装配式机场道面施工技术与应用

孙 慕 楠， 罗 世 刚

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

民航业是我国经济社会发展的战略产业，国家亦在大力促进和推动通用航空产业的发展，机场建设呈现出一种遍地开花的形式。而道面是机场建设的关键组成部位，道面质量的好处决定着机场运行的安全。目前我国最常见的机场道面是现浇水泥混凝土道面，其需经历若干道施工工艺才能完成，包括模板安装、杆件安装、混凝土摊铺振捣、揉浆找平、表面拉毛、道面切缝、拆模养护、扩缝倒角、刻槽、嵌缝等，建设周期较长。鉴于混凝土特性以及道面施工必有的步骤和程序，在时间上无法得到充分满足，导致道面施工出现了一系列质量问题。同时，现浇道面受外界环境影响较大，条件恶劣的地区以及道面材料缺乏的地区均影响着道面板的施工，给工程建设带来难题。针对机场扩建或维修工程，我国不少机场为单跑道运行，随着机场航空业务量的逐年增多，很多机场提出不停航施工的条件[2]，而现浇道面机场因工序的穿插很难达到不停航施工的要求，相互之间产生矛盾。因此，装配式道面板的应用便成为解决上述问题的施工技术方案。装配式机场道面是新兴的一种铺面技术，能够适用于各个自然区划，包括低温、大风、盐碱等环境及气象条件恶劣的地区，可以满足各级机场快速维修和快速铺装的需求，甚至对于战时弹坑均可实现快速、灵活、机动的修复。阐述了装配式机场道面施工技术与应用。

2 装配式道面板的设计

装配式道面板施工的定义：在预制厂房内进行水泥混凝土道面板的制作。通过定型模具，采用自动流水线+蒸汽养护+水养的生产工艺制成，不仅缩短了养护时间，而且其质量也有了大幅度的提高。制作好的道面板可以直接运至现场进行铺装作业，通过板间的连接、板底灌浆完成机场道面工程，可在最短的时间内开展机场交通运营。

相对于现浇混凝土道面，装配式道面板具有以下优点：(1)可以提前在预制厂进行生产，直接铺装在施工现场，解决了现场养生时间长的问题；(2)装配式道面板进行了蒸汽和水养工艺，其质量得到了保障；(3)有效解决了外界恶劣环境的影响，可以进行批量生产；(4)铺装速度快，铺装完成后即可开通机场交通。

(1)板型设计。常规装配式道面板尺寸为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几种形式。参考机场相关规范并考虑飞机荷载应力和温度应力共同作用，机场道面板混凝土的抗折强度均不小于5 MPa。因此，机场装配式道面板以弯拉强度5 MPa为控制标准，据此展开装配式道面板的板型设计。

经试验验算得出：长度大于5 m的道面板均不满足混凝土弯拉强度要求，同时，考虑到装配式道面板在运输过程中受超宽、超高等限制，最终采用尺寸为2.5 m×5 m×0.2 m的板型作为机场道面板。

(2)钢筋设计。对混凝土道面施加预应力，可以使道面板薄而长，行车舒适、不开裂、受力性能好且维护成本低[3]。因此，为了保障装配式道面板吊装过程中板体不发生损坏，性能达到规范要求，需要对板块进行钢筋设计。

道面板设计为钢筋混凝土板并附加预应力筋。钢筋骨架采用板式钢筋，双向双层钢筋网片的钢筋级别为HPB300，横纵向间距为200 mm，直径为8 mm；预应力筋采用高强螺旋肋钢筋，纵向间距为330 mm，双层对称布置；横向间距为800 mm，单层居中布置，钢筋直径为10 mm。

(3) 功能设计。装配式道面板需要完成吊装、调平及板底注浆等工艺，因此，需要对板块进行功能设计。在道面板四角处分别设置1个预留孔，孔壁为螺纹形结构，孔距板边的距离均为55 cm；同时，可在孔内安装带有螺纹钢筋的吊环装置，通过螺纹旋转完成吊环的安拆。拆掉吊环后，也可通过预留孔作为调平装置，完成调平施工后可通过预留孔进行板底注浆。

