郝 勇

（上海城西城建工程勘測設(shè)計院有限公司，上海市 201101）

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)場建設(shè)如火如荼。某國際機(jī)場作為一個大型的國際航空樞紐港，承載著大量的客流、貨流運輸任務(wù)。在這樣一個龐大的區(qū)域當(dāng)中，機(jī)場道路等大量的服務(wù)性設(shè)施必不可少，與整個機(jī)場的主體工程有機(jī)聯(lián)系，相互呼應(yīng)，互動互補[1]。完善的道路系統(tǒng)建設(shè)將改善機(jī)場客貨運集散的交通條件。然而，該國際機(jī)場航站樓正式投入運營4年后，航站樓前的配套道路出現(xiàn)了較多瀝青路面病害[2-3]，其中道路兩側(cè)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的不均勻沉降問題，尤其是出租車等候區(qū)位置，道路行駛平順性較差，路面擁包、拱起最大處達(dá)30cm以上，局部位置出現(xiàn)裂縫。

為了全面提升該機(jī)場航站樓前配套道路的整體使用水平和服務(wù)功能，更好地滿足航空運輸中心到達(dá)旅客交通需求，對航站樓前區(qū)域內(nèi)道路進(jìn)行病害機(jī)理及整治對策研究是十分迫切及必要的[4-6]。

1 工程概況

某國際機(jī)場航站樓前（到達(dá)層）配套道路，北起航站樓北側(cè)邊線以北50 m處，南至南側(cè)邊線以南50 m處，路線長度約520 m?，F(xiàn)狀道路總寬27 m，自西向東依次為7.5 m（輔助車行道）+2.0 m（分隔帶）+17.5 m（車行道），現(xiàn)狀采用瀝青混凝土路面，在圖1所示范圍內(nèi)道路路面破損較為嚴(yán)重。

圖1 道路病害路段示意圖

2 病害調(diào)查與評價

本路段主要病害類型為位于車行道的縱向裂縫（見圖2）、位于每根柱子相鄰車道的擁包和拱起（見圖3）以及分隔帶處的大理石板與路緣石出現(xiàn)間隙，且有松動、斷裂、沉陷等病害（見圖4）。

圖2 車行道縱向裂縫

經(jīng)路面破損狀況調(diào)查、平整度測試、路面車轍測試、既有路面摩擦系數(shù)檢測、既有路面構(gòu)造深度檢測、瀝青路面滲水實驗測定、落錘式彎沉儀測試、結(jié)構(gòu)調(diào)查及芯樣室內(nèi)實驗檢測、波浪擁包拱起方量檢測等多項專業(yè)檢測，得出以下結(jié)論：

圖3 擁包、拱起

圖4 隔離帶病害

（1）該路段主要病害為波浪擁包和裂縫，PCI統(tǒng)計結(jié)果為69.14，等級評價為C，主要是2號、3號和7號3個車道靠近墩柱位置有較明顯的波浪擁包、拱起及局部位置的開裂，而1號、4號、5號與6號車道整體狀況良好。

（2）路面平整度共測試6處，每處10/3 m，共20 m。從檢測結(jié)果看，最大間隙為7.2 mm，最小間隙為0.6 mm，6個檢測斷面最大間隙平均值為2.4～4.2 mm。

（3）所測路段瀝青路面的平均車轍深度為0 mm，視作該路段瀝青路面基本沒有車轍病害損壞。

（4）摩擦系數(shù)共檢測3處，分別為65、66和66，根據(jù)《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CJJ 36—2016）中對瀝青路面的抗滑能力的評價指標(biāo)，等級評價為A。

（5）鋪砂法檢測瀝青路面構(gòu)造深度共測試3處，平均構(gòu)造深度為0.97～1.02 mm，說明道路表面抗滑性能良好。

（6）共測試3處的滲水系數(shù)，分別是3 932、3 817、3 932 mL/min；另外，水并沒有快速下滲到中面層以下，而是發(fā)生了周邊冒水的情況，表明瀝青路面空隙率較大，路面壓實度可能存在不足。

（7）根據(jù)FWD落錘式彎沉儀測試結(jié)果，轉(zhuǎn)化為貝克曼梁彎沉，發(fā)現(xiàn)總體上道路彎沉不大，整體性較好，但是靠近墩柱位置彎沉明顯低于道路中心區(qū)域；同時根據(jù)FWD測試結(jié)果計算土基回彈模量，結(jié)果表明靠近墩柱位置回彈模量顯著高于道路中心區(qū)域，表明靠近墩柱位置道路強(qiáng)度要顯著強(qiáng)于道路其他區(qū)域位置，這也是道路出現(xiàn)差異沉降的主要原因。

