張俊，許巍，王江，全澤群，蘇立海，譚萬(wàn)鵬，陳鐵友，劉森林

1）空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院，陜西西安 710038；2）空軍后勤部，北京 100009；3）中國(guó)人民解放軍95666部隊(duì)，四川成都 610066；4）中國(guó)人民解放軍95857部隊(duì)，湖北孝感432011

空軍作戰(zhàn)需要依托機(jī)場(chǎng)，然而，恰恰是在機(jī)場(chǎng)空軍力量最為脆弱.對(duì)于敵方來(lái)說，機(jī)場(chǎng)是最直接且效費(fèi)比高的打擊目標(biāo)，因?yàn)樵诘孛嫔蠐魵эw機(jī)比在空中容易得多，摧毀保障飛機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)質(zhì)上就摧毀了其空戰(zhàn)能力［1］.因此，在機(jī)場(chǎng)遇襲后，能否快速對(duì)受損道面進(jìn)行修復(fù)，使其滿足飛機(jī)的起降運(yùn)行需求，就成為了制約空軍戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要因素［2］.

機(jī)場(chǎng)遭到襲擊后，可能會(huì)有數(shù)百個(gè)常規(guī)彈坑、地下彈坑、坑槽和未爆彈.完整的機(jī)場(chǎng)搶修需要進(jìn)行毀傷評(píng)估、確定最小起降帶、未爆彈排除、作業(yè)面清理、修復(fù)范圍確定、切割破碎、飛散物回填、基層及面層施工、道面清掃、應(yīng)急燈光、標(biāo)志和飛機(jī)攔阻設(shè)施布置等階段.其中，修復(fù)范圍確定、飛散物回填、基層和面層施工為道面修復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)場(chǎng)搶修的總效率具有決定作用，要求在保證質(zhì)量的前提下盡量簡(jiǎn)單快捷完成［3-4］.

如何快速實(shí)施機(jī)場(chǎng)毀傷評(píng)估、最小起降帶選擇以及道面毀傷修復(fù)，歷來(lái)是美國(guó)軍隊(duì)土木工程支援保障的重心所在.美軍從第2次世界大戰(zhàn)起即開始研究機(jī)場(chǎng)搶修，搶修技術(shù)先后包括第2次世界大戰(zhàn)中的木材、穿孔鋼板和赫森麻席，越戰(zhàn)中的AM-2鋁道面板，20 世紀(jì)70—80 年代研制的玻璃鋼道面板，1992年列裝的輕量化折疊玻璃鋼道面板，以及近年使用的快凝流動(dòng)填料、膨脹聚氨酯泡沫和快硬混凝土等［1-6］.關(guān)于道面搶修過程中的測(cè)試，美國(guó)軍隊(duì)提出了以目測(cè)法確定修復(fù)范圍，以動(dòng)態(tài)圓錐貫入儀（dynamic cone penetrometer，DCP）測(cè)試加州承載比（California bearing ratio，CBR），以輕型落錘式彎沉儀（light weight deflectometer，LWD）、重型落錘式彎沉儀（heavy weight deflectometer，HWD）和飛機(jī)荷載模擬加載車等方法評(píng)估修復(fù)道面承載能力［5-7］.但是，已開展的機(jī)場(chǎng)道面搶修研究及實(shí)踐表明這些測(cè)試方法不能完全滿足使用需求［2，8］.為此，本研究針對(duì)機(jī)場(chǎng)道面搶修中修復(fù)范圍確定、結(jié)構(gòu)承載力測(cè)試和道面表面特性測(cè)試等關(guān)鍵項(xiàng)目，對(duì)比分析了相關(guān)測(cè)試方法，并提出后續(xù)發(fā)展建議，以期能促進(jìn)中國(guó)軍用機(jī)場(chǎng)道面搶修中測(cè)試技術(shù)和方法的進(jìn)步，同時(shí)，對(duì)中國(guó)民用機(jī)場(chǎng)的不停航搶修也有參考和借鑒價(jià)值.

1 修復(fù)范圍確定

機(jī)場(chǎng)道面受襲后，特別是水泥混凝土道面，破壞形成的彈坑往往會(huì)伴隨有隆起，如圖1.隆起的道面難以通過碾壓和夯實(shí)等方法恢復(fù)，但隆起的部分也屬于受損道面，需要進(jìn)行修復(fù).因此，如何快速確定彈坑的隆起范圍，是修復(fù)工作開始前一項(xiàng)十分重要的工作［6-7］.范圍確定得太大，將顯著增大修復(fù)工作量；范圍確定得太小，將無(wú)法完全修復(fù)受損道面.從原理上來(lái)看，確定受損范圍就是要確定彈坑周圍隆起的邊界.

