郭健

华设设计集团北京民航设计研究院有限公司 北京 101312

机场跑道道面承担航空器起飞、着陆和滑行，是机场飞行区重要的基础设施，对跑道道面进行定期检查并对其状况进行定期监测，旨在避免和清除可能会损伤航空器或影响航空器系统工作的任何外来物碎片。然而，由于航空器荷载过大或道面基础不稳定等因素将导致道面产生沉降，形成的沉降区域一方面使旅客和驾驶员感到不舒适，另有一方面存在导致航空器可能出现结构性损坏的风险。因此，如何对机场飞行区道面沉降区域进行检测分析以及提供处理方法，对于保证机场飞行区运行安全，具有十分重要的积极意义。

1 沉降区道面概况

西北某机场地处内陆高平原地区，地貌形态类型为倾斜平原、丘陵台地、河套、水库等，多条河沟弯曲穿过飞行区。勘察发现该地区地表为风积形成的细砂层，其下为第四系山前冲、洪积形成的角砾、粉土，并且地下水埋藏较深。机场飞行区等级为3C，跑道长2400m，宽45m，其中跑道沉降区域约长500m（距跑道14端1560 ～ 2060m）位于原河道沟换填区域，如图1所示。现场调查发现，此区域道面目前已出现中度裂缝、沉降与错台等结构性病害，如图2所示。

图1 跑道沉降区道面板高程图

图2 跑道沉降区道面结构性病害

2 道面检测与分析

为了全面掌握机场跑道沉降区道面综合情况，进而为后续道面养护决策提供数据支持，对沉降区道面进行了道面损坏状况调查、平整度检测、无损弯沉检测和道面探地雷达检测等工作。

2.1 道面损坏状况调查

根据现行《民用机场道面评价管理技术规范》（MH/T 5024-2019）要求，通过目视判别方法确定道面的损坏类型、损坏程度与损坏量，并通过道面损坏评定程序计算出所调查区域的道面PCI，以评定道面的损坏等级[1]，道面损坏标准共分为五个等级，如表1所示。

表1 道面损坏等级评定标准

对沉降区内全部道面板进行损坏状况调查，共布置调查单元63个，其中每个调查单元包含纵向6块道面板（约24m）和横向4块道面板（约15m），调查方向由14端至32端。跑道沉降区内道面损坏状况PCI值分布情况，如图3所示，跑道沉降区道面损坏状况较为严重，尤其是其轮迹带内道面损坏状况评价为“良”（PCI = 84）。沉降区道面主要以填缝料损坏、表面起皮龟裂和细微裂纹、接缝破碎、板角剥落、小补丁、轻微裂缝等功能性损坏为主。但是沉降区部分区域道面已出现中度裂缝、沉降与错台等结构性损坏，如图2所示。

图3 跑道沉降区道面PCI值分布图

2.2 平整度检测与分析

跑道沉降区道面平整度评价标准采用国际平整度指数（IRI）进行评价[2]，其中，平整度指数小于2.5评价为“优”，平整度指数小于3.5且大于2.5评价为“良”，平整度指数小于4.3且大于3.5评价为“中”。在跑道沉降区轮迹带区域内共布置两条平整度测线，测试方向：由14端至32端，两条测线平整度测试结果汇总，如表2所示。

表2 跑道沉降区道面平整度IRI值汇总表

跑道沉降区域内，中心线西侧第一幅板（R-S-W1测线）IRI均值为2.82m/km，其道面平整度评价为“良”；中心线东侧第二幅板（R-S-E2测线）IRI均值为2.81m/km，其道面平整度评价为“良”。其中，距跑道14端1500 ～1600m、1800 ～ 1900m和2000 ～ 2100m区段道面平整度相对较差，尤其是1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m区段轮迹带区域内中心线东侧道面（IRI值大于3.50），平整度评价为“中”，现场调查发现，上述区段道面存在明显的纵向横向和斜向裂缝、沉降或错台等结构性损坏。

2.3 无损弯沉检测与分析

重型落锤式弯沉测试设备（HWD）进行的弯沉测试可用于反演道基和道面各结构层模量，通过冲击劲度模量（ISM）表明该区域道面和基础的综合支撑能力，还可测定水泥混凝土道面接缝的传荷能力与脱空状况[3]。

图4 跑道沉降区道面弯沉测线ISM值分布图

跑道沉降区内轮迹带区域道面四条弯沉测线的ISM值纵向分布情况，如图4所示。跑道沉降区内，中心线两侧第一幅道面板ISM均值为889.5 kN/mm，其承载能力整体明显高于中心线两侧第二幅道面板（ISM均值为775.4kN/mm）。其中，跑道沉降区内中心线两侧第二幅道面板承载能力薄弱区主要集中于距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～2040m区段。

跑道沉降区道面板接缝传荷能力综合评价为“好”，同时，道面板整体未发现明显脱空，如图5所示。

图5 跑道沉降区弯沉测线传荷系数与脱空系数分布图

2.4 探地雷达检测与分析

探地雷达通过扫描道面结构层图像，可对道面结构层的层位划分、损坏识别与不均匀沉降等进行精准判定。其中，探地雷达可识别主要包括：水泥混凝土道面板底脱空情况，水泥混凝土道面传力杆、拉杆及钢筋网片布设异常的情况，沥青道面层间是否存留积水的情况，基层及道基是否存在较显著的不密实情况等道面隐性缺陷[4]。

图6 跑道沉降区部分道面测线雷达图像

由图6的雷达测试结果可以看出，沉降区部分道面的基层存在开裂区域，并且部分道面的土基出现不均匀变形区域。基层开裂和土基不均匀变形会破坏现有道面结构层的连续性与整体性，一方面将导致该区域道面承载能力下降[5]；另一方面可能会导致该区域道面板出现明显脱空，道面传荷能力下降，进而引起裂缝、角裂等结构性损坏的出现。

3 沉降区处理方法

通过对机场飞行区沉降区道面进行了损坏状况调查、平整度检测、无损弯沉检测和道面探地雷达检测等项目，主要得到如下结论和建议。

3.1 总体结论

分析检测数据后发现，目前跑道沉降区道面存在中度裂缝、沉降与错台等结构性损坏；距跑道14端1500 ～ 1600m、2000 ～ 2100m区段轮迹带区域内中心线东侧道面平整度较差；距跑道14端1560 ～ 1720m、2020 ～ 2040m区段道面承载能力相对偏低；跑道沉降区道面基层普遍存在开裂，同时，部分区域土基存在不均匀变形。

3.2 处理方法

尽早对跑道沉降区域内出现的裂缝、错台等结构性损坏进行专项处治，以防止沉降区道面结构性损坏进一步发展，保障运行安全。

结合跑道沉降区原地形地貌分析以及本次雷达测试结果，跑道沉降区可能是由其原河道填方区基础不均匀沉降而引发的，建议机场管理部门尽快开展关于跑道沉降区道面专项整治工作，主要包括两个方面的工作：

（1）对跑道沉降区道面板进行定期（至少半年一次）沉降监测，高程测量结果显示沉降区最低点出现于1560 ～2060m区域，但其他区域道面板也存在轻微裂缝，因此建议沉降区监测范围扩大至1460 ～ 2160m范围。

（2）根据现有工程经验，跑道沉降区的处治方案主要包括：基础加固与水泥混凝土道面板更换等停航施工方案，以及沉降区沥青道面加铺或基础注浆抬升等不停航施工。建议机场管理部门结合自身发展规划，以确定最优处治方案，尽早开展跑道沉降区病害处治工程。