格林纳达圣乔治国际机场跑道沥青盖被不停航全断面摊铺施工工艺

赵成，褚乃静，张延昭

（1.西北民航机场建设集团有限责任公司，西安 710065；2.中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

1 引言

机场不停航施工是指在不影响机场正常运营的情况下，于夜间在飞行区开展的施工作业。在飞行任务繁重的机场，不停航施工窗口期较短，且施工完毕后必须获得机场当局适航检查通过后才可投入正常运营，严重影响有效作业时间，使得其施工工艺复杂、组织难度大[1]。我国民航建设企业对国内不停航施工有着丰富的组织、管理经验，而且资源丰富，可最大限度地满足不停航施工要求。但随着中国民航建设企业广泛参与国际竞争，多数国内企业对国外机场不停航施工经验欠缺，未有涉及，现对其深入分析总结，对中国民航建设企业今后承建国外类似工程具有借鉴意义。

机场跑道和市政、高速公路的沥青铺筑有所不同，机场跑道幅宽较大，施工中易出现较多纵、横接缝，且需承受飞机大荷载，质量要求严格，机场沥青道面盖被需解决机械配置、铺筑工艺等多项重要问题。多机梯队连铺施工作业在机场跑道铺筑中是一种传统的摊铺作业方式，可避免冷接缝的形成，同时提高道面平整度，但多台摊铺机互相之间协作施工，需要对组织及操作人员技能提出较高要求。因此，对多机全断面摊铺施工工艺研究尤为重要。

本文对格林纳达圣乔治国际机场不停航全断面摊铺施工中的资源配置、组织措施进行了系统分析，提出了机场跑道道面沥青盖被的机械配置、施工工艺及不停航措施，以提高机场跑道道面沥青盖被的施工质量。

2 工程概况

圣乔治国际机场是格林纳达唯一在役的国际机场，其拥有一条长2 750 m，宽45 m 的跑道，另设7.5 m 宽道肩。该机场跑道建成于1984 年，原道面为沥青混合料，飞机作为其主要往来交通工具，长期以来超负荷运营，且常年缺乏维护，导致现阶段跑道道面出现沥青老化剥离、裂缝、道面局部鼓包、麻面等严重破损，已严重影响到飞机的滑跑安全性，为提高跑道安全起降性能，遂根据业主要求参照美国联邦航空管理局下发的FAA 150/5370-10H 对旧跑道进行升级改造设计及施工[2]。

根据该跑道的实际使用性质，决定该工程在不停航条件下开展施工，工程实施过程中采用单层沥青加铺、三机联铺、无冷纵接缝等技术，通过精细规划，加强施工过程管理，在保证机场正常运营服务水平的同时，取得了令人满意的工程效果。

3 沥青混合料设计

依据本次机场跑道沥青混合料加铺厚度设计，本工程采用单层5～7.5 cm 渐变厚度的加铺层，5 cm 为设计规范允许的最小值，因此，为确保此沥青单层加铺层满足飞机起降的要求，施工前对沥青混合料设计进行了以下准备。

3.1 原材料选择

本工程考虑到原材质量控制、成本等因素，原材采购原则以当地为主，周边国家为辅，但由于格林纳达国别甚小，资源匮乏，仍是以进口居多。道面盖被用到的主要原材料有SBS 改性沥青、粗集料、细集料及抗剥落剂。

在原材选择阶段，严格按照规范和设计文件要求，取样送往当地国家试验室或周边国家进行检测，确保技术指标符合要求。沥青采用在该国家经常使用并拥有固定运输航线的瑞士PG 76-22 SBS 改性沥青。粗集料采用格林纳达圣乔治地区采石场的玄武岩石料；矿粉在充分了解后放弃采购，当地及周边无矿粉生产及应用的情况，且联系多家水泥生产商亦不愿加工矿粉；因此，在购买细集料时考虑到需要回收一部分充当矿物填料，故寻找可生产碱性纯净机制砂的采石场，细集料最终经比选后选择周边国家生产的石灰岩机制砂。同时，由于该机场靠近大海，雨水较多且加盖结构较薄，综合考虑采购成本及施工便利性，决定采用特立尼达和多巴哥生产的水泥充当抗剥落剂，以提高抗水损害性能。