圖1 帶隆起彈坑（a）示意圖；（b）實(shí)景圖Fig.1 (Color online) Crater with bulge.(a) Schematic diagram and (b) actual diagram.

1.1 目測(cè)法

目前通用的測(cè)試方法是目測(cè)法或測(cè)桿法，所需工具為2根支柱和1根測(cè)桿，原理如圖2.此方法一般由3 人實(shí)施，2 人負(fù)責(zé)移動(dòng)支柱，1 人移動(dòng)測(cè)桿，以保持測(cè)桿在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上垂直放置.測(cè)試時(shí)沿原跑道中線方向在彈坑兩側(cè)各豎1根支柱，支柱需放置在未受損道面上，將測(cè)桿從明顯隆起部位開始，沿2根支柱之間的連線向支柱移動(dòng).當(dāng)測(cè)桿水平標(biāo)記與2根支柱頂端呈三點(diǎn)一線水平時(shí)，則測(cè)桿放置點(diǎn)就是道面隆起的起始點(diǎn)，做標(biāo)記，至此1條測(cè)線測(cè)試完成.橫向移動(dòng)1.0 m 或1.5 m，并重復(fù)以上步驟，直到測(cè)試完整個(gè)彈坑，將每條測(cè)線測(cè)得的隆起起始點(diǎn)連線，即可得到彈坑隆起范圍.

圖2 目測(cè)法確定彈坑隆起范圍Fig.2 Determine the range of crater protmsion by visual method.

1.2 激光水平儀和激光掃平儀法

若能在彈坑周邊打出一圈同一高程的線，再用塔尺在彈坑周邊量測(cè)，則可以大大提高測(cè)試速度與精度，激光水平儀和激光掃平儀具備此功能.激光水平儀和激光掃平儀實(shí)物圖可掃描論文末頁(yè)右下角二維碼查看補(bǔ)充材料圖S1.用此設(shè)備測(cè)試彈坑隆起范圍的步驟為:首先將水平儀或掃平儀架設(shè)在靠近彈坑但明顯無(wú)隆起的道面上，打開儀器，用塔尺測(cè)出此時(shí)激光線的高程，記為標(biāo)定高程，然后在彈坑周邊移動(dòng)塔尺，根據(jù)打在塔尺上的激光線讀出測(cè)試點(diǎn)的高程，同最初測(cè)試的標(biāo)定高程做對(duì)比，在考慮一定偏差的基礎(chǔ)上，即可得到彈坑的隆起范圍.

1.3 對(duì)比分析

目測(cè)法具有測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單易得的優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)試過程中不僅需要移動(dòng)測(cè)桿，還需橫向多次移動(dòng)支柱，測(cè)試過程繁瑣、費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，并且僅依靠人目視對(duì)準(zhǔn)，可能存在較大誤差.此外，測(cè)試過程需要3人配合.

激光水平儀和激光掃平儀僅需1 人即可操作，且測(cè)試速度快、步驟簡(jiǎn)單，人為因素誤差小，若增加2人共同操作塔尺速度將會(huì)更快.此外，這兩種設(shè)備都是成熟商用產(chǎn)品.這兩種設(shè)備的主要區(qū)別在于測(cè)試精度、測(cè)試距離和應(yīng)用場(chǎng)景不同.激光水平儀的精度基本在0.3 mm/m 以上，主要用于室內(nèi)測(cè)試，因此距離較短.雖然也有不少型號(hào)宣稱可在室外使用，但經(jīng)測(cè)試，在室外陽(yáng)光下即使是綠光型號(hào)，測(cè)試距離一旦超過6 m，基本上很難在塔尺上找到激光線.而大彈坑直徑都超過6 m，因此，在進(jìn)行陽(yáng)光下大彈坑測(cè)試時(shí)，目前的商用激光水平儀難以勝任.

