邢耀忠，郝友詩

(中國民航機場建設(shè)集團公司東北分公司，遼寧沈陽 110043)

機場剛性道面是由多塊板通過各種接縫聯(lián)結(jié)起來的一個整體，因此接縫設(shè)計在整個機場場道工程設(shè)計中不容輕視，其設(shè)計的好壞也直接影響著機場道面的使用性能、整體強度和使用壽命。在剛性道面中主要有縱向施工縫、橫向縮縫、脹縫、橫向施工縫、交接平縮縫及接縫倒角等接縫形式，現(xiàn)本文結(jié)合規(guī)范和必要的分析對上述道面中主要的接縫設(shè)計進行探討，并提出了一些對設(shè)計有益的建議。

1 縱向施工縫

縱向施工縫是指與跑道軸線相平行的接縫，有企口縫和平縫兩種?，F(xiàn)行規(guī)范僅對跑道道面上的企口縫作了一些明確規(guī)定;而對道面上采用縱向平縫沒有規(guī)定，僅在厚度較薄的道肩接縫上作了一點說明。

近年來，設(shè)計普遍采用的小企口具有良好的傳荷能力，并且在飛機荷載經(jīng)常運行的道面部位加設(shè)拉桿改善了企口的受力性能;而且現(xiàn)在設(shè)計的道面板下的基層大多采用半剛性的，穩(wěn)定性很好;因此，能設(shè)置企口縫的機場道面狀況是比較好的。但也并不是說所有厚度的道面板縱縫都宜設(shè)置成企口縫，因為企口縫的斷面處厚度為板厚的0.2倍(最外緣凸出處厚度僅為板厚的0.15倍);如果道面板過薄，則水泥混凝土中的粗集料在實際施工中不易進入企口部位，從而影響企口的強度，這樣設(shè)計的企口縫就起不到應(yīng)有的作用，反而會更早地使水泥混凝土板的企口遭到破壞。根據(jù)規(guī)范要求水泥混凝土道面中的碎石或礫石等粗集料采用4.75～16 mm和16～31.5 mm的兩級石子配成，即最大粒徑為31.5 mm;因此，按照粗集料最大粒徑(31.5 mm)和企口外緣最窄處厚度0.15h(h為板厚，mm)推算，設(shè)置企口縫的道面厚度宜不小于31.5 mm/0.15=210 mm;同時考慮到有一定的余量，建議最小設(shè)置企口縫的水泥混凝土道面板厚為22 cm。

事實上，現(xiàn)在設(shè)計C、D等級的機場水泥混凝土道面板厚度通過計算一般在34～36 cm，而E、F等級的機場道面厚度也在40～45 cm，即使在舊水泥混凝土道面上隔離蓋被厚度也不小于22 cm;所以對上述C、D、E、F等級的機場道面的縱縫設(shè)計成企口縫是合適的。而對于等級A、B類的機場道面板厚度一般在20～22 cm厚則宜采用縱向平縫進行設(shè)計;跑道道面縱縫間距(即板寬)一般為4.5 m(F類機場為5 m)，其它處聯(lián)絡(luò)道及站坪道面縱縫間距視情況按3～4.5 m確定。縱向企口及平縫構(gòu)造基本形式如圖1和圖2(注:h為板厚)，并且在規(guī)定部位設(shè)置拉桿，拉桿筋長度、間距等布置通過計算確定。

圖1 企口縫構(gòu)造

2 橫向縮縫

橫向縮縫是指垂直跑道縱軸線的接縫，其作用是控制道面板收縮位置，并減小由于溫度降低而產(chǎn)生的應(yīng)力。其道面板四周完全受阻時，伸縮應(yīng)力［1］表達式如下:

圖2 平縫構(gòu)造

式中:E為水泥混凝土彈性模量，MPa;α為水泥混凝土線膨脹系數(shù)，一般為1×10-5m/℃;ΔT為水泥混凝土的平均降溫，℃;μ為水泥混凝土的泊松比。

通常，對4C及以上等級的機場水泥混凝土道面的28 d設(shè)計彎拉強度為5.0 MPa，水泥混凝土的彈性模量E=37 000 MPa，μ取0.15，因此對未設(shè)任何接縫的道面板按降溫15℃考慮，其伸縮應(yīng)力(拉應(yīng)力)按式(1)計算為6.53 MPa，這表明有時水泥混凝土的收縮應(yīng)力甚至超過了混凝土的設(shè)計彎拉強度，而且在東北地區(qū)有時降溫幅度還會大于15℃。因此，為防止水泥混凝土板破壞設(shè)置溫度縮縫是必要的。一般情況下，縮縫之間的距離(即板長)按5.0 m設(shè)置。并按規(guī)定在相應(yīng)部位的板中間設(shè)置傳力桿。橫縫一般采用假縫，其構(gòu)造基本形式如圖3(注:圖中h為板厚)，一般設(shè)計切縫深取h/4。

