民用机场道面不停航罩面工程改性沥青施工的应用-职称论文网

民用机场道面不停航罩面工程改性沥青施工的应用
张会鹏
西北民航机场建设有限责任公司陕西省西安市 710075
摘要：改革开放以来，中国民航事业发展非常迅速，改革开放前修建的大部分机场已经不适应国内外旅客运输的需要，新建、改建机场的任务十分繁重。本文以西宁曹家堡机场为例阐述了民用机场道面不停航罩面工程改性沥青施工的应用。
关键词：机场道面施工沥青
一、引言
西宁曹家堡机场位于青海省互助县高寨乡境内，1991年底建成并通航，跑道磁方位110°~290°，海拔2179m，跑道长300m，宽45m，两端防吹坪60m×60m，跑道道面为沥青混凝土，飞行区等级指标为4D，站坪为270m×90m，两条联络滑行道长219.5m，宽23m，道肩宽全部为7.5m，沥青道面厚18cm，由三层组成，上层为4cm中粒式沥青混凝土，中层为6cm粗粒式沥青混凝土，下层为8cm沥青碎石。
近年来，由于机场温差变化大，日照长，紫外线强等，目前道面已普遍老化，致使机场混凝土面层出现了较严重的表面的松散脱落现象，鉴于这种情况，决定对跑道道面进行SBS改性沥青罩面处理。
二．西宁机场罩面施工
西宁曹家堡的罩面工程是在不停航的情况下进行的，为了维持白天通航的要求，施工不得不在夜间进行，这给施工带来了很大的难度，主要表现在：一是格栅的铺设上，二是要维持白天通航，三是对原道面的处理。
1、设备选型与配套
针对西宁曹家堡机场不停航施工和机场道面的高质量要求，设备选择应为技术含量高，配套全，工作可靠，主要设备双倍配置的原则进行。
1.1 石料破碎设备
在路面施工中起骨架支承作用的粗集料，应是具有足够强度和耐磨性的碎石，轧制砾石，其重要特征是限制针片状料的比例，否则由于针片状料的比例过大，在大载荷作用下被压碎，导致混合料级配发生变化，影响构造深度，耐磨性能和出现早期破坏，另外又由于在以往的高速公路施工中，基本上采用向采石场购买级配碎石的作法，由于控制较差，造成集料级组配变化较大，特别是多家料场向一个工地供料的现象十分普遍，严重影响了搅拌设备的正常工作和混和料级配的稳定。目前石料破碎机大致有三种结构型式，一是鳄式破碎机；二是锤式破碎机；三是反击式破碎机。
1.2 沥青混合料搅拌设备
沥青混合料搅拌设备是沥青路面施工的关键设备，其机电液一体化技术最密集。但其品种多，性能差别大。在进行了大量调研和同类机型的比较之后，选择了意大利Bernardi公司的MIC S175E220型间歇式双卧轴强制搅拌设备，每小时产量160t～180t。其主要特点：①计量准②混合料拌和均匀③温控精度高④高效热料振动筛分机构和装有连续料位计的热料仓④大容量成品料保温贮仓⑥高性能袋式除尘器
1.3 沥青混合料摊铺设备
沥青混凝土摊铺设备是道面成型的关键设备，其承担着混合料摊铺，整平、预压实等多项工作，为此选择了世界著名专业生产厂家，德国ABG公司的TITAN423双振捣高密实摊铺机2台，其主要技术特点：①采用先进的恒速控制装置，在载荷发生变化时，能精确的保持其预选速度；②料位自动控制系统③摊铺机停机防熨平板下降液压锁和起动防爬升液压锁，使熨平板在停机时不会因材料支撑力不够而下沉，道面产生横向压痕，也不会因熨平板前端料堆阻力变大，而在起动时产生横向凸起，保证摊铺路面平整度；④双夯锤高密实振动熨平板⑤比例脉冲式自动找平系统纵向平整度可控制在2mm/3m以内，横坡精度可达到0.02%。具有很高的控制精度和稳定性。
两倍配置的高性能沥青混凝土摊铺机为铺出高质量的道面提供了可靠保证。
1.4 压实设备
提高道面压实度就会增加柔性路面的承载力，研究表明，通过改进压实技术，使压实度略有提高，便会显著的增加道面寿命，因此选择了国际著名厂家德国BOMAG机械有限公司的产品BW202AD-2型双驱，双振双钢轮振动压路机4台。其主要技术特点：①双振幅、双频率、高频45HZ对混合料有限好的振实效果。低振幅0.35mm对目前我国铺层比较薄的情况下非常适用；②轮宽2135mm，静线压23kg/cm，有利于提高道面的平整度；③自动起振和自动停振系统，能避免压路机原地振动，保证了均匀碾压；④前后轮的左右侧移（170mm）有利于边角和路缘石根部的压实；⑤压实度随机在线检测系统能在工作过程中监测基层碾压过程中各点的压实度情况，保证不会有漏压和压实度不够的现象。
总之在设备选型配套上，既注重了设备的先进性，又强调了实用性和可靠性。
2、不停航条件下道面施工工艺
2.1 玻纤格栅铺设
玻纤格栅纵横向强度相等、性质均匀、变形强度高，具有高韧性、高耐磨、对颗粒材料嵌锁作用强的特点。若使格栅的优良性能充分发挥，不仅要纵向、横向合理搭接，而且必须将沥青混合料与格栅和原道面粘成一体。
（1）格栅与原道面粘结
