無要求。

表1 P-401 瀝青混合料級配要求范圍

該項目P-401 瀝青混合料由4 種不同規(guī)格的骨料及回收粉組成，4 種骨料分別是0～3 mm、3～6 mm、6～11 mm 及11～15 mm，最終經(jīng)馬歇爾設(shè)計法確定石料比例為0～3 mm：3～6 mm：6～11mm：11～15mm：回收粉=42：16：21：17：4，瀝青用量為5.3%。圖1 為其合成級配曲線。同時，摻加2%水泥替代回收粉以達(dá)到設(shè)計要求的TSR 及APA 性能測試要求。

圖1 P-401 瀝青混合料合成級配曲線

4 全幅無冷接縫施工

4.1 攤鋪機寬度與幅數(shù)的確定

在前期準(zhǔn)備階段，為達(dá)到無冷縱縫全幅攤鋪又盡量節(jié)約成本，對海運機械數(shù)量進(jìn)行了控制。瀝青蓋被寬度、攤鋪機臺數(shù)、每臺作業(yè)寬度、每臺攤鋪機需鋪筑幅數(shù)、總鋪筑幅數(shù)之間有著緊密的聯(lián)系[4]。施工中為減少縱接縫，應(yīng)使攤鋪機作業(yè)的寬度達(dá)到最大，盡量減少攤鋪幅數(shù)，具體的每臺攤鋪機需鋪筑幅數(shù)和總鋪筑幅數(shù)可依據(jù)機場道面橫坡度的情況確定。

該機場跑道蓋被寬度為45 m，以跑道中線為界，道面為雙面坡，攤鋪機梯隊作業(yè)，總鋪筑幅數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。該次施工調(diào)運的攤鋪機最大作業(yè)寬度為7.5 m，結(jié)合跑道總寬度及攤鋪機的組配情況，決定調(diào)運3 臺攤鋪機至格林納達(dá)進(jìn)行施工，需每臺攤鋪機鋪筑2 幅，共鋪筑6 幅，如圖2 所示。

圖2 瀝青蓋被鋪筑方案

4.2 作業(yè)長度的確定

該項目為了完成45 m 寬跑道的全幅攤鋪施工，雖因經(jīng)濟成本因素配備了3 臺攤鋪機，但為了使縱施工縫達(dá)到一部分熱接，一部分半熱接，保障瀝青道面的鋪筑質(zhì)量，現(xiàn)需結(jié)合瀝青混合料拌和站的產(chǎn)能對作業(yè)長度進(jìn)行確定。

攤鋪作業(yè)長度計算公式如下[5]：

式中，L為攤鋪機每日作業(yè)長度，m；K為拌和站工作時間利用系數(shù)，0.85～0.95；v為瀝青拌和站的產(chǎn)能，t/h；t為拌和站每日工作時間，h；X為攤鋪機數(shù)量；n為攤鋪機作業(yè)幅數(shù)；r為瀝青混合料密度，t/m3；b為攤鋪機作業(yè)寬度，m；h為每層瀝青混合料鋪筑厚度，m。

依據(jù)4.1 節(jié)攤鋪機寬度與幅數(shù)的確定結(jié)果，可知X為3臺，n為2 幅，b為7.5 m；該項目瀝青拌和站為4000 型，產(chǎn)能v為320 t/h，瀝青混合料為美標(biāo)FAA 150/5370-10H 中Item P-401，經(jīng)3.2 節(jié)配合比設(shè)計得知瀝青混合料密度r為2.5 t/m3，設(shè)計鋪筑厚度h為0.05 m，瀝青拌和站每天計劃正常生產(chǎn)時間t為6 h，機械工作時間利用系數(shù)K取0.9。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1），計算出攤鋪機作業(yè)每幅的平均長度為307.2 m。但在施工中為了達(dá)到無冷縱縫這一質(zhì)量保證措施，需要驗證攤鋪長度是否合理。攤鋪300 m 按照攤鋪速度3 m/min 計算，將需要100 min，如若3 臺攤鋪機錯開30 m 依次啟動梯隊攤鋪，這樣將導(dǎo)致第一臺攤鋪機折回攤鋪第4 幅時與第三幅的接縫錯開270 m，此舉無疑會在跑道中線產(chǎn)生冷縱接縫。

為了使縱接縫混合料符合最低150 ℃的碾壓溫度，對拌和站拌和樣品于夜間進(jìn)行了溫度下降測試。前期溫度下降較快，10 min 下降35 ℃，依據(jù)此調(diào)整了攤鋪長度和攤鋪時間，假設(shè)凌晨1 點進(jìn)行攤鋪作業(yè)，具體機械時間安排如表2 所示，最終確定每個工作日攤鋪90 m。

表2 瀝青攤鋪時間表

5 瀝青蓋被不停航施工

5.1 瀝青混合料的生產(chǎn)

不停航施工需要由項目部及機場共同建立一個指揮部，提前協(xié)商施工計劃。一旦確定當(dāng)晚天氣、人員、材料、機械等符合施工要求時，需按照計劃提前生產(chǎn)瀝青混合料，保證攤鋪前成品儲料倉內(nèi)的瀝青混合料不少于計劃生產(chǎn)量的50%。依照試驗段確定的生產(chǎn)配合比進(jìn)行瀝青混合料的備料工作，拌和站需提前標(biāo)定，稱量、溫度、時間控制準(zhǔn)確，出料均勻、無花白料，且達(dá)到“三合格”要求，級配、瀝青含量及溫度均合格。當(dāng)瀝青或出料溫度過高影響瀝青混合料品質(zhì)時，需廢棄不得使用。