圖3 假縫

3 脹縫

脹縫是為了給道面板的膨脹提供一定的空間，但脹縫也是各類接縫中最薄弱的部位;而且設(shè)置脹縫的道面板邊容易破壞，增加了飛機滑跑時的震動，影響飛行安全，因此在規(guī)范中建議盡量少設(shè)或不設(shè)脹縫。事實上，在受力角度上看，我們通過式(1)計算溫度升高30℃的伸縮應(yīng)力(壓應(yīng)力)僅為13.06 MPa，這與水泥混凝土的抗壓強度 C35.5(按抗折強度5.0 MPa換算)相比，還是很小的，不足以使水泥混凝土壓壞。因此，從理論上分析道面上不用設(shè)置脹縫。

但道面與膨脹系數(shù)相差較大的房屋、排水構(gòu)筑物等相接處還應(yīng)設(shè)置脹縫，并且對板太薄、采用膨脹性大的集料施工時也應(yīng)設(shè)置脹縫;這是由于道面板太薄抵抗外力的能力較差，雖然溫度壓應(yīng)力不能使混凝土破壞，但是薄板可能存在失穩(wěn)破壞;事實上也發(fā)現(xiàn)18～20 cm厚道面板存在熱脹破壞的現(xiàn)象。因此，設(shè)計對大于20 cm厚道面不考慮設(shè)置脹縫;而對小于20 cm道面考慮設(shè)置脹縫。通常，脹縫間距的理論計算公式如下:

式中:B為脹縫寬度，m;α為水泥混凝土線膨脹系數(shù)，一般為1×10-5m/℃;ΔT為當?shù)刈罡邷囟扰c水泥混凝土施工溫度之差，℃;f為填縫材料的壓縮系數(shù)。

脹縫寬度 B一般為 0.02～0.025 m，通常取0.025 m，ΔT 按30 ℃考慮，填料壓縮系數(shù)取2.0，計算的脹縫間距L=42 m，若溫差縮小，則所得的理論脹縫間距還會增大。

而在規(guī)范中特別提到道肩(厚度太薄12 cm)應(yīng)設(shè)置脹縫，其間距宜為10～15 m;通過上述計算分析，實際的脹縫間距應(yīng)該可以再增大一些，以盡量減少脹縫原則，考慮理論計算與實際的差異，建議道肩脹縫間距可按30 m左右進行設(shè)計，這樣至少可以使道肩脹縫減半。脹縫構(gòu)造基本形式如圖4，應(yīng)根據(jù)需要在中間設(shè)置滑動傳力桿，通常設(shè)計采用縫寬為25 mm。

圖4 脹縫構(gòu)造

4 交接平縮縫

在道面交接、交叉及彎道處不設(shè)置脹縫時，應(yīng)設(shè)置交接平縮縫。由于設(shè)置脹縫有諸多弊病，因此在上述位置處建議都采用交接平縮縫進行設(shè)計。其構(gòu)造形式如圖5(注:圖中h為板厚)。

圖5 交接平縮縫構(gòu)造

5 接縫材料

所有的接縫必須進行灌縫以防止雨水等滲入基層，影響基礎(chǔ)穩(wěn)定。常用的灌縫材料有聚氨酯類、改性聚硫類及硅酮等;在寒冷的東北地區(qū)，一般建議選用抗低溫性能良好的硅酮作為灌縫材料;而在其它地區(qū)可視情況采用其它兩種灌縫材料。

6 結(jié)束語

本文通過對道面主要接縫形式的論述和分析，并結(jié)合作者的設(shè)計實踐，初步總結(jié)如下:

1)在設(shè)計中，道面厚度不小于22 cm的縱縫可以采用企口縫;道面厚度小于22 cm的縱縫宜采用平縫;并且在規(guī)定部位設(shè)置拉桿。

2)在設(shè)計中，道面厚度大于20 cm的可不設(shè)置脹縫;對于需設(shè)置脹縫的道面應(yīng)根據(jù)理論計算及當?shù)貙嵺`經(jīng)驗確定脹縫設(shè)置間距;同時建議道肩脹縫間距適當增大，按30 m設(shè)置。

3)設(shè)計上合理布置接縫形式和間距，再配合精心的施工，能夠很好地保證道面質(zhì)量。

［1］冷培義.機場道面設(shè)計(下冊)［M］.北京:人民交通出版社，1995.

［2］MH/T 5004-2010，民用機場水泥混凝土道面設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］翁興中，譚麥秋，等.機場水泥混凝土道面板塊尺寸的確定方法［J］.空軍工程大學(xué)學(xué)報，2003，4(6):11-13.

［4］邢耀忠，劉洪兵.機場剛性道面地基參數(shù)識別研究［J］.中南公路工程，2006，31(4):52-54.

［5］邢耀忠.淺談機場舊剛性道面上水泥混凝土蓋被設(shè)計［J］.公路工程，2011，36(1):70-71.