相比激光水平儀，激光掃平儀的精度一般更高，精度基本小于0.3 mm/m，并且在接收器配合下，室外測(cè)試距離基本都能達(dá)到300 m以上.激光掃平儀目前多用于室外，比如大范圍場(chǎng)地平整施工時(shí)的高程控制.用于彈坑修復(fù)范圍測(cè)試時(shí)，通過將接收器與塔尺配合使用，即使在室外強(qiáng)光環(huán)境下，也能快速確定彈坑周邊點(diǎn)的高程是否同標(biāo)定高程有偏差.

通過以上分析可見，相比于目測(cè)法，激光水平儀和激光掃平儀法的速度更快、精度更高、操作更簡(jiǎn)單.特別是激光掃平儀法，能有效應(yīng)對(duì)室外強(qiáng)光環(huán)境下大彈坑的測(cè)試需求，顯著優(yōu)于目測(cè)法.但是從使用需求來(lái)看，激光掃平儀法也有進(jìn)一步改進(jìn)的空間.目前的激光掃平儀接收器會(huì)在激光信號(hào)落到接收器中心線時(shí)發(fā)出提示音，當(dāng)激光信號(hào)落在中心線以上或以下時(shí)會(huì)發(fā)出另一種提出音，但并不能顯示偏離中心線的具體距離.具體的偏移距離，只能通過上下移動(dòng)接收器使得激光信號(hào)落到中心線上來(lái)確定，這個(gè)過程必然會(huì)耗費(fèi)額外時(shí)間.從測(cè)試效率上來(lái)看，激光水平儀法是最為適宜的方法，但還需解決強(qiáng)光環(huán)境下長(zhǎng)距離時(shí)激光線不可見的問題.實(shí)際彈坑直徑多在15 m 以下，可以通過采用定制更強(qiáng)功率激光的方法加以解決.比如通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)某波長(zhǎng)為532 mm 的固體激光器在室外強(qiáng)光下15 m 處仍清晰可見，光束寬度小于3 mm，而且還可以將激光測(cè)距儀集成在一起，這樣可以同時(shí)測(cè)得彈坑的直徑和深度等參數(shù)，使得彈坑測(cè)量具有更高的效率.

2 結(jié)構(gòu)承載力測(cè)試

機(jī)場(chǎng)道面搶修是為了在受損后快速恢復(fù)機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行能力，搶修道面需能在預(yù)定次數(shù)的飛機(jī)荷載作用下保持完好.因此，確保搶修施工過程中各結(jié)構(gòu)層承載能力決定了搶修道面保障飛機(jī)運(yùn)行的能力，同樣具有十分重要的地位［7-8］.但是不同于常規(guī)機(jī)場(chǎng)道面，搶修道面結(jié)構(gòu)層一般包括飛散物回填層、基層和面層.飛散物回填層是指為了縮短搶修時(shí)間，一般將彈坑周邊被炸飛的小尺度（比如美國(guó)軍隊(duì)規(guī)范要求不大于30 cm）飛散物直接回填到彈坑內(nèi)，至距彈坑表面15～80 cm.根據(jù)面層搶修所用材料和方法的不同，基層可能采用級(jí)配碎石、固化土、土工格室加筋土和膨脹聚氨酯泡沫等，面層可能采用玻璃鋼道面板、拼裝式金屬道面板、灌漿碎石和快硬混凝土等［9-10］.

用于彈坑修復(fù)的基層和面層材料類型豐富，這些材料及其結(jié)構(gòu)組合具有不同的結(jié)構(gòu)承載力，可應(yīng)對(duì)不同機(jī)型不同次數(shù)（比如美軍規(guī)定應(yīng)急性修復(fù)需能保障設(shè)計(jì)飛機(jī)100次運(yùn)行，保障性修復(fù)需能保障設(shè)計(jì)飛機(jī)5 000 次運(yùn)行，永久性修復(fù)需能保障設(shè)計(jì)飛機(jī)50 000次運(yùn)行）的運(yùn)行需求［4，6］.

為保證搶修道面能夠滿足擬保障機(jī)型的運(yùn)行需求，需要確保彈坑材料和結(jié)構(gòu)組合方案承載力滿足需求，同時(shí)各結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量也要達(dá)到要求.對(duì)于回填飛散物層和基層承載力目前主要采用CBR法和LWD 法進(jìn)行測(cè)試.對(duì)于面層承載力目前主要采用HWD法和模擬加載車試驗(yàn)法進(jìn)行測(cè)試.

