保旻韜
(同濟大學(xué)/道路與交通工程教育部重點實驗室,上海 201804)
隨著國內(nèi)基礎(chǔ)交通建設(shè)規(guī)劃的逐步深入,我國民用機場迎來了新的發(fā)展機遇。在今后一段時期內(nèi),我國的樞紐機場、支線機場等航空基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)將逐步完善,其數(shù)量逐漸增多,其飛行區(qū)場道建設(shè)和維護過程中采用注漿處治技術(shù)的工程也會隨之增多。注漿是將一定材料配置而成的漿液,用壓力泵將其灌入需要補強加固的脫空-空隙和被水軟化的層級中,通過擴散、凝膠和固化,以達(dá)到加固的效果。注漿加固技術(shù)由于其環(huán)保、施工速度快和施工設(shè)備輕型化的優(yōu)勢,目前已廣泛應(yīng)用于機場站坪、跑道的大修工程中,尤其是在不關(guān)閉機場運行的施工條件下。
某機場飛行區(qū)等級為4C,現(xiàn)有跑道長度2 800 m,寬度45 m。該跑道歷經(jīng)延長、加罩等改建,形成的道面主要為27 cm+15 cm厚雙層水泥混凝土,基礎(chǔ)為磚石煤灰54 cm。根據(jù)最新飛行區(qū)道面性能檢測評估報告顯示,現(xiàn)有跑道道面板底脫空嚴(yán)重,脫空率達(dá)到86%,并且呈現(xiàn)發(fā)展較快的趨勢。2021年底啟動大修工程,需注漿處理的跑道板數(shù)為3 740塊,面積為74 800 m2,計劃施工工期為90日歷天。按每塊跑道道面板5個鉆孔計算,其鉆孔數(shù)為18 700個;鉆孔深度以進(jìn)入基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底面以下10 cm為準(zhǔn),鉆孔總長為19 822 m;預(yù)估注漿量達(dá)到9 537 m3。
該機場于2016年全年保障航班已達(dá)到12 402架次,年客貨吞吐能力百萬人次以上,每天進(jìn)出場飛機航班較多,為保證不影響機場運行,機場方提出航后的施工要求,注漿施工時按照當(dāng)天成孔、注漿和封孔流程進(jìn)行控制[1]。
本次注漿材料采用普通水泥配置的漿液,未采用超細(xì)水泥,材料組成較為簡單,主要有水泥、水和外加劑。
(1)水泥:選取強度等級為42.5 MPa的普通硅酸鹽水泥,按照GB 175—2020《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行強度、凝結(jié)時間和安定性等技術(shù)指標(biāo)檢驗,并檢查廠家資質(zhì)、出廠日期和出廠性能報告等技術(shù)文件,確保材料質(zhì)量。
(2)水:采用當(dāng)?shù)刈詠硭?/p>
(3)外加劑:為改善漿液的擴散能力和早期強度,可采用早強型減水劑,其性能應(yīng)滿足GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求。摻量可按產(chǎn)品推薦摻量和試驗確定,一般為水泥用量的0.5%~3%。不允許使用水玻璃,水玻璃會導(dǎo)致注漿漿液后期強度出現(xiàn)不同程度的衰減。
本工程為不停航施工,為保證施工效率和施工效果,漿液采取機場外集中攪拌,現(xiàn)場不設(shè)置拌和點,現(xiàn)場設(shè)置漿液過濾篩網(wǎng)。
通過現(xiàn)場試驗段確認(rèn)漿液配合比為水泥∶水∶外摻劑等于1∶0.6∶0.02,其成型水泥漿塊強度滿足7 d強度不低于8 MPa和28 d強度不低于15 MPa的設(shè)計要求[2]。
本工程采用不停航施工管理,施工時段為每天午夜12時至次日凌晨7時,確保機場日常使用。
3.1.1 施工前道口關(guān)閉
在每日施工開始前,按MH 5001—2021《民用機場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定設(shè)置道口關(guān)閉措施:對關(guān)閉區(qū)域內(nèi)滑行引導(dǎo)標(biāo)記牌、助航燈光予以遮蔽或熄滅;不適用地區(qū)燈光采用紅色恒定發(fā)光燈,布設(shè)間距不超過3 m;不適用地區(qū)標(biāo)志物采用高0.5 m且紅白相間的錐體。