3.2 配合比设计

沥青混合料遵循美国联邦航空管理局下发的FAA 150/5370-10H 中Item P-401 的要求，配合比设计参照美国沥青混合料协会MS-2（第7 版）进行[3]。该P-401 沥青混合料级配要求见表1，配合比设计要求如下：击实次数为双面各75次；空隙率2%～5%；沥青含量5%～7.5%；粒料间隙率大于15%；劈裂抗拉强度比（TSR）大于80%（美标ASTM D4867）；沥青路面分析仪（APA）车辙小于10 mm（美标AASHTO T340）；对稳定度及流值无要求。

表1 P-401 沥青混合料级配要求范围

该项目P-401 沥青混合料由4 种不同规格的骨料及回收粉组成，4 种骨料分别是0～3 mm、3～6 mm、6～11 mm 及11～15 mm，最终经马歇尔设计法确定石料比例为0～3 mm：3～6 mm：6～11mm：11～15mm：回收粉=42：16：21：17：4，沥青用量为5.3%。图1 为其合成级配曲线。同时，掺加2%水泥替代回收粉以达到设计要求的TSR 及APA 性能测试要求。

图1 P-401 沥青混合料合成级配曲线

4 全幅无冷接缝施工

4.1 摊铺机宽度与幅数的确定

在前期准备阶段，为达到无冷纵缝全幅摊铺又尽量节约成本，对海运机械数量进行了控制。沥青盖被宽度、摊铺机台数、每台作业宽度、每台摊铺机需铺筑幅数、总铺筑幅数之间有着紧密的联系[4]。施工中为减少纵接缝，应使摊铺机作业的宽度达到最大，尽量减少摊铺幅数，具体的每台摊铺机需铺筑幅数和总铺筑幅数可依据机场道面横坡度的情况确定。

该机场跑道盖被宽度为45 m，以跑道中线为界，道面为双面坡，摊铺机梯队作业，总铺筑幅数应为偶数。该次施工调运的摊铺机最大作业宽度为7.5 m，结合跑道总宽度及摊铺机的组配情况，决定调运3 台摊铺机至格林纳达进行施工，需每台摊铺机铺筑2 幅，共铺筑6 幅，如图2 所示。

图2 沥青盖被铺筑方案

4.2 作业长度的确定

该项目为了完成45 m 宽跑道的全幅摊铺施工，虽因经济成本因素配备了3 台摊铺机，但为了使纵施工缝达到一部分热接，一部分半热接，保障沥青道面的铺筑质量，现需结合沥青混合料拌和站的产能对作业长度进行确定。

摊铺作业长度计算公式如下[5]：

式中，L为摊铺机每日作业长度，m；K为拌和站工作时间利用系数，0.85～0.95；v为沥青拌和站的产能，t/h；t为拌和站每日工作时间，h；X为摊铺机数量；n为摊铺机作业幅数；r为沥青混合料密度，t/m3；b为摊铺机作业宽度，m；h为每层沥青混合料铺筑厚度，m。

依据4.1 节摊铺机宽度与幅数的确定结果，可知X为3台，n为2 幅，b为7.5 m；该项目沥青拌和站为4000 型，产能v为320 t/h，沥青混合料为美标FAA 150/5370-10H 中Item P-401，经3.2 节配合比设计得知沥青混合料密度r为2.5 t/m3，设计铺筑厚度h为0.05 m，沥青拌和站每天计划正常生产时间t为6 h，机械工作时间利用系数K取0.9。将有关数据代入式（1），计算出摊铺机作业每幅的平均长度为307.2 m。但在施工中为了达到无冷纵缝这一质量保证措施，需要验证摊铺长度是否合理。摊铺300 m 按照摊铺速度3 m/min 计算，将需要100 min，如若3 台摊铺机错开30 m 依次启动梯队摊铺，这样将导致第一台摊铺机折回摊铺第4 幅时与第三幅的接缝错开270 m，此举无疑会在跑道中线产生冷纵接缝。

为了使纵接缝混合料符合最低150 ℃的碾压温度，对拌和站拌和样品于夜间进行了温度下降测试。前期温度下降较快，10 min 下降35 ℃，依据此调整了摊铺长度和摊铺时间，假设凌晨1 点进行摊铺作业，具体机械时间安排如表2 所示，最终确定每个工作日摊铺90 m。

