陳述志

摘 要 機(jī)場(chǎng)建設(shè)過程中，道面設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到飛行安全，目前從國際上看，瀝青混凝土道面應(yīng)用廣泛，但我國水泥混凝土道面卻占絕對(duì)主導(dǎo)地位。本文試從兩種道面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對(duì)比，解釋為何當(dāng)前我國新建機(jī)場(chǎng)道面絕大部分采用水泥混凝土道面。

關(guān)鍵詞 機(jī)場(chǎng);瀝青混凝土;水泥混凝土;道面

引言

新建機(jī)場(chǎng)道面一般采用水泥混凝土或?yàn)r青混凝土結(jié)構(gòu)，國際上瀝青跑道占大多數(shù)，約為70%。在我國，雖然高等級(jí)公路大多采用瀝青混凝土道面，但新建機(jī)場(chǎng)絕大多數(shù)采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)類型。“十三五”以來，2016年至2019年三年內(nèi)新增的28個(gè)運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)全部采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)。本文通過兩種道面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對(duì)比，解釋為何當(dāng)前我國新建機(jī)場(chǎng)道面絕大部分采用水泥混凝土道面[1-3]。

1一般性能比較

兩者的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：

（1）剛度、強(qiáng)度、整體性。水泥混凝土具有較高的剛度，其彈性模量達(dá)30，000～40，000MPa，約為瀝青混凝土彈性模量的10～30倍。道面水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度達(dá)4.5～5.5MPa，也是瀝青混凝土的數(shù)倍。因此，水泥混凝土道面具有較高的承載力和荷載擴(kuò)散能力，整體性好，對(duì)基層和土基的強(qiáng)度要求較低，其結(jié)構(gòu)層總厚度一般小于瀝青混凝土道面（除冰凍地區(qū)外）[4]。

（2）穩(wěn)定性、耐久性。水泥混凝土的水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性及抵抗荷載重復(fù)作用的耐疲勞特性明顯高于瀝青混凝土，而瀝青混凝土由于會(huì)出現(xiàn)老化其強(qiáng)度不斷降低。因此，水泥混凝土道面的使用壽命較長(zhǎng)，一般可達(dá)20～30年，且對(duì)氣候條件和水的侵害不太敏感，而瀝青混凝土道面由于瀝青在自然條件作用下易老化，道面使用壽命通常難以超過15年。

FAA的資料也顯示：飛行區(qū)功能分區(qū)（跑道、滑行道、機(jī)坪）的道面建成使用20年以后在SCI（道面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)）、PCI（道面表面狀況指數(shù)）等反應(yīng)道面結(jié)構(gòu)性能的指標(biāo)上，水泥混凝土道面明顯優(yōu)于瀝青混凝土道面，具體詳見圖1-1、1-2。這也印證了水泥混凝土道面相對(duì)瀝青混凝土道面具有更好的穩(wěn)定性與耐久性[5]。

（3）抗侵蝕能力。水泥混凝土道面對(duì)航油的侵蝕不敏感，有較強(qiáng)的抗侵蝕能力，而瀝青混凝土道面的抵抗航油侵蝕能力較差。這也是不管國內(nèi)國外，新建和改建機(jī)坪道面一般采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的原因。

（4）養(yǎng)護(hù)及維修。由于水泥混凝土道面強(qiáng)度高，穩(wěn)定性及耐久性好，在正常情況下，水泥混凝土道面的養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比瀝青混凝土道面小得多。但水泥混凝土道面一旦出現(xiàn)損壞，則比瀝青混凝土道面難于修補(bǔ)，而且修補(bǔ)時(shí)可能會(huì)影響道面的正常使用[6]。

（5）接縫及平整度。接縫是水泥混凝土道面的薄弱之處，如果設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，則道面易出現(xiàn)唧泥、錯(cuò)臺(tái)及斷板等病害。接縫的存在，難免引起飛機(jī)滑跑時(shí)跳動(dòng)，影響飛機(jī)起降和行駛的平穩(wěn)及旅客的舒適，尤其是在道面使用后期，由于接縫變形，平整度降低，情況更為嚴(yán)重。瀝青混凝土道面無接縫，平整度較好，對(duì)飛機(jī)輪胎的磨損較少，旅客更感覺舒適。瀝青混凝土道面的服務(wù)性能優(yōu)于水泥混凝土道面。

（6）對(duì)土基不均勻沉降的適應(yīng)能力。如土基發(fā)生不均勻沉降，道面的高程或坡度不滿足規(guī)范要求，則水泥混凝土道面較難處理，而瀝青混凝土道面可通過加蓋適當(dāng)厚度的瀝青混凝土得到改善。因此，瀝青混凝土道面對(duì)土基不均勻沉降的適應(yīng)能力較強(qiáng)[7]。

（7）施工進(jìn)度及開放運(yùn)行。水泥混凝土道面施工進(jìn)度較慢，而且需要較長(zhǎng)的養(yǎng)生期以獲得足夠的強(qiáng)度，其澆筑完工后需要很長(zhǎng)時(shí)間才能開放運(yùn)行。而瀝青混凝土道面可實(shí)行大面積機(jī)械化攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，不需要養(yǎng)護(hù)期，完工后即可使用。

（8）對(duì)超載的敏感性。水泥混凝土道面屬脆性材料，一旦使用荷載超出設(shè)計(jì)荷載較多，混凝土板便可能斷裂破壞。因此，水泥混凝土道面對(duì)偶爾使用較大機(jī)型或使用機(jī)型發(fā)生變化的適應(yīng)性較差。國際標(biāo)準(zhǔn)和建議措施《機(jī)場(chǎng)附件十四》（第八版）規(guī)定：對(duì)瀝青混凝土道面飛機(jī)等級(jí)序號(hào)ACN超過道面等級(jí)序號(hào)PCN不得大于10%，而對(duì)水泥混凝土道面的規(guī)定則不得大于5%。

