淺析機(jī)場道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型

1、    淺析機(jī)場道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型    陳述志摘 要 機(jī)場建設(shè)過程中，道面設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到飛行安全，目前從國際上看，瀝青混凝土道面應(yīng)用廣泛，但我國水泥混凝土道面卻占絕對主導(dǎo)地位。本文試從兩種道面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對比，解釋為何當(dāng)前我國新建機(jī)場道面絕大部分采用水泥混凝土道面。關(guān)鍵詞 機(jī)場;瀝青混凝土;水泥混凝土;道面引言新建機(jī)場道面一般采用水泥混凝土或?yàn)r青混凝土結(jié)構(gòu)，國際上瀝青跑道占大多數(shù)，約為70%。在我國，雖然高等級公路大多采用瀝青混凝土道面，但新建機(jī)場絕大多數(shù)采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)類型。“十三五”以來，2016年至2019年三年內(nèi)新增的28個(gè)運(yùn)

2、輸機(jī)場全部采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)。本文通過兩種道面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對比，解釋為何當(dāng)前我國新建機(jī)場道面絕大部分采用水泥混凝土道面1-3。1一般性能比較兩者的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）剛度、強(qiáng)度、整體性。水泥混凝土具有較高的剛度，其彈性模量達(dá)30，00040，000mpa，約為瀝青混凝土彈性模量的1030倍。道面水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度達(dá)4.55.5mpa，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(kuò)散能力，整體性好，對基層和土基的強(qiáng)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）4。（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

3、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(qiáng)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(dá)2030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(jī)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(biāo)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1-1、1-2。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5。（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(qiáng)的抗侵蝕能力

4、，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(jī)坪道面一般采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的原因。（4）養(yǎng)護(hù)及維修。由于水泥混凝土道面強(qiáng)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(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)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(bǔ)，而且修補(bǔ)時(shí)可能會影響道面的正常使用6。（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(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，則道面易出現(xiàn)唧泥、錯(cuò)臺及斷板等病害。接縫的存在，難免引起飛機(jī)滑跑時(shí)跳動，影響飛機(jī)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(yán)重。瀝青

5、混凝土道面無接縫，平整度較好，對飛機(jī)輪胎的磨損較少，旅客更感覺舒適。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(qiáng)7。（7）施工進(jìn)度及開放運(yùn)行。水泥混凝土道面施工進(jìn)度較慢，而且需要較長的養(yǎng)生期以獲得足夠的強(qiáng)度，其澆筑完工后需要很長時(shí)間才能開放運(yùn)行。而瀝青混凝土道面可實(shí)行大面積機(jī)械化攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，不需要養(yǎng)護(hù)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

6、超出設(shè)計(jì)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(jī)型或使用機(jī)型發(fā)生變化的適應(yīng)性較差。國際標(biāo)準(zhǔn)和建議措施機(jī)場附件十四（第八版）規(guī)定：對瀝青混凝土道面飛機(jī)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(jī)場道面用瀝青技術(shù)要求，上面層瀝青一般需要進(jìn)口，為適應(yīng)機(jī)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(jià)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8。（10）設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)。過去國內(nèi)民用機(jī)場普遍采用水泥混凝土道面，極

7、少采用瀝青混凝土道面，因此，水泥混凝土道面的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)比較成熟。而瀝青混凝土道面這方面的經(jīng)驗(yàn)較少。但是，近年來隨著許多機(jī)場舊道面不停航改造項(xiàng)目的實(shí)施，已經(jīng)逐步積累了修建機(jī)場高性能瀝青混凝土道面的經(jīng)驗(yàn)。兩種道面的修建技術(shù)都是可靠的。（11）分期修建。采用水泥混凝土道面不利于在資金籌措困難或者對使用機(jī)型難以做出準(zhǔn)確預(yù)測的情況下，對道面分期修建，而瀝青混凝土道面則易于分期修建或擴(kuò)建，而且可以在不停航條件下進(jìn)行9。（13）環(huán)境影響。水泥道面噪聲大影響乘客和地勤人員健康等等，瀝青道面無此缺點(diǎn)。綜上所述，水泥混凝土道面的主要優(yōu)點(diǎn)是：通常情況下（土基無顯著不均勻沉降時(shí)）耐久性好，使用壽命較長;剛度大，強(qiáng)

