机场沥青道面反射裂缝的预防及不停航快速修复措施

1、机场沥青道面反射裂缝的预防及不停航快速修复措施宋照尚，张增胜 *，田丰 （中交一航局第四工程有限公 司，天津 300450 ） 摘要：沥青混凝土道面是我国民航机场 道面的主要类型，但沥青混凝土道面面层在机场后期使用运 营过程中，主要会出现的问题是面层裂缝的产生，形成原因 最多的是反射裂缝，防止或延缓沥青道面面层反射裂缝的产 生是面临的主要问题。结合襄阳机场改扩建工程道面施工， 就施工过程中反射裂纹产生的原因进行分析和处理，对后期 使用运营过程中可能会出现的反射裂缝，在机场不停航情况 下进行快速有效的修复。 关键词： 反射裂缝； 不停航施工； 快速修复 0 引言 襄阳机场始建于 1989 年，至

2、今已使用 26 a 之久，飞机跑道长 2 400 m ，站坪 25 251 m2 ，随着当地 经济的发展，襄阳机场的航班数量及密度与日俱增，早期修 建的跑道道面结构损坏比较严重，使用性能下降，现有场道 条件不能够满足不断增加的航班要求。现延长飞机跑道 200 m ,新建站坪52 298 m2。本文研究襄阳机场场道反射裂缝 的成因、可能出现反射裂缝的部位、预防措施以及后期出现 反射裂缝在不停航施工条件下快速修复的措施。1 引起反射裂缝成因分析 1.1 沥青混凝土裂缝危害 襄阳机场改扩建 工程跑道面层为沥青混凝土面层，施工过程中不设置真缝， 但刚性基层出现的裂缝或其他病害反射到面层时，表现为面层真

3、缝，处理不及时会随着时间的推移，面层的积水沿着裂 缝渗入基层，对基层造成破坏，减小基层的承载能力，破坏 整个道面结构。 1.2 沥青混凝土反射裂纹成因 沥青混凝土 产生反射裂缝的原因，主要分为三类： 1）由于基层施工或 后期不均匀沉降产生错台、形变、基层松软等反射到沥青面 层引起的反射裂缝； 2）由于施工条件不合格、沥青混凝土 配合或成型碾压中施工不当引起的沥青面层表面离析、龟裂， 反射到下面层引起的反射裂缝；3 ）由于环境温度的变化导致沥青混凝土面层和基层伸缩不一，引起的柔性的沥青混凝 土面层反射裂缝 1 。本文重点就襄阳机场改扩建工程实际情 况为例，探究引起反射裂缝的具体原因，寻求快速有效

4、的解 决方法。 襄阳机场道面结构面层为复合柔性面层，铺设在 碾压水泥混凝土刚性基层之上。 标准段断面如图 1。 图 1 机 场跑道标准段剖面图Fig.1Profile of the airport runway standard section标准段面层为柔性沥青混凝土复合面层， 上面层为 SMA-16 改性沥 青混凝土，中面层为 AC-20 改性沥青混凝土，下面层为 AC-25 沥青混凝土。基层为刚性碾压水泥混凝土，基层施工 过程中造成的基层裂缝和错台，新旧路面连接处常伴有错台、 脱空等损坏现象，造成对应部位的复合面层应力集中尤为突 出，同时受到温度变化造成的收缩应力，与交通荷载作用下 主拉

5、应力（或剪应力）的共同作用，促使柔性沥青面层在对应的水泥混凝土接缝、裂缝和错台位置容易出现反射裂缝。 沥青混凝土面层的反射裂缝主要是由于飞机及其他荷载和 环境中的温度和湿度变化产生的机轮轮向主拉应力超过沥 青混凝土的强度所致。由于暴露在环境中的温度或湿度变化 引起沥青混凝土道面面板的热胀冷缩产生表面方向移动，其 中在低温环境情况下沥青混合料的弹性模量较大，位移变形 能力较弱，仅能承受较小的环境产生的应力，当沥青混凝土 面层的拉应力超过沥青混凝土材料自身的抗弯拉强度时就 会产生反射裂缝。 当道面沥青混凝土面层中某一点产生的 应力超过材料自身的极限弯拉强度时，就会有裂缝的产生并 对面板造成破坏。沥

6、青混凝土面板反射裂缝从产生到反射对 整个结构层造成破坏作用，需要通过裂缝的扩散过程：即反 射裂缝在沥青混凝土面层竖向上，纵向抑制机轮荷载而引起 的反射裂缝 2 。 2 防反射裂缝预防措施 关于防止或延缓反 射裂缝问题，国内外已做了大量研究。包括有增加加盖层厚 度、沥青的稠度、沥青混凝土的外掺剂、应力吸收夹层等多 项内容 3 。针对襄阳机场道面结构，结合工程实践，预防或 延缓沥青加铺层反射裂缝的措施采取如下几种：1 ）保证刚性基层的施工质量； 2 ）加厚沥青混凝土面层； 3）提高沥青 混凝土面层混合料的性能； 4 ）设置应力吸收夹层； 5）新旧 道面接缝处加强处理。 2.1 严控基层施工质量 在

7、施工过程 中基层摊铺和整平碾压过程严格遵循施工顺序和规范要求，碾压施工完成后及时养护，养护周期必须7 d 以上4 ，并将延长养护周期至面层施工开始。在面层施工前检查基层质量， 保证基层质量达到规范要求。 2.2 加厚沥青混凝土面层 一 般增加沥青混凝土面层的铺筑厚度，也能够有效防止受拉导 致的应力集中产生的裂缝，同时能降低机轮或其他荷载引起 的剪应力。襄阳机场改扩建工程将道面沥青面层厚度加厚到 20 cm 以上，通过加厚沥青面层铺设层，可以减小碾压混凝 土板的温度变化，增强路面结构的弯曲刚度，降低面层底面 拉应力、弯沉量、弯沉差和剪应力。同时，对于较厚的面层 来说，裂缝由面层底面扩展到顶面需要