（9）對(duì)材料的要求。根據(jù)機(jī)場(chǎng)道面用瀝青技術(shù)要求，上面層瀝青一般需要進(jìn)口，為適應(yīng)機(jī)場(chǎng)的使用荷載要求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，一般對(duì)面層所用瀝青還需改性。而國內(nèi)大量生產(chǎn)可用于水泥混凝土道面的硅酸鹽水泥，并且價(jià)格較低。瀝青混凝土道面對(duì)集料的要求也比水泥混凝土道面高[8]。

（10）設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)。過去國內(nèi)民用機(jī)場(chǎng)普遍采用水泥混凝土道面，極少采用瀝青混凝土道面，因此，水泥混凝土道面的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)比較成熟。而瀝青混凝土道面這方面的經(jīng)驗(yàn)較少。但是，近年來隨著許多機(jī)場(chǎng)舊道面不停航改造項(xiàng)目的實(shí)施，已經(jīng)逐步積累了修建機(jī)場(chǎng)高性能瀝青混凝土道面的經(jīng)驗(yàn)。兩種道面的修建技術(shù)都是可靠的。

（11）分期修建。采用水泥混凝土道面不利于在資金籌措困難或者對(duì)使用機(jī)型難以做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的情況下，對(duì)道面分期修建，而瀝青混凝土道面則易于分期修建或擴(kuò)建，而且可以在不停航條件下進(jìn)行[9]。

（13）環(huán)境影響。水泥道面噪聲大影響乘客和地勤人員健康等等，瀝青道面無此缺點(diǎn)。

綜上所述，水泥混凝土道面的主要優(yōu)點(diǎn)是：通常情況下（土基無顯著不均勻沉降時(shí)）耐久性好，使用壽命較長(zhǎng);剛度大，強(qiáng)度高，整體性好;抗侵蝕能力強(qiáng)，養(yǎng)護(hù)工作量小;對(duì)原材料的要求較低。瀝青混凝土道面的主要優(yōu)點(diǎn)是：道面無接縫，飛機(jī)滑跑舒適;對(duì)土基不均勻沉降和超載的適應(yīng)性較好;便于加蓋和整修，施工期短。

2經(jīng)濟(jì)性比較

以4E跑道（起飛跑道，3800×45m）為例，對(duì)其分別采用水泥混凝土、瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

根據(jù)現(xiàn)有資料，經(jīng)初步結(jié)構(gòu)計(jì)算（詳見道面厚度計(jì)算書），對(duì)于跑道端部采用水泥混凝土道面時(shí)，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)可為：44cm厚水泥混凝土板、兩層20cm厚水泥碎石基層、一層20cm厚砂礫石墊層，其綜合造價(jià)約566元/㎡;采用瀝青混凝土道面時(shí)，其結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)可為：5cm厚SMA-13（SBS改性瀝青）上面層、7cm厚AC-20（SBS改性瀝青加抗車轍劑）中面層、7cm厚AC-20（瀝青不改性）下面層、10cm厚ATB-25（瀝青不改性）、防裂土工布、1～2cm厚AC-5找平層、40cm厚水泥碎石基層、30cm厚碎石墊層，其綜合造價(jià)約709元/㎡。由此可見，水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)用較低[10]。

考慮使用費(fèi)用，水泥混凝土道面的使用壽命約為30年，瀝青混凝土道面的使用壽命約為15年。但為防止道面反射裂縫，水泥混凝土道面在達(dá)到使用壽命時(shí)的加蓋厚度較厚，加蓋費(fèi)用也較大。假定水泥混凝土道面使用30年后需要加蓋，其瀝青混凝土加鋪厚度按14cm控制，表層5cm為SMA，考慮到找平因素，平均加蓋厚度為15cm，每平方米加蓋費(fèi)用約300元/㎡（含水泥混凝土道面表面處理的費(fèi)用）。而采用瀝青混凝土道面，道面使用大約15年需要進(jìn)行大修，假定采用4cm的SMA進(jìn)行薄層修補(bǔ)，每平方米加蓋費(fèi)用約110元/㎡，而30年后又要大修一次，局部可能需要翻修，估計(jì)其費(fèi)用為140元/㎡。另外假定兩種道面的其他維修費(fèi)用相當(dāng)。表1為基準(zhǔn)收益率取5%時(shí)兩種道面每平方米費(fèi)用比較。

一條跑道（3800m×45m）造價(jià)比較：水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)10865萬元，瀝青混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)13583萬元，水泥混凝土道面節(jié)約2718萬元。

上表說明，采用瀝青混凝土道面的初期建設(shè)費(fèi)用以及全生命周期費(fèi)用均較高，采用水泥混凝土道面更為經(jīng)濟(jì)[11]。

3結(jié)束語

通過上述水泥混凝土與瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較可以得出：因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員認(rèn)為飛機(jī)的荷載比較大，單軸對(duì)路面的壓力過大，瀝青路面由于模量遠(yuǎn)比水泥路面小，大家認(rèn)為在如此大的應(yīng)力下，瀝青路面的整體性、穩(wěn)定性及耐久性不如水泥道面，而且水泥混凝土道面在造價(jià)上也比瀝青混凝土道面低。因此，我國絕大部分新建道面采用水泥混凝土結(jié)構(gòu)。但是隨著改性瀝青技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)界對(duì)飛機(jī)軸載認(rèn)識(shí)的加深，以及瀝青道面施工技術(shù)水平的不斷發(fā)展，相信不就的將來我國的新建機(jī)場(chǎng)采用瀝青混凝土道面的情況也會(huì)越來越多。

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