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。

1 工程概況

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]。

2 注漿漿液配置

2.1 原材料

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。

2.2 漿液配合比

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]。

3 注漿施工

3.1 不停航施工措施

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)。

3.2 注漿施工流程

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。

3.3 注漿主要技術(shù)參數(shù)

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 施工過程控制

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。

4 注漿過程異常情況應(yīng)急處置

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。

4.1 鉆桿或者注漿管卡住及鉆桿斷裂應(yīng)急處置

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

4.2 注漿道面抬升過量過大的應(yīng)急處置

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。

4.3 注漿道面區(qū)域發(fā)生冒漿應(yīng)急處置

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。

5 檢測與評估

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。

5.1 水泥漿體強度檢測

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。

5.2 現(xiàn)場芯樣檢測

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。

5.3 HWD試驗檢測

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]。