2.1 CBR法

標(biāo)準(zhǔn)的CBR 測(cè)試方法是現(xiàn)場(chǎng)采用CBR 測(cè)試儀實(shí)施的，此方法中架表及儀器調(diào)試比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還需要載重車提供反力.此外，此方法的測(cè)試深度有限，為了獲得下層CBR值QCBR，還需要分層開挖進(jìn)行測(cè)試［11-12］，因此，不適于機(jī)場(chǎng)道面搶修檢測(cè).由于CBR 值在機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多，對(duì)于評(píng)價(jià)道面各結(jié)構(gòu)層承載力是個(gè)重要指標(biāo)，因此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試需求，可采用DCP 來(lái)進(jìn)行代替測(cè)試［13］.

DCP 測(cè)試簡(jiǎn)便，僅需2 人配合即可，1 人操作貫入儀，1人記錄錘擊次數(shù)和貫入深度，直至儀器貫穿擬測(cè)試結(jié)構(gòu)層.通過測(cè)得的DCP 值HDCP（單位錘擊的貫入值），根據(jù)DCP與CBR的相關(guān)關(guān)系式即可求得對(duì)應(yīng)CBR 值.目前針對(duì)不同土質(zhì)已經(jīng)有不少成熟的經(jīng)驗(yàn)公式可用，如式（1）至式（3）所示為應(yīng)用較為廣泛的美國(guó)陸軍工程兵開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)公式.式（1）可用于除QCBR≥10 的低液限黏土（低至中塑性的無(wú)機(jī)黏土、礫石質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和貧黏土）和高液限黏土（高塑性的無(wú)機(jī)黏土/肥黏土）以外的所有土，式（2）用于CBR ＜10 的低液限黏土，式（3）用于CBR ＜10的高液限黏土［13］.

通過DCP 開展CBR 測(cè)試的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在未分層測(cè)試的情況下，通過將貫入桿深入擬測(cè)試結(jié)構(gòu)層即可得到多層結(jié)構(gòu)層的承載力（理論上可達(dá)到貫入桿長(zhǎng)度范圍，即1.27 m）.

2.2 LWD法

LWD 法已列入鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程（TB 10102—2010），并在鐵路行業(yè)廣泛應(yīng)用［14］.輕型落錘式彎沉儀的結(jié)構(gòu)見圖3.LWD法的原理是采用圓形承載板測(cè)定土體在落錘沖擊荷載作用下的沉陷值，以計(jì)算土體的動(dòng)態(tài)變形模量，測(cè)試過程操作十分簡(jiǎn)單，僅需讓落錘沖擊承載板3次，即可自動(dòng)顯示出測(cè)試的動(dòng)態(tài)變形模量.LWD 測(cè)試的有效深度至少為承載板直徑的1.5 倍，李丹楓等［15］研究表明，LWD 深度影響范圍可達(dá)承載板直徑的2.5 倍，水平方向可達(dá)承載板直徑的2倍.深度方向上即使按照1.5 倍的作用深度計(jì)算，以常用的30 cm 直徑承載板為例，測(cè)試深度也可達(dá)到45 cm，在一定程度上說明測(cè)試結(jié)構(gòu)層承載能力較好.

張智豪等［16］研究了LWD用于土、水泥穩(wěn)定土、級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定碎石和瀝青混凝土等道路材料壓實(shí)度檢測(cè)的可行性，發(fā)現(xiàn)LWD 測(cè)試的彎沉值和壓實(shí)度具有高相關(guān)性，在充分試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上可用于壓實(shí)度檢測(cè)，此方法還具有操作簡(jiǎn)單、結(jié)果穩(wěn)定和快速檢測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn).在某次機(jī)場(chǎng)道面搶修演練中使用LWD進(jìn)行了測(cè)試，最多需2人配合即可操作，而且測(cè)試速度很快，操作簡(jiǎn)便，具有很大的應(yīng)用潛力.但需要指出，由于LWD 落錘質(zhì)量有限，沖擊能量有限，因此其測(cè)試深度和測(cè)試動(dòng)態(tài)模量范圍都有限，一般其可測(cè)試動(dòng)態(tài)模量小于80 MPa.

2.3 HWD法

對(duì)于更大模量的結(jié)構(gòu)層需要采用HWD 來(lái)進(jìn)行測(cè)試.某次機(jī)場(chǎng)道面搶修演練中使用HWD 進(jìn)行搶修彈坑面層測(cè)試，可掃描論文末頁(yè)右下角二維碼查看補(bǔ)充材料圖S2.