3.1.2 施工區(qū)域
本次施工區(qū)域位于跑道上,為加強施工現(xiàn)場安全管理,在每日施工區(qū)域周邊,按5 m間距設(shè)置反光錐體,并在錐體上配置紅色警示燈,以明確標(biāo)示施工作業(yè)范圍,禁止車輛和人員進(jìn)入施工作業(yè)范圍以外的區(qū)域。此外,在施工作業(yè)期間為加強現(xiàn)場監(jiān)管,防止施工人員和車輛在跑道上隨意移動[3]。
3.1.3 適航恢復(fù)
在每天施工結(jié)束后、撤場前,須將所有道口關(guān)閉措施予以撤除,并將障礙燈、三角架等設(shè)施集中堆放至機場方指定地點,同時恢復(fù)滑行引導(dǎo)標(biāo)記牌和助航燈光等相關(guān)設(shè)施,以達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)。
注漿開始前充分作好準(zhǔn)備工作,包括機具儀表、注漿管、注漿材料、水、電和計量設(shè)備等,注漿開始后應(yīng)連續(xù)施工,避免中斷。注漿施工作業(yè)流程如圖1所示。
圖1 注漿施工作業(yè)流程圖
(1)大面積施工之前,施工單位必須對施工區(qū)內(nèi)和施工區(qū)周邊的地下管線分布、走向和埋藏深度進(jìn)行詳盡細(xì)致的調(diào)查。針對不同用途的各種管線制訂詳盡周全的保護方案,方可實施[4]。
(2)道面鉆孔選用氣腿式風(fēng)動鑿巖機,直徑不大于60 mm,鉆透道面板和磚灰基礎(chǔ);鉆孔鉆至設(shè)計深度后,采用空壓機進(jìn)行吹孔,吹孔時間不得少于10 s,吹孔完成后方可進(jìn)行注漿。注漿前應(yīng)對注漿孔采取封孔措施,可防止注漿時漿液外溢。
(3)注漿時為防止?jié){液無序擴散,可先從外圍注漿,再進(jìn)行內(nèi)部的注漿孔注漿;同時,注漿順序不宜順序進(jìn)行,可按跳孔間隔方式進(jìn)行,以提高充填的程度。
(4)在注漿過程中,隨時關(guān)注道面板四周板縫或其他注漿孔的冒漿現(xiàn)象,當(dāng)有大量漿液外溢時應(yīng)停止注漿;同時監(jiān)測注漿道面板及其附近道面板的抬升情況,以設(shè)計要求的道面抬升量不大于5 mm為控制指標(biāo);不以單孔注漿量作為控制指標(biāo)。
(5)在施工過程中,注漿壓力按設(shè)計要求進(jìn)行控制,須密切觀測道面抬升量,以確保道面安全。
(6)為確保飛行安全,所有鉆孔當(dāng)天封孔。注漿結(jié)束后,待孔內(nèi)水和漿體壓力消解后,采用快凝快硬硫鋁酸鹽水泥漿進(jìn)行封孔,夯實至道面板平齊或略低于道面2 mm。
注漿深度以磚灰基礎(chǔ)以下10 cm(最佳是進(jìn)入土體)為控制線,注漿壓力設(shè)置為0.3~0.5 MPa,注漿流量按7~10 L/min控制。
注漿孔布置方式結(jié)合板塊的幾何信息,主要的注漿孔布設(shè)方案如圖2所示。
圖2 注漿孔布設(shè)示意圖
水泥混凝土板塊注漿順序:在當(dāng)天的施工區(qū)域中,應(yīng)先注四周的外排孔,再注內(nèi)排中心孔(每板塊4+1,中心孔作為補漿孔)。
3.4.1 施工工序安排
為保證工程安全、順利地推進(jìn),在滿足機場運行要求的情況下,每日正常施工流程安排如圖3所示。
圖3 注漿施工工序安排示意圖
3.4.2 施工進(jìn)度計劃及資源配備
考慮天氣和機場管控等因素,本次注漿施工計劃按72 d設(shè)置。按每臺注漿設(shè)備每小時平均完成1.5塊道面板的注漿,每天有效注漿時間3 h,現(xiàn)場配備12套注漿設(shè)備,另備2套更換。
本工程監(jiān)測以人工控制為主,在注漿實施時,配備人員見表1。
表1 監(jiān)測人員配備
3.4.3 施工質(zhì)量控制
根據(jù)鉆孔、注漿的動態(tài)位置,現(xiàn)場及時調(diào)整空壓機和注漿泵的位置,不宜過遠(yuǎn),保證實際的工作輸出滿足要求。對于漿液嚴(yán)格控制漿液出廠與注漿的時間間隔,宜控制在2 h以內(nèi)。在注漿中,采用電子水準(zhǔn)儀監(jiān)測抬升量,以提高精度和效率。注漿壓力按照設(shè)計要求控制,當(dāng)注漿壓力超過1.0 MPa時,應(yīng)密切觀測道面抬升量,當(dāng)?shù)烂娉霈F(xiàn)抬升量時適當(dāng)降低注漿壓力,以確保道面安全。