（8）由于道路差異沉降引起靠近墩臺位置道路波浪擁包，經(jīng)測試，統(tǒng)計出檢測路段內(nèi)波浪擁包方量為89.9 m3。

（9）芯樣厚度及結(jié)構(gòu)層調(diào)查結(jié)果表明，上面層厚度實測值為32～40 mm；中面層厚度實測值為31～35 mm；下面層厚度實測值為35～88 mm。三渣基層芯樣底部松散，可測厚度為270～300 mm。

（10）從芯樣上面層壓實度試驗結(jié)果看，所測點的壓實度情況不是很理想；從3層面層的顆粒級配試驗結(jié)果看，級配結(jié)果與設(shè)計要求基本一致，個別超出設(shè)計范圍，粒徑總體偏小。

3 路基沉降計算與分析

基于前述道路病害情況，結(jié)合地勘資料按不同工況進(jìn)行了路基沉降計算分析。

土層從上至下依次為：①填土（厚約2.3 m）、②1粉質(zhì)黏土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（厚約1.1 m）、②3砂質(zhì)粉土（厚約5 m）、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（厚約1.4 m）、③2砂質(zhì)粉土（厚約2.3 m）、④淤泥質(zhì)黏土（厚約 8.4 m）、⑤1-1黏土（厚約 9.9 m）、⑤4粉質(zhì)黏土（厚約 0.8 m）、⑦1砂質(zhì)粉土（厚約 1.0 m）、⑦2-1粉砂（厚約7.5 m）。

（1）工況1（填土較低路段）：直接鋪筑路面結(jié)構(gòu)層厚度75.6 cm。填土密度采用1 800 kg/m3，路面結(jié)構(gòu)層密度采用2 300 kg/m3。其計算結(jié)果見圖5。

圖5 工后沉降與時間關(guān)系曲線（填土較低路段）

（2）工況2（填土較高路段）：填土高按2 m計，路面結(jié)構(gòu)層厚度75.6 cm。其余參數(shù)同工況1。其計算結(jié)果見圖6。

圖6 工后沉降與時間關(guān)系曲線（填土較高路段）

根據(jù)計算情況，路基沉降目前仍遠(yuǎn)未穩(wěn)定：對于填土較低路段，工后5年內(nèi)沉降可達(dá)10 cm，在道路使用期余下的10年內(nèi)仍將沉降4～5 cm以上；對于填土較高路段，工后5年內(nèi)沉降可達(dá)33 cm，在道路使用期余下的10年內(nèi)仍將沉降13 cm以上。

綜上，各工況經(jīng)計算均能滿足規(guī)范要求的工后沉降不大于50 cm，但各工況下沉降均未穩(wěn)定，截止目前固結(jié)度僅0.649，在使用期內(nèi)還將產(chǎn)生一定的沉降。從路基結(jié)構(gòu)分析，樁基周圍和道路中心的路基土體剛度差異明顯，在相同外力（車載等）作用下，變形量不同，尤其是在外載反復(fù)作用下，可能出現(xiàn)兩種情況：一是出現(xiàn)明顯的差異沉降，導(dǎo)致路基路面裂縫破損；二是雖然沒有明顯的差異沉降，但在每次外力作用時，路面結(jié)構(gòu)和路基表層內(nèi)由于差異變形而出現(xiàn)不利的附加拉力或剪力，路面結(jié)構(gòu)和路基表層在這個力的多次反復(fù)循環(huán)作用下產(chǎn)生疲勞破壞，導(dǎo)致路面或路基病害。在機(jī)場道路建設(shè)中，樁基影響范圍內(nèi)的路基部位，前者往往起主導(dǎo)作用，需引起足夠重視。

建議處治病害后，布設(shè)道路沉降長期觀測點，每月觀測1次，以累積相關(guān)資料，為后續(xù)機(jī)場類似工程提供借鑒。

4 路面病害原因分析

路面狀況和路面病害的出現(xiàn)與很多因素有關(guān)，一方面和路面所處的外部環(huán)境有很大關(guān)系，主要有自然氣候條件、交通量等；另一方面是與路面排水條件、路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計、混合料的性能息息相關(guān)。本工程主要病害為擁包、拱起及局部縱向裂縫。