3 道面板施工

(1)运输。采用平板运输车将道面板运输至施工现场，使用25 t汽车吊、人工辅助将道面板逐一吊放到材料存放区以便于对成品的集中保护。道面板可水平叠放，叠放高度不超过5块。

道面板装车时，以平放为原则，板间必须垫以100 mm×100 mm×200 mm的硬质方木；道面板装车后，必须用钢丝绳进行固定，并采用橡胶套对道面板的边角进行保护，以防止运输途中道面板晃动发生碰撞、损坏板体；行车过程应平稳，对于路面不平整的道路要减速行驶，避免震动过大使道面板开裂。

道面板层与层之间应垫平、垫实，各层的支垫应上下对齐，最下面的一层支垫应通长设置并应有稳固措施。道面板采用吊环朝上叠放的堆放方式，严禁倒置。

在道面板运输过程中，一定要保证道面板缓升、稳运、慢放。

(2)铺装。装配式道面板应沿道路纵向、由中间向两端进行铺装。铺装过程中，应与上一道面板顺接以保证其整体平整度。提前采用平板运输车将道面板运输至现场所需拼装部位的一侧，采用智能化龙门吊逐一完成吊装工作。

智能化龙门吊是以信息化、自动化、智能化技术为基础，在硬件上融合传统的电控系统，其升级了安全监控系统功能并增加了在线检测和互联网功能；在软件方面，其以专家数据库为基础，实现了全面监测起重机的运行状况并提供安全、技术指标的评价诊断，构建了先进实用的起重机智能化管理系统。具备现场设备真实感知、全面监测、远程监控、智能管理等功能。

道面板铺装的具体施工步骤为：

①进行模块化道面板的初步放置。采用高精度测量仪器在跑道上确定道面板所要安装的位置并进行标记；

②使用平板车将道面板运至所要安装位置的一侧，确定龙门吊行走的高度和行走位置；

③将送板装置移动到安装位置的上方，通过激光测量传感器、角度转换器以及滑移车上的位移传感器的定位，精准确定安装位置，然后提升机下降，将道面板安装到指定位置；

④吊具与吊钩分离，龙门吊继续前进，将下一位置的道面板安装到下一个指定的位置，工作人员将道面板上的吊环拆除。

智能化龙门吊较传统龙门吊具有的优点：a、智能化龙门吊可以通过传感系统装置精准完成拼装作业，而普通龙门吊仅依靠人工肉眼识别定位，精准度较差；b、减少了劳动力的投入，依靠龙门吊智能系统放置道面板，无需人工操作。

(3)道面板的调平。采用智能设备进行道面板调平，将每块道面板中调平孔位置的坐标和高程信息输入到主控系统中，利用北斗导航对道面板进行定位，并将道面板信息发送至智能全站仪，全站仪将道面板中四个调平孔位置的高程发送至主控系统，计算实际高程与设计高程的偏差，机械控制系统通过道面板预留的调平孔自动完成机械升降控制，从而进行道面板的调平，测量高程精度可以达到1 mm以内。

(4)道面板的连接。道面板调平后，经测量人员再次确认其满足设计要求后方可进行道面板的连接工作。道面板的纵向连接采用榫卯固定连接，横向连接采用榫卯滑动连接。

纵向连接：榫卯固定连接方案包括榫结构、卯结构和螺杆。卯结构在预制道面板过程中预埋，位于道面板纵向的边部，每边预埋5个，将定制好的榫结构放入到卯结构中并对应好相应的孔位，然后使用螺杆加以固定，最后采用硅酮密封胶密封、完成纵向连接。

横向连接：榫卯滑动装置包括滑动榫结构、卯结构和螺杆。卯结构在预制道面板过程中预埋，位于道面板横向的边部，每边预埋8个，将定制好的滑动榫结构放入卯结构中并对应好相应的孔位，然后使用螺杆加以固定、完成道面板的横向连接。榫卯滑动连接装置可以传递竖向应力且具有一定的滑动能力，从而保证了道面板的使用性能。