5.2 瀝青混合料的運輸

在不停航施工開始前，需對運輸車輛進(jìn)行必要的檢修及清潔，確保其狀況良好符合夜間不間斷運料需求。在儲料倉下裝料時為避免塔形裝料，減少混合料離析，運輸車輛需前后移動，按品字形裝料。運輸過程中應(yīng)做到保溫、防雨、防撒漏，將混合料及時運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

5.3 瀝青混合料的攤鋪、碾壓

機場道面進(jìn)行混合料攤鋪作業(yè)時，嚴(yán)格按照4.1 節(jié)、4.2 節(jié)攤鋪機數(shù)量、作業(yè)長度、行進(jìn)速度進(jìn)行每班次施工。為保證加鋪層瀝青混合料的質(zhì)量，在開展梯隊攤鋪作業(yè)前，要求測量加密水準(zhǔn)點，將原道面高程測量結(jié)果與設(shè)計標(biāo)高比較，對無法達(dá)到最小攤鋪厚度5 cm 的區(qū)域，進(jìn)行深度銑刨或調(diào)坡。之后根據(jù)試驗段鋪筑數(shù)據(jù)，調(diào)整虛鋪厚度及攤鋪機振板、夯錘，降低銑刨后道面的不平整性對新鋪道面平整度的影響。同時，保持?jǐn)備仚C的行走速度，使其勻速行進(jìn)，保證前后攤鋪機之間的距離，使縱接縫處混合料溫度均處于碾壓要求范圍內(nèi)，保證攤鋪混合料的質(zhì)量以及道面平整度。

碾壓嚴(yán)格按照初壓、復(fù)壓和終壓進(jìn)行，配備6 臺壓路機亦分成3 個梯隊進(jìn)行，初壓時混合料溫度應(yīng)高于150 ℃，且相鄰碾壓帶重疊寬度宜為輪寬的1/3～1/2，靜壓1～2 遍即可；復(fù)壓緊跟初壓進(jìn)行，采用振動壓路機和輪胎壓路機組合碾壓，輪胎壓路機進(jìn)行碾壓時，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2 碾壓寬度，振動壓路機進(jìn)行振壓時，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊100～200 mm，碾壓4～6 遍即可；終壓時混合料溫度應(yīng)高于90 ℃，靜壓不少于2遍，至無明顯輪跡為止。

5.4 臨時接坡

由于是不停航施工，非一次性完成道面攤鋪，為滿足第二天通航要求，使每日不停航攤鋪作業(yè)結(jié)束后擁有一個平緩的新舊道面過渡區(qū)，需在當(dāng)日攤鋪道面的整個橫斷面末端上沿跑道縱向做一個臨時接坡，滿足第二日飛機的安全起降要求。

5.5 標(biāo)志線恢復(fù)

施工結(jié)束后，需應(yīng)用合格的涂料恢復(fù)標(biāo)志線，使跑道恢復(fù)通航能力。因此，在計劃不停航施工時一定要預(yù)留足夠的標(biāo)志線恢復(fù)時間。同時，在國外標(biāo)志線施工一定要注意原材標(biāo)線漆、玻璃微珠的采購，需嚴(yán)格滿足國外相關(guān)規(guī)范設(shè)計要求，切不可盲目按照國內(nèi)經(jīng)驗購買。

5.6 不停航施工的其他措施

1）不停航施工開始前需對所有進(jìn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全教育及檢查，正確佩戴夜間反光標(biāo)志及其他安全防護(hù)用品，確保施工中的人身安全。

2）不停航施工開始前對所有車輛司機進(jìn)行形式路線交底，使其清晰明確各自車輛的正確行駛路線，并派專人在沿線擺放、檢查交通標(biāo)志，以防跑道邊燈損壞及保證施工安全。

3）需指派專人負(fù)責(zé)整個不停航作業(yè)區(qū)域內(nèi)的臨時照明設(shè)施，保證其照度可滿足施工要求，并在施工前檢查臨時照明設(shè)施，確保夜間可正常使用。

4）適航檢查結(jié)束前檢測作業(yè)區(qū)道面的的溫度，如溫度低于50 ℃，則可開放機場；如若道面溫度較高，則需及時用灑水車進(jìn)行灑水冷卻，不可影響適航檢查，按時將跑道交付機場管理方。

6 結(jié)語

結(jié)合格林納達(dá)圣喬治機場跑道升級改造工程的實踐，對機場跑道不停航施工及無冷縱縫全斷面攤鋪進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，為機場跑道道面瀝青蓋被的不停航施工條件下的無冷縱縫全斷面攤鋪提供切實依據(jù)與技術(shù)方法，符合中國民航建設(shè)企業(yè)參與國際機場建設(shè)的質(zhì)量及利益要求。同時，為提高機場跑道蓋被不停航施工質(zhì)量，提出了不停航施工措施，要求準(zhǔn)備及參與的各工作組高度重視，協(xié)助跑道不停航施工順利完成。