8、度高，整體性好;抗侵蝕能力強(qiáng)，養(yǎng)護(hù)工作量小;對原材料的要求較低。瀝青混凝土道面的主要優(yōu)點(diǎn)是：道面無接縫，飛機(jī)滑跑舒適;對土基不均勻沉降和超載的適應(yīng)性較好;便于加蓋和整修，施工期短。2經(jīng)濟(jì)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。根據(jù)現(xiàn)有資料，經(jīng)初步結(jié)構(gòu)計(jì)算（詳見道面厚度計(jì)算書），對于跑道端部采用水泥混凝土道面時(shí)，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)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(jià)約566元/;采用瀝青混凝土道面時(shí)，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)可為：5cm厚sma-13（sbs改性瀝青）上

9、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、12cm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(jià)約709元/。由此可見，水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)用較低10?？紤]使用費(fèi)用，水泥混凝土道面的使用壽命約為30年，瀝青混凝土道面的使用壽命約為15年。但為防止道面反射裂縫，水泥混凝土道面在達(dá)到使用壽命時(shí)的加蓋厚度較厚，加蓋費(fèi)用也較大。假定水泥混凝土道面使用30年后需要加蓋，其瀝青混凝土加鋪厚度按14cm控制，表層5cm為sma，考慮到找平因素，平均加蓋厚度為15cm，每平

10、方米加蓋費(fèi)用約300元/（含水泥混凝土道面表面處理的費(fèi)用）。而采用瀝青混凝土道面，道面使用大約15年需要進(jìn)行大修，假定采用4cm的sma進(jìn)行薄層修補(bǔ)，每平方米加蓋費(fèi)用約110元/，而30年后又要大修一次，局部可能需要翻修，估計(jì)其費(fèi)用為140元/。另外假定兩種道面的其他維修費(fèi)用相當(dāng)。表1為基準(zhǔn)收益率取5%時(shí)兩種道面每平方米費(fèi)用比較。一條跑道（3800m×45m）造價(jià)比較：水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)10865萬元，瀝青混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)13583萬元，水泥混凝土道面節(jié)約2718萬元。上表說明，采用瀝青混凝土道面的初期建設(shè)費(fèi)用以及全生命周期費(fèi)用均較高，采用水泥混凝土道面更為經(jīng)濟(jì)11。3結(jié)束

11、語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(jì)比較可以得出：因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員認(rèn)為飛機(jī)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(yuǎn)比水泥路面小，大家認(rèn)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(jià)上也比瀝青混凝土道面低。因此，我國絕大部分新建道面采用水泥混凝土結(jié)構(gòu)。但是隨著改性瀝青技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)界對飛機(jī)軸載認(rèn)識的加深，以及瀝青道面施工技術(shù)水平的不斷發(fā)展，相信不就的將來我國的新建機(jī)場采用瀝青混凝土道面的情況也會越來越多。參考文獻(xiàn)1 蘇新.民用機(jī)場瀝青道面設(shè)計(jì)規(guī)范：mh/t50102017s.北京：中國民航出版社，2017.2 白旭耀，郝

12、培文.民用機(jī)場瀝青道面施工技術(shù)規(guī)范：mh/t50112019s.北京：中國民航出版社，2019.3 姜昌山.民用機(jī)場水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范：mh/t50042010s.北京：中國民航出版社，2010.4 姜昌山.民用機(jī)場水泥混凝土面層施工技術(shù)規(guī)范：mh/t50062015s.北京：中國民航出版社，2015.5 卓樂熙.民用機(jī)場飛行區(qū)土（石）方與道面基礎(chǔ)施工技術(shù)規(guī)范：mh/t50142002s.北京：中國民航出版社，2002.6 萬朝俊，蘇爾好.民用機(jī)場飛行區(qū)場道工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)：mh/t50072017s.北京：中國民航出版社，2017.7 日八谷好高.機(jī)場道面設(shè)計(jì)與維修m.北京：人民交通出版社股份有限公司，2015：