HWD 進(jìn)行的彎沉測(cè)試可用于反演道基和道面各結(jié)構(gòu)層模量，以及進(jìn)行水泥混凝土道面脫空判定.HWD 測(cè)試具有原位測(cè)試、速度快和不破壞道面結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，是世界各國(guó)道面結(jié)構(gòu)性能測(cè)試最主要的方法［17-18］.由于HWD 沖擊荷載大，作用深度可達(dá)土基層，可表征整體道面結(jié)構(gòu)的承載能力，美國(guó)軍隊(duì)在很多機(jī)場(chǎng)道面搶修研究中都采用HWD 進(jìn)行測(cè)試.采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)是沖擊勁度模量EISM（impact stiffness modulus，ISM）.

其中，F(xiàn)為測(cè)試荷載（單位:N），d0為承載板中心彎沉值（單位:μm）.

美國(guó)軍隊(duì)相應(yīng)的試驗(yàn)過程是對(duì)不同材料和結(jié)構(gòu)組合的搶修道面開展HWD 測(cè)試，以對(duì)比評(píng)估不同搶修結(jié)構(gòu)的承載能力，在不同加載次數(shù)時(shí)再次開展HWD 測(cè)試，以ISM 指標(biāo)來(lái)分析搶修道面隨加載次數(shù)增加的結(jié)構(gòu)劣化規(guī)律［19］.

2.4 飛機(jī)荷載模擬加載車試驗(yàn)法

搶修過程中的質(zhì)量控制最終要達(dá)到的目標(biāo)都是可承擔(dān)目標(biāo)機(jī)型的多次運(yùn)行.因此，道面搶修質(zhì)量最直接、最可靠的驗(yàn)證方法是讓目標(biāo)飛機(jī)在搶修道面上進(jìn)行往復(fù)通行加載試驗(yàn).但是，綜合考慮飛機(jī)協(xié)調(diào)調(diào)度、飛機(jī)安全保障、造價(jià)和操作難度等因素，使用真實(shí)飛機(jī)加載開展道面研究并不現(xiàn)實(shí).

從驗(yàn)證需求來(lái)看，除艦載機(jī)外，需要模擬的飛機(jī)荷載主要是靜載（飛機(jī)正常著陸時(shí)，接地過程中飛機(jī)平飄接地，由于升力的存在，對(duì)道面的作用荷載一般小于靜載）.因此，使用飛機(jī)荷載模擬加載車進(jìn)行往復(fù)通行加載是一種十分適宜的替代方法.美國(guó)軍隊(duì)使用的飛機(jī)荷載模擬加載車可掃描論文末頁(yè)右下角二維碼查看補(bǔ)充材料圖S3.這些加載車都是按照實(shí)際飛機(jī)主起落架機(jī)輪構(gòu)型及荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，加載輪直接采用飛機(jī)機(jī)輪.美國(guó)軍隊(duì)在機(jī)場(chǎng)道面研究中十分重視現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，幾乎在每個(gè)相關(guān)研究項(xiàng)目中都使用了加載車開展往復(fù)通行試驗(yàn)，這些加載車在機(jī)場(chǎng)道面領(lǐng)域豐碩成果取得過程中發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用［20］.

中國(guó)也已設(shè)計(jì)生產(chǎn)了飛機(jī)荷載模擬加載車，通過更換加載輪及配重，可滿足所有主起落架為單輪、雙輪及四輪的機(jī)型加載需求，加載輪也直接采用實(shí)際飛機(jī)機(jī)輪，如圖4.目前已在土跑道、拼裝式金屬道面板及搶修道面試驗(yàn)研究中得到應(yīng)用，并取得了良好的效果［21-22］.

圖4 中國(guó)的飛機(jī)荷載模擬加載車（a）示意圖；（b）實(shí)物圖Fig.4 (Color online) Aircraft load simulation loading vehicle of China.(a) Schematic diagram,(b) actual diagram.

圖4 輕型落錘式彎沉儀的結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of light weight deflectometer.