(5)板缝的密封。对于道面板的拼接部位需进行封缝施工。封缝前，需仔细检查缝隙是否存有杂物并将其清理干净。由于机场道面板长期受飞机荷载及冲力影响，板块之间的缝隙经常会发生变化，因此，采用硅酮密封胶作为板缝的密封材料，以保证其在长期承受接缝宽度变化的情况下不会发生开裂。

密封前，采用钢丝刷、高压水枪等进行清缝作业，再使用空压机将缝吹净以保证缝槽内清洁、干燥。根据清缝完成情况，分区逐块进行密封。先将背衬条压入板缝内，在其上进行灌缝作业以尽量减少接缝的暴露时间。灌料时，应从缝的较高处灌起，逐渐向低处移动流灌(板中向两侧)，要求一次成功。

在道面板拼接位置处，要求嵌缝料表面低于道面板表面6～8 mm，灌缝完成后至缝料干燥前，应封闭交通进行成品养护。

(6)板底灌浆。在铺设装配式混凝土道面板时，应采用合适的灌浆材料将装配式道面板与基层牢固结合以保证道面板使用过程的稳定性。灌浆通过预埋在道面板上的预留注浆孔灌浆，灌浆应在板缝密封完成后进行。

机场装配式道面板对于平整度要求较高，一般需达到3 mm以内，故在灌浆过程中其压力不宜过大。浆液液压过大时面板会被顶升而导致注浆失败[4]，同时将影响到前期调平工作。因此，在空隙小、灌浆压力不宜过大的施工条件下，传统的灌浆材料并不能满足上述要求。

针对上述问题，装配式机场道面板灌浆材料的性能需要满足以下要求：

(1)流动性大：能够顺利压进板底与基层顶面的空隙。装配板灌浆孔间的最大距离为3.9 m，浆体自流平半径为1.95 m，板间较窄的厚度为3 mm，单孔自流平浆体体积为35.93 L。

(2)不收缩：浆体塑性阶段、硬化后不能出现收缩现象。

(3)早期强度高：预制板的应用背景为施工速度快，能够快速投入使用，因此，浆体早期应具有高强度。所设计的浆体1 d抗压强度大于20 MPa，7 d抗压强度大于35 MPa，28 d抗压强度不低于40 MPa。

灌浆采用纯压式灌浆法：从灌浆泵上接一根进浆管路及一根回浆管铺设至工作面。在进浆主管上分3根进浆支管，在进浆主管、支管上均安装压力表。灌浆压力及进浆流量可以通过闸阀调节以满足设计要求。

根据机场道面板拼装分区布置情况，沿跑道横向中心线将整块跑道划分为两个灌浆区进行灌浆，沿横向中心线往两侧同步施工。考虑到机场面板横断面坡比为1%(中间高、两侧低)，灌浆时需遵循“低进高出”的原则，即由两侧向中轴线部位推进的顺序施灌，以达到浆液充填密实的效果。先从两侧周边灌浆孔进浆，将中间孔作为排气孔，随着脱空区浆液液面向中部高处推进，灌浆阻力增大(排气孔逐渐排浆)，再轮流换已排浓浆的排气孔做进浆孔，如此循环灌浆，直至中轴线附近的排气孔全部返出浓浆，灌浆结束。

(4) 开放交通。待板底灌浆的浆液达到设计强度要求后即可开放交通。

4 结 语

装配式建筑在城市建设领域的应用日益广泛，是一种快速、环保、经济的道面铺筑新方法[5]，是现浇混凝土道面施工技术的升华。就目前而言，我国对于装配式机场道面板的研究还处于起步阶段，但随着社会的不断发展与理念更新，许多学者已对装配式道面板开展了深入研究。同时，随着理论体系的逐渐成熟和施工手段的发展，在不久的将来，装配式混凝土道面将会广泛应用于机场建设领域。