本工程施工對象為跑道,其過程中發(fā)生的異常情況,可能會影響到適航恢復(fù),應(yīng)提前做好應(yīng)急處置措施,確保跑道開放使用。
鉆桿或者注漿管卡?。嚎刹捎霉ぞ咩Q固定鉆桿或注漿管,然后用叉車將鉆桿或者漿管抬升拔出。若上述措施無效,提前向機場有關(guān)部門申請辦理動火證,將鉆桿或者注漿管采用氧氣乙炔割斷(低于道面5 cm),然后再采用正常的封孔形式進(jìn)行道面修補和封堵。
鉆桿斷裂:將斷裂的鉆桿直接向下打入道面,并低于道面5 cm;或者事先向相關(guān)管理部門申請動火證,采用氧氣乙炔割斷切除,并低于道面5 cm,然后采用正常封孔形式進(jìn)行孔洞封堵。
卡桿或斷桿應(yīng)急預(yù)案實施的流程如圖4所示。
圖4 卡桿或斷桿應(yīng)急處置流程
在注漿施工過程中,采用電子水準(zhǔn)儀實時監(jiān)測道面抬升量,當(dāng)抬升量一旦達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時立即停止注漿。施工過程中嚴(yán)格控制漿液流量,嚴(yán)禁流量過大。
若出現(xiàn)道面抬升量過大而產(chǎn)生凸起現(xiàn)象,則先對該區(qū)域進(jìn)行打孔,釋放出道面下的壓力后,用壓路機在該區(qū)域反復(fù)碾壓,直至道面恢復(fù)原狀。
在注漿施工過程中,嚴(yán)格按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)控制注漿壓力和流量,同時在施工現(xiàn)場安排專人進(jìn)行道面巡視,一旦發(fā)現(xiàn)道面區(qū)域出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象,啟動應(yīng)急處置對策包,主要包括:
(1)關(guān)閉臨近冒漿區(qū)域的注漿泵,立即停止注漿。
(2)利用土工布擦除遺留在道面上的漿液,然后采用待命的灑水車對道面區(qū)域進(jìn)行徹底清洗,以達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)。
(3)采用瀝青灌縫料對道面冒漿區(qū)域進(jìn)行灌縫密封。
本次注漿施工按計劃完成了所有施工任務(wù),未出現(xiàn)工程質(zhì)量和安全事故。在現(xiàn)場注漿施工一個月后,按設(shè)計要求對注漿效果進(jìn)行鉆芯取樣,并采用重型落錘式彎沉測試設(shè)備(HWD)進(jìn)行測試,檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求。
本次現(xiàn)場依據(jù)施工計劃,每日在現(xiàn)場成型水泥凈漿試塊,參照水泥膠砂強度試驗方法,采用40 mm×40 mm×160 mm的長條試件,進(jìn)行抗壓強度測試,檢測結(jié)果表明:7 d強度大于10 MPa,28 d強度大于15 MPa,均滿足設(shè)計要求。
芯樣屬于有損檢測,按每10 000 m2鉆取1個,選取檢測位置時,考慮到注漿最不利工況,從注漿孔點位處和2個注漿孔中間進(jìn)行取芯,檢測漿液填充度和密實情況,以及漿液的凝結(jié)情況,從而直觀地判斷其注漿效果。
現(xiàn)場鉆芯檢測時,可取出基本完整的芯樣,有漿液結(jié)石,芯樣的空隙基本填充密實,僅在層間結(jié)合部位有少許氣泡,可認(rèn)為注漿漿液在整個基礎(chǔ)(注漿深度)已形成了一個改善層,提高了道面的整體承載能力。滿足設(shè)計不低于80%的要求。
按MH/T 5110—2015《民用機場道面現(xiàn)場測試規(guī)程》HWD試驗方法,在注槳完成28 d后,選取不同時期注漿板塊進(jìn)行測試,測試板塊比例為注漿板塊總數(shù)的20%,測試數(shù)據(jù)顯示跑道層間較為密實,未發(fā)現(xiàn)顯著脫空,達(dá)到設(shè)計要求[5]。