2.5 對(duì)比分析

綜上可以看出，DCP 和LWD 法主要用于搶修施工過程中的質(zhì)量控制和承載力測(cè)試，HWD 和飛機(jī)荷載模擬加載車法用于搶修施工完成后及運(yùn)行過程中的承載力測(cè)試.從結(jié)果導(dǎo)向來(lái)看，HWD 和飛機(jī)荷載模擬加載車法更能直接體現(xiàn)出搶修道面保障飛機(jī)運(yùn)行的能力.HWD測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是沖擊荷載大，作用范圍與作用深度大，可一定程度上模擬機(jī)輪的動(dòng)載作用，對(duì)搶修道面的測(cè)試結(jié)果可表征整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力.但此測(cè)試所需的專用設(shè)備較大，測(cè)試過程過于專業(yè)和復(fù)雜.最重要的是，為了使用HWD 測(cè)試結(jié)果來(lái)表征保障飛機(jī)運(yùn)行能力，還需要開展大量的重復(fù)試驗(yàn)建立HWD 測(cè)試值同飛機(jī)可運(yùn)行次數(shù)的精確關(guān)系.

相比之下，飛機(jī)荷載模擬加載車法得到的結(jié)果更能直接表征搶修道面的承載性能.為了得到搶修道面的實(shí)際承載能力，需要使用加載車進(jìn)行往復(fù)通行加載，直至道面達(dá)到失效破壞.顯然，此方法同戰(zhàn)時(shí)機(jī)場(chǎng)道面搶修的實(shí)際需求是不相符的.但是，飛機(jī)荷載模擬加載車試驗(yàn)法仍具有十分重要的意義.搶修道面主要用于戰(zhàn)時(shí)快速保障，其目標(biāo)也主要是滿足5 000 次以下的飛機(jī)運(yùn)行需求.因此，目前搶修道面成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也主要是經(jīng)驗(yàn)法，即分別采用不同的材料和結(jié)構(gòu)厚度組合來(lái)修復(fù)受損道面，同時(shí)記錄過程中不同結(jié)構(gòu)層承載力，然后采用飛機(jī)荷載模擬加載車開展往復(fù)通行加載試驗(yàn)，以此來(lái)優(yōu)選可滿足不同飛機(jī)、不同配置及不同運(yùn)行次數(shù)需求的修復(fù)材料及結(jié)構(gòu)組合，并以此來(lái)指導(dǎo)道面搶修實(shí)踐.

可見，為滿足道面搶修要求，在研究過程中，先選擇不同的材料及結(jié)構(gòu)組合來(lái)修復(fù)受損道面，同時(shí)使用DCP 和LWD 等方法在過程中記錄不同結(jié)構(gòu)層的承載力，然后再使用飛機(jī)荷載模擬加載車進(jìn)行加載驗(yàn)證，以此指導(dǎo)戰(zhàn)時(shí)道面搶修，是一個(gè)十分合理且可行的技術(shù)路線.過程中承載力測(cè)試，美軍主要是采用CBR 指標(biāo)，這是因?yàn)镃BR 在美軍道面設(shè)計(jì)規(guī)范中具有十分重要的地位，為此開展的大量研究中以CBR為表征指標(biāo)的成果非常多.

但是，經(jīng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)DCP測(cè)試還存在一些問題.首先，測(cè)試過程仍不夠簡(jiǎn)單，特別是對(duì)于承載力較高及需貫入深度較高的情況，即使采用一次性錐頭，仍存在貫入桿難以拔出的現(xiàn)象.此外，在測(cè)試飛散物回填層承載力時(shí)，若存在較多粒徑較大石塊時(shí)可能無(wú)法測(cè)試或測(cè)試結(jié)果變異性太大.其次，DCP測(cè)試得到的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行一定的計(jì)算才能得到所需結(jié)果.最后，雖然通過較高貫入深度可解決評(píng)估深度范圍內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層承載力，但由于貫入桿直徑小，橫向作用范圍有限，造成在彈坑回填這種并不十分均勻的場(chǎng)景下，測(cè)試結(jié)果存在較大的變異性.相比之下，LWD承載板直徑達(dá)到30 cm，作用深度可達(dá)40 cm 以上，測(cè)試過程簡(jiǎn)單，而且測(cè)試完畢無(wú)需計(jì)算即可直接給出結(jié)果.LWD 存在的問題主要是目前以此為評(píng)價(jià)指標(biāo)而開展的實(shí)際搶修加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較缺乏，搶修道面各結(jié)構(gòu)層動(dòng)態(tài)變形模量同道面最終可保障飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)的關(guān)系缺少數(shù)據(jù)支撐.因此，下一步應(yīng)著重探索采用LWD 法來(lái)測(cè)試道面搶修過程中各結(jié)構(gòu)層承載力，以動(dòng)態(tài)變形模量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用飛機(jī)荷載模擬加載車開展往復(fù)循環(huán)加載試驗(yàn)，建立不同結(jié)構(gòu)層承載力及其組合同搶修道面可保障飛機(jī)運(yùn)行次數(shù)間的關(guān)系.