表2 沥青摊铺时间表

5 沥青盖被不停航施工

5.1 沥青混合料的生产

不停航施工需要由项目部及机场共同建立一个指挥部，提前协商施工计划。一旦确定当晚天气、人员、材料、机械等符合施工要求时，需按照计划提前生产沥青混合料，保证摊铺前成品储料仓内的沥青混合料不少于计划生产量的50%。依照试验段确定的生产配合比进行沥青混合料的备料工作，拌和站需提前标定，称量、温度、时间控制准确，出料均匀、无花白料，且达到“三合格”要求，级配、沥青含量及温度均合格。当沥青或出料温度过高影响沥青混合料品质时，需废弃不得使用。

5.2 沥青混合料的运输

在不停航施工开始前，需对运输车辆进行必要的检修及清洁，确保其状况良好符合夜间不间断运料需求。在储料仓下装料时为避免塔形装料，减少混合料离析，运输车辆需前后移动，按品字形装料。运输过程中应做到保温、防雨、防撒漏，将混合料及时运输到施工现场。

5.3 沥青混合料的摊铺、碾压

机场道面进行混合料摊铺作业时，严格按照4.1 节、4.2 节摊铺机数量、作业长度、行进速度进行每班次施工。为保证加铺层沥青混合料的质量，在开展梯队摊铺作业前，要求测量加密水准点，将原道面高程测量结果与设计标高比较，对无法达到最小摊铺厚度5 cm 的区域，进行深度铣刨或调坡。之后根据试验段铺筑数据，调整虚铺厚度及摊铺机振板、夯锤，降低铣刨后道面的不平整性对新铺道面平整度的影响。同时，保持摊铺机的行走速度，使其匀速行进，保证前后摊铺机之间的距离，使纵接缝处混合料温度均处于碾压要求范围内，保证摊铺混合料的质量以及道面平整度。

碾压严格按照初压、复压和终压进行，配备6 台压路机亦分成3 个梯队进行，初压时混合料温度应高于150 ℃，且相邻碾压带重叠宽度宜为轮宽的1/3～1/2，静压1～2 遍即可；复压紧跟初压进行，采用振动压路机和轮胎压路机组合碾压，轮胎压路机进行碾压时，相邻碾压带应重叠1/3～1/2 碾压宽度，振动压路机进行振压时，相邻碾压带应重叠100～200 mm，碾压4～6 遍即可；终压时混合料温度应高于90 ℃，静压不少于2遍，至无明显轮迹为止。

5.4 临时接坡

由于是不停航施工，非一次性完成道面摊铺，为满足第二天通航要求，使每日不停航摊铺作业结束后拥有一个平缓的新旧道面过渡区，需在当日摊铺道面的整个横断面末端上沿跑道纵向做一个临时接坡，满足第二日飞机的安全起降要求。

5.5 标志线恢复

施工结束后，需应用合格的涂料恢复标志线，使跑道恢复通航能力。因此，在计划不停航施工时一定要预留足够的标志线恢复时间。同时，在国外标志线施工一定要注意原材标线漆、玻璃微珠的采购，需严格满足国外相关规范设计要求，切不可盲目按照国内经验购买。

5.6 不停航施工的其他措施

1）不停航施工开始前需对所有进场作业人员进行安全教育及检查，正确佩戴夜间反光标志及其他安全防护用品，确保施工中的人身安全。

2）不停航施工开始前对所有车辆司机进行形式路线交底，使其清晰明确各自车辆的正确行驶路线，并派专人在沿线摆放、检查交通标志，以防跑道边灯损坏及保证施工安全。

3）需指派专人负责整个不停航作业区域内的临时照明设施，保证其照度可满足施工要求，并在施工前检查临时照明设施，确保夜间可正常使用。

4）适航检查结束前检测作业区道面的的温度，如温度低于50 ℃，则可开放机场；如若道面温度较高，则需及时用洒水车进行洒水冷却，不可影响适航检查，按时将跑道交付机场管理方。

6 结语

结合格林纳达圣乔治机场跑道升级改造工程的实践，对机场跑道不停航施工及无冷纵缝全断面摊铺进行了系统的研究分析，为机场跑道道面沥青盖被的不停航施工条件下的无冷纵缝全断面摊铺提供切实依据与技术方法，符合中国民航建设企业参与国际机场建设的质量及利益要求。同时，为提高机场跑道盖被不停航施工质量，提出了不停航施工措施，要求准备及参与的各工作组高度重视，协助跑道不停航施工顺利完成。