在铺格栅前应将原道面清洁干净，洒粘层沥青，夜间施工在短时间内乳化沥青中的水份难于挥发，将格栅铺于其表面不粘结。热混合料摊铺后会形成夹层。严重影响新铺层与原道面的粘结，因此只能采用原沥青加热直接喷洒。
（2）格栅的搭接
为了使格栅形成整体强度，对搭接处应认真处理。经试验，两格栅纵向衔接15cm左右，横向搭接20cm左右为宜。按摊铺方向下段格栅放在本段下方，以免在摊铺混合料过程中将边沿卷起。值得注意的是阶坡处格栅的搭接。为了满足不停航施工的要求必须摊铺0.5%～1%的阶坡，在施工前将其铣平。
2.2 道面平整度的控制
道面平整度是一项综合性指标，涉及到许多因素，是施工各个环节控制的最终体现，首先应是结构层的影响，据平整度传递理论随着结构层的增加在其它因素不变的情况下，铺层越多平整度越好。而曹家堡机场仅加铺一层，因此新铺层的平整度受原道面平整度影响很大，这主要是由平整度的传递特性决定的。其次是摊铺机的技术质量，自动找平系统的精度和摊铺基准的铺设精度及其作业参数的选择。第三是压路机的操作水平和作业参数的正确选用。为了达到高压实度和很好的平整度，需制定科学的摊铺和碾压工艺。
（1）摊铺机起步
在工作前摊铺机进行了充分预热，时间不少于30分钟，熨平板温度＞130℃，使热料与熨平板在起步时不会有太大的温度差，不使铺层表面松散、推移，避免表面不平整的情况发生，防止了预压密实度过低。
摊铺机起步前准备了两种垫木，一种供初次摊铺之用，其厚度为H=h•γ，式中h为铺层设计厚度，γ为松铺系数；另一种是供摊铺过程中使用，其厚度为H=（1-γ）•h。在起步时准确的测定松铺系数十分重要，由于不同的摊铺速度，不同的材料，其初压密实度相差很大，具有不同的松铺系数。该项工程采用了高密实摊铺机，其预压密实度达到90%，松铺系数为1.10。
（2）摊铺作业速度
TiTAN423摊铺机的作业速度调整范围很大，为了获得高质量的路面平整度，摊铺机应连续、稳定的运行，时快时慢，时停时走都会使熨平板的受力状态发生变化，由于摊铺机的熨平板是浮动装置，其摊铺厚度受工作阻力的影响很大，综合考虑拌和设备产量，摊铺距离和运料距离，在保证连续摊铺的条件下，按下式确定了摊铺速度。
（3）摊铺机找平基准的架设
TiTAN423摊铺机配备了很先进的比例脉冲自动找平控制系统，通过在基准上滑动的误差检测控制器检测到的误差信号，转变成电信号控制牵引点的高度，从而实现自动找平功能。
2.3 道面压实度的控制
道面压实度决定了铺层的空隙率，研究资料表明，空隙率的大小在很大程度上决定了路面质量，因此机场道面要求98%的压实度为满足此要求需对材料的碾压温度，振动压路机的频率，振幅及压实速度等进行控制。
（1）碾压温度
由于混合料具有热塑性，温度高时沥青结合料起到润滑作用，易于压实，随着温度的降低，压实作业除了克服骨料间的擦力外，还要克服粘滞阻力。又由于本次使用沥青用SBS进行了改性比较粘稠，据粘温特性，一般碾压温度高于基质沥青10℃～20℃。因此初压温度控制在150℃～160℃左右，终压温度不低于130℃。
（2）压路机参数确定
对于沥青混合料，其固有频率在40Hz～50Hz之间，由振动频率与压实效果的关系可知在高频下，具有好的压实效果，能使压实度提高到98%以上，低频较难满足要求，研究资料表明在静压条件下基本上达不到98%的压实度。就振幅而言，由于铺层较薄在4cm到6cm时应采用低振幅，否则会将骨料压碎。因此振动频率选择为45Hz，振幅0.35mm。碾压速度的确定，据实验资料为了防止压路机由于振动而引起的不平整要求在2.5cm的距离之内必须振动一次，应将碾压速度控制在4km/n以内，可以得到良好的压实效果。
3、沥青混合料的拌和
为了保证沥青混合料的拌和质量首先对原材料进行了规范管理，不同规格的集料分隔堆放，防止混杂。堆放方式为钭坡堆放，坡度小于1:3，避材料离析。堆料场地进行了硬化处理，从而减小了混合料残余含水量，并使搅拌站的出料温度稳定。
在设备稳定工作后从各热料仓中进行热料取样筛分，然后确定符合级配要求的各仓下料比例，与需要的粉料及沥青进行混合，确定了生产配合比。
混合料生产过程中，基质沥青加热温度150℃～160℃；SBS改性沥青加热温度160℃～170℃；热骨料加温度170℃～180℃，排气温度115℃～165℃之间，混合料出料温度控制在160℃～170℃。
计量系统经过标定计量误差骨料＜0.3%，粉料＜0.2%，沥青＜0.1%，动态计量对落差和冲击进行偿后具有较高的计量准确性。在对沥青料进行充分拌和后，取样检验，混合料级配准确稳定，通过0.075mm筛的粉料变动量≤±1.5%，2.36mm筛变动量≤±4%，4.75mm筛变动量≤±5%，沥青含量控制在±0.3%以内。使混合料质量得到了保证。