3 道面表面特性測(cè)試

道面的表面特性主要包括平整度和抗滑性能，當(dāng)?shù)烂嫘迯?fù)范圍不大時(shí)，抗滑性能影響不大，但若是修復(fù)范圍較大或較多修復(fù)連片且修復(fù)范圍處于飛機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵區(qū)域，比如接地地帶、轉(zhuǎn)彎掉頭區(qū)域等，應(yīng)保證修復(fù)道面的抗滑性能.道面平整度差會(huì)給運(yùn)行中的飛機(jī)帶來(lái)較大的附加振動(dòng)荷載，可能會(huì)影響飛機(jī)關(guān)鍵子系統(tǒng)，給飛行員的操縱帶來(lái)困難，因此，應(yīng)保證修復(fù)道面內(nèi)部平整度并控制其與周邊完好道面之間的高差.比如，美國(guó)軍隊(duì)規(guī)定當(dāng)采用灌漿碎石或快硬混凝土面層時(shí)，應(yīng)做到齊平修復(fù)，即不允許搶修道面與周邊道面間有高差；當(dāng)采用玻璃鋼道面板等面層時(shí)，級(jí)配碎石基層的不平整度不能大于19 mm［4，6］.

3.1 抗滑性能測(cè)試

目前，機(jī)場(chǎng)道面表面抗滑性能測(cè)試主要有擺式儀法和摩擦系數(shù)測(cè)試車法.擺式儀法測(cè)試操作簡(jiǎn)單，但屬于點(diǎn)測(cè)試，每次測(cè)試只能表征測(cè)試點(diǎn)的摩擦系數(shù)，大范圍測(cè)試效率低.摩擦系數(shù)測(cè)試車法自動(dòng)化程度高，測(cè)試效率高，適于大范圍測(cè)試.但此方法測(cè)試設(shè)備較大，不易攜帶，而且由于測(cè)試時(shí)需要設(shè)備速度較高，需要牽引車輛為其加速.因此，摩擦系數(shù)測(cè)試車法不適于戰(zhàn)時(shí)搶修道面的抗滑性能評(píng)估，擺式儀法可用于小范圍評(píng)估.

近些年，隨著智能手機(jī)性能的不斷提升，特別是內(nèi)置測(cè)量單元（inertial measurement unit，IMU）的性能提高，美國(guó)軍隊(duì)提出了一種基于減速原理和智能手機(jī)的道面抗滑性能評(píng)估方法，試驗(yàn)結(jié)果表明，相比專業(yè)的抗滑性能測(cè)試方法，此方法在準(zhǔn)確性和精度方面還存在一定的差距，但其與專業(yè)測(cè)試值間良好的相關(guān)性以及較高的可重復(fù)性都表明，此方法對(duì)于道面抗滑性能的應(yīng)急測(cè)試具有很好的應(yīng)用前景［23-24］.此方法不需要專用設(shè)備，僅需給手機(jī)安裝測(cè)試軟件即可使用，對(duì)測(cè)試車輛的需求也不高，比如美軍使用的悍馬或中國(guó)使用的勇士/猛士等，在擬測(cè)試場(chǎng)景都是常見的.此外，該方法操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)人員不需要很專業(yè)的培訓(xùn)即可開展測(cè)試和評(píng)估.利用智能手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器還可開展道面平整度測(cè)試和評(píng)價(jià)，做到依托1臺(tái)手機(jī)測(cè)試即得到道面抗滑性能和平整度評(píng)價(jià)結(jié)果，十分適于搶修道面的表面性能測(cè)試.

3.2 平整度測(cè)試

目前，機(jī)場(chǎng)道面平整度測(cè)試主要采用三米直尺法和激光平整度儀法.三米直尺法適于小范圍測(cè)試，比如彈坑尺寸不大以及修復(fù)道面同周邊完好道面錯(cuò)臺(tái).激光平整度儀法適于大范圍長(zhǎng)距離的測(cè)試，但需要專業(yè)設(shè)備，測(cè)試時(shí)還需要承載車輛配合，因此，并不適于搶修機(jī)場(chǎng)道面.