4.1 擁包、拱起

擁包、拱起病害位置為靠近墩柱位置的道路，集中在2號、3號與7號車道，尤其以7號車道問題最為嚴(yán)重，與相鄰6號車道高差20 cm以上。

通過調(diào)研分析，由于本工程位置在機(jī)場航站樓下部，受溫度及雨水影響很小，另外該位置車輛主要為出租車等小型車輛，沒有重載車輛，交通影響也較小，主要原因還是來自于道路兩側(cè)支撐航站樓的墩柱。墩柱的樁基長30～70 m不等，墩柱結(jié)構(gòu)與周圍路面材料不同，柱結(jié)構(gòu)為混凝土澆筑而成，具有較大的剛度，樁基的存在增強(qiáng)了靠近墩柱位置道路的強(qiáng)度，而其他位置路基和路面組成的道路屬于半剛性或柔性結(jié)構(gòu)，相對而言強(qiáng)度較低。通過FWD試驗對比，靠近墩柱位置道路的彎沉明顯小于道路中心位置彎沉；計算土基回彈模量時，靠近墩柱位置的路基回彈模量顯著大于道路中心位置回彈模量，其對比圖分別見圖7、圖8。

建設(shè)期道路路基經(jīng)過處理壓實后，只能完成部分沉降，而在車輛荷載與自重作用下不斷沉降，在工程完工后路基仍在繼續(xù)下沉，沉降量隨著時間逐漸增加。

圖7 靠近墩柱位置與道路中心位置彎沉對比圖

圖8 靠近墩柱位置與道路中心位置土基回彈模量對比圖

根據(jù)前述路基沉降計算，工后沉降量為15～40cm，而由于航站樓結(jié)構(gòu)物要求較高，本身允許的沉降較小，沉降量基本可以忽略，因此正常道路路基不斷沉降，而靠近墩柱位置道路由于樁基影響沉降很小，道路差異沉降不可避免，導(dǎo)致靠近墩柱的道路擁包、拱起。

4.2 縱向裂縫

縱向裂縫主要分布于車行道，在裂縫處取芯發(fā)現(xiàn)芯樣全部碎裂（見圖9），從芯洞內(nèi)部觀察發(fā)現(xiàn)縱向裂縫一直延伸到芯洞底部（見圖10）?？v向裂縫主要為靠近墩柱位置道路不沉降，而其他位置沉降所產(chǎn)生的不均勻沉降，導(dǎo)致道路縱向開裂。

圖9 芯樣碎裂圖

圖10 芯洞情況圖

5 道路維修及處治方案

基于檢測及病害分析，該路段病害處治設(shè)計以路面現(xiàn)有病害處治與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)相結(jié)合為主要原則；同時，結(jié)合項目所處地區(qū)的氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，結(jié)合以往道路施工經(jīng)驗和材料供應(yīng)情況，在滿足交通量和使用要求的前提下，遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、選材合理、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則。

5.1 車行道縱向裂縫處治方案

采用鉆孔壓漿方法進(jìn)行處理，施工時通過鉆孔壓漿將水泥漿壓入路面基層或底基層中，必要時可將水泥漿壓入路基中；壓漿前用環(huán)氧砂漿對裂縫表面進(jìn)行封堵，并沿裂縫每隔一定距離預(yù)埋一注漿管，采用不分序依次向前推進(jìn)的循環(huán)式灌漿法，從一端開始，依次注漿至相鄰注漿管溢出漿液為止。如中間有壓漿管不能溢出漿液，則將壓漿泵移至相鄰的下一孔管進(jìn)行注漿。

本處理工藝適應(yīng)于路強(qiáng)度不足段落的局部路段處理，包括裂縫注漿的處理。注漿布孔沿裂縫布孔，孔位間距1.3 m，全部為垂直孔；鉆孔孔徑為?50（漿管直徑 ?32），鉆孔深度 1.0 m。

5.2 分隔帶、人行道處治方案

分隔帶、人行道根據(jù)需要進(jìn)行重新鋪設(shè)。

5.3 擁包、拱起病害段落處治

整條車道銑刨至水穩(wěn)基層底部，然后對路基進(jìn)行注漿，按1.3 m間距品字形進(jìn)行布孔，處理深度3 m，注漿壓力0.5～0.8 MPa，注漿完成后，按新建路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。

6 結(jié)語

本文依托某機(jī)場臨近航站樓道路項目，針對其建成運營僅4年多就出現(xiàn)的縱向裂縫、擁包、拱起、分隔帶損壞等典型病害，進(jìn)行專業(yè)檢測并深入分析。在此基礎(chǔ)上，采用一維固結(jié)理論進(jìn)行了工后沉降計算，進(jìn)而分析了路面病害產(chǎn)生的原因，最后針對性給出了處治方案，較好地解決了實際工程問題。工程實踐表明所提出的處治方案合理可靠，可以為類似工程提供參考。