8、经历较长的距离，也 可以达到延长面层使用寿命的目的。 2.3 提高沥青加铺层混 合料的性能 沥青混凝土面层铺设材料应选用韧性较好，低 温塑性变形能力强的沥青混合材料，通过提高混合料的低温 抗裂性能，达到提高面层性能的作用。为了减少和延缓反射 裂缝的产生，襄阳机场改扩建工程面层沥青混凝土采用复合 面层，上面层选用沥青马蹄脂碎石混合料（ SMA-16 ），中面 层选用 SBS 改性沥青混凝土（ AC-20 ），下面层选用普通沥 青混凝土（ AC-25 ），复合面层本身不仅具有较高的低温抗变 形和抗剪切能力、还具有良好的高温稳定性和整体性。同时 在沥青混合料中适当添加聚酯纤维，可以起到加筋、稳定的

9、作用，可抑制裂缝的扩展，增加道面面层使用寿命5 。沥青混凝土加强筋材料聚酯纤维具有高强度、吸油粘结、耐高温 等性能，能改善沥青混凝土面层的热稳定性和低温抗裂性， 能有效消除反射裂缝的扩展。通过加强碾压提高沥青混合料 的密实度， 增强面层整体性， 有助于减少反射裂缝生成。 2.4 设置应力吸收夹层 在碾压混凝土基层与沥青混凝土面层间 设置应力吸收夹层，可以使沥青面层底面的应力或应变因素， 离开应力集中的接缝端部。在沥青混凝土铺设之前，在基层 上铺筑土工织物夹层和橡胶沥青应力吸收层，对道面进行加 筋增强处理。应力吸收层设置施工位置见图 2。 图 2 应力 吸收层设置施工位置Fig.2The con

10、struction position of stress absorbing layer能够有效降低荷载产生的应力和应变作用，同时也可以降低铺 设面层内部因温度下降而引起的应力和应变的作用，从而达 到防止反射裂缝的生成。 2.5 接缝处加强处理 襄阳机场新 建联络道道面结构分为两部分，连接站坪部分为水泥混凝土 路面，连接跑道部分为沥青混凝土路面，两部分相接处设置 施工缝，因面层材料不同，导致随温度变化伸缩量不同，因 此该连接部位施工缝设置较宽，该施工缝处理时夹设1 cm厚橡胶止水条。防止因温差变化，两面板伸缩量不同导致该 施工缝处的面层水渗入到基层，破坏结构层，水泥混凝土面 层与沥青混凝土面层

11、相接处加强处理见图3 。 图 3 水泥混凝土面层与沥青混凝土面层相接处加强处理剖面Fig.3The strengthening treatment profile between cementconcrete surface and asphalt concrete surface新旧道面相接处也采用此法防反射裂缝生成，新旧道面连接处加强处理 见图 4。 图 4 新旧道面连接处加强处理剖面Fig.4The strengthening treatment profile at the junction of old and new pavements 3 不停航施工情况下快速修复反 射裂缝措施

12、经过对国内外机场沥青混凝土道面的现状调查， 机场跑道使用35 a后均会出现反射裂缝，反射裂缝是沥青 场道面层损坏的主要类型 6 。 结合机场施工的特殊性，本 工程按照扩建指挥部和机场当局以及民用机场不停航施工 管理规定的相关规定，进行不停航施工及安全管理。机场 跑道反射裂缝修复过程中，要考虑到白天不停航夜间施工的 特点，施工时间短，施工安全要求高，因此修补工艺必须工 艺简单，周期短，施工材料稳定、耐磨耐久性能好、凝结速 度快、具有微膨效果等特点。 本工程对可能出现的反射裂 缝后期修复，修复材料选用冷轧沥青混凝土，与普通沥青混 凝土相比冷轧沥青施工不受温度限制，温度低于5 C时也可正常施工。施工

13、铺设修复完成后即可开放交通，能够满足不 停航施工要求。 修复工艺采用凿坑回填修补法。根据每日 有效施工时间，确定修复量，制订修复计划，提前安排人机 料做好施工准备工作，待开放施工后迅速安排人机料按修复 计划施工。以裂缝两侧各 50 cm 为范围凿除， 凿除断面如图 5，凿除清理完毕后，立即按照冷轧沥青料修复工艺修复凿除面，待碾压平整后，迅速撤离人机料出施工现场，保障不 影响机场正常运营。 图 5 道面修补凿除剖面图 Fig.5The profile of road surface repair 4 结语 目前，对于 如何彻底解决机场道面反射裂缝现象，国内还没有行之有效 的成熟技术。本文通过了解

14、沥青道面反射裂缝的形成机理， 对造成反射裂缝的不同原因进行了分析，并得出了相应的解 决措施，能更好地减少反射裂缝对机场造成的损失。以下是 襄阳机场改造实践中对反射裂缝产生原因的分析及处理措 施。 1）对于基层裂缝反射到面层引起的反射裂缝，应该加 强基层施工质量，来防止反射裂缝的产生。 2）对于沥青混 凝土上面层裂缝反射到下面层引起的反射裂缝，应该提高沥 青混凝土面层混合料的性能。3）对于外部环境因素导致基层和面层伸缩量不一，引起的面层沥青混凝土反射裂缝，应 该加厚加盖层厚度，设置应力吸收层，交界面处加强处理。 4）不停航施工应提早发现，防止裂缝的扩展，并快速有效 的修复反射裂缝。 参考文献：

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