當(dāng)?shù)烂娌黄綍r(shí)，飛機(jī)或車輛運(yùn)行時(shí)必然會(huì)有振動(dòng)產(chǎn)生，此時(shí)其豎向加速度會(huì)產(chǎn)生變化，且變化幅度與鋪面不平整度相關(guān).因此，在公路領(lǐng)域有學(xué)者提出了一種利用智能手機(jī)測(cè)試路面不平整度的思路，雖然在車輛運(yùn)行速度、車輛類別、手機(jī)類型、采樣頻率和數(shù)據(jù)處理等方面存在著一些問題，但研究結(jié)果表明此方法具有可行性，在鋪面平整度的快速測(cè)試評(píng)估中應(yīng)用前景廣闊［25-26］.

3.3 對(duì)比分析

由于具有明確的應(yīng)急屬性，機(jī)場(chǎng)道面表面特性測(cè)試目前成熟的方法中，摩擦系數(shù)測(cè)試車法和激光平整度儀法不適于搶修道面測(cè)試.擺式儀法和三米直尺法用于小范圍測(cè)試尚可，用于大范圍長(zhǎng)距離測(cè)試時(shí)效率低.盡管還存在一些技術(shù)問題，但基于智能手機(jī)內(nèi)置加速度傳感器的測(cè)試方法同時(shí)具有測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)易通用、操作簡(jiǎn)單、配合設(shè)備易得和測(cè)試效率高的優(yōu)點(diǎn).因此，下一步應(yīng)在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)裝備制式車輛和智能手機(jī)實(shí)際情況，編寫測(cè)試軟件，針對(duì)搶修道面開展表面特性試驗(yàn)，建立基于智能手機(jī)的道面表面特性測(cè)試方法.

4 結(jié)論

通過對(duì)機(jī)場(chǎng)道面搶修中修復(fù)范圍確定、結(jié)構(gòu)承載力測(cè)試和道面表面特性測(cè)試等關(guān)鍵步驟測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比分析，可得:

1）修復(fù)范圍確定方面，目測(cè)法具有測(cè)試過程繁瑣、誤差可能性大和所需人力多等缺點(diǎn)；商用激光水平儀和激光掃平儀法雖能一定程度解決上述問題，但也具有無(wú)法快速精確確定高程偏差的缺點(diǎn).更優(yōu)的方法是定制強(qiáng)光下15 m 內(nèi)光線清晰可見的激光器，同時(shí)集成激光測(cè)距儀，可簡(jiǎn)單快速地獲得彈坑隆起范圍、彈坑直徑及深度等多種參數(shù)信息.

2）修復(fù)道面結(jié)構(gòu)承載力測(cè)試方面，HWD和飛機(jī)荷載模擬加載車法用于研究中最終承載力驗(yàn)證，不適于搶修過程中測(cè)試.雖然具有成果及數(shù)據(jù)豐碩的優(yōu)點(diǎn)，但DCP 測(cè)試CBR 存在測(cè)試過程不夠簡(jiǎn)單和測(cè)試結(jié)果需進(jìn)一步計(jì)算等缺點(diǎn).更優(yōu)的方法是采用LWD 進(jìn)行道面回填層結(jié)構(gòu)承載力測(cè)試，并以飛機(jī)荷載模擬加載車通行試驗(yàn)，建立飛機(jī)可通行次數(shù)與道面結(jié)構(gòu)層LWD 指標(biāo)間的關(guān)系，以此指導(dǎo)搶修中采用LWD控制搶修質(zhì)量.

3）修復(fù)道面表面特性測(cè)試方面，摩擦系數(shù)測(cè)試車法和激光平整度儀法不適于搶修道面測(cè)試，擺式儀法可用于小范圍抗滑性能測(cè)試，三米直尺法可用于小范圍及修復(fù)道面與完好道面間的錯(cuò)臺(tái)測(cè)試.大范圍測(cè)試更優(yōu)的方法是開發(fā)基于智能手機(jī)的抗滑性能和平整度聯(lián)合測(cè)試方法，后續(xù)需重點(diǎn)需解決測(cè)試軟件、車輛適配和數(shù)據(jù)處理（測(cè)試數(shù)據(jù)同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系）等方面的問題.