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机场场道施工新技术

一、四公司机场建设简介及获奖情况

四公司自1985年参建机场项目,包括陕西阎良机场、西安咸阳机场、济南遥墙机场、澳门国际机场、天津滨海国际机场、上海浦东国际机场、上海虹桥机场、首都国际机场改造、温州永强机场、江西瑶湖机场、黑龙江建三江机场、青岛新机场、哈尔滨太平机场、长春龙嘉机场、三亚凤凰机场、长沙黄花机场、乌鲁木齐国际机场、北京新机场等重点工程项目。累计施工机场混凝土道面面积达956万平方米,机场各种地基处理面积达630万平方米。 

澳门国际机场、上海浦东国际机场、北京首都国际机场和北京新机场已成为我公司机场建设的品牌工程而尤为引人注目。 

1、澳门国际机场场道工程 

澳门国际机场是我国第一座海上人工岛机场,也是澳门有史以来最大的建设项目,我公司承建了人工岛南侧31.8万平方米的机场场道工程,包括全长3360米、宽度60米的跑道和长1662米、宽44米的滑行道。

在跑道、滑行道的混凝土道面施工中,四公司成功引进了混凝土摊铺机、混凝土振动梁、混凝土道面刻纹机等先进设备,加快了工期,提高了质量、降低了成本,增加了效益。

澳门国际机场人工岛工程建设成套技术1999年获交通部科学进步一等奖、2001年获国家科学技术进步二等奖。

2002年,澳门国际机场人工岛场道获国家第二届詹天佑土木工程大奖。

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澳门国际机场场道工程

2、上海浦东国际机场工程

浦东国际机场位于上海浦东新区,是国家“九五”期间重点工程。1997年10月25日,举行全面开工仪式,时任中共中央总书记、国家主席的江泽民同志为工程奠基。 

“上海浦东国际机场工程建设与研究”项目,作为主要完成单位,获2000年上海科学技术进步奖一等奖。 

以上海浦东国际机场为依托的“高温多雨地区机场场道施工技术研究”在2017年公路工程科技创新成果评审中荣获三等奖。

(1)浦东国际机场一期工程 

包括一期飞行区跑道、滑行道场道工程南标段,一期停机坪工程,飞行区机坪、滑行道场道工程四标段,本工程主要包括道面结构工程,土方工程、排水工程、消防给水管道工程等;一期停机坪工程建筑面积380000平方米,混凝土浇注量150000立方米;飞行区机坪、滑行道场道工程四标段工程主要包括土方工程、排水工程、道面工程等。

2000年8月,上海浦东国际机场一期工程正式通过国家验收,我公司所承担的工程荣获“上海市政工程金奖”和“中国市政工程金杯奖”。

浦东国际机场专机坪工程是为迎接 “五国峰会”和2001年亚太经合组织国家领导人非正式会晤(APEC)在上海召开而建造的专用停机坪,被列为上海市当年十大重点工程中的头号工程,是一项具有国际政治意义的重大工程,也是代表国家形象的工程。工程内容主要包括土方工程、排水工程、二灰碎石基层、道面混凝土工程、消防供水管线工程、高杆灯基础工程、服务车道工程等。

(3)浦东国际机场东西向联络道工程

二期飞行区东西向联络道土方地基处理及机坪场道工程是为连接一期与二期主跑道而兴建的。机坪场道工程包括二灰碎石基层、混凝土面层、排水工程,道面总面积为120231平方米,施工二灰碎石124109平方米,排水沟2131米,消防给水管线1508米。 

二期飞行区东西向联络道土方地基处理及机坪场道工程获得中国市政工程金杯奖。二期工程中,公司承担了该工程四个实验段中的三个,为工程的进行提供了准确详实的数据。在浦东国际机场一二期施工中,四公司两次获得“上海市文明工地”称号,多次被评为“上海市重点工程实事立功优秀集体”。 

(4)浦东国际机场一三跑道道口对接工程 

一三道口对接工程位于机场1跑道与新建3跑道之间。施工位置距离跑道中心线最远处146m,并且需要穿过1跑道施工,属于真正意义上的不停航施工。 

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浦东国际机场工程

3、北京首都国际机场

2005年4月,我公司以丰富的机场建设业绩中标承建首都机场西区空侧应急改造—东跑道平行滑行道改造工程和北区道路桥梁(6.7号滑行桥)工程。

工程位于首都机场西区东跑道与专机坪、停机坪、候机楼之间。是我国目前不停航施工面积最大、安全管理最难、文明施工要求最高、政治影响最大的工程。 

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北京首都国际机场工程

4北京新机场

北京新机场项目是国家级重点工程,北京市“十二五”重大基础设施发展规划1号工程,民航“十二五”重点工程,是推进京津冀一体化发展,引领中国经济新常态,打造中国经济升级版的重要基础设施支持。新机场位于北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北省廊坊市广阳区之间,机场定位为大型国际航空枢纽,北京新机场被评为“新世界七大奇迹”之首。

我公司承建北京新机场飞行区场道工程FXQ-CD-003标段占地约174.4万平米(1260m×1377.5m),主要施工内容包括,飞行区西一、西二部分跑道及滑行道施工,场区土面区施工,5号下穿通道施工,飞行区排水工程施工,2#除雪备勤区(主要包括4个除雪车库、1个场务通勤车辆车库,2#除雪备勤楼共计6个房建工程)等施工内容,合同金额5.28亿元。 

在施工过程中我公司引进数字化施工设备,数字化监控技术在机场场道工程中的应用研究在2017年公路工程科技创新成果评审中荣获三等奖。

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北京新机场工程

二、 机场场道施工科技成果

1)变频排式振捣机在机场场道砼施工中的应用 

我国机场混凝土场道要求道面必须耐久性好、混凝土收缩性小,所以场道水泥混凝土一般采用干硬性混凝土。原先的人工振捣方式是分层振捣,上、下层混凝土需分层摊铺,期间存在冷缝差异,同时采用人工操作难以保证振捣充分、振捣均匀和不漏振。

高频振捣器具有激振力强、振捣密实、气泡少等优点,适宜于干硬性、塑性混凝土的振捣,使用高频振捣架后,可以一次性摊铺振捣,有效地提高混凝土振捣质量,提高混凝土的均匀性、整体性,同时大大加快了施工速度。

2)机场水泥混凝土道面施工技术 

机场场道施工是运用高频振捣仪对道面干硬性混凝土实施振捣保证混凝土的密实,并通过一系列的收面工艺使道面平整度、纹理深度等满足民航机场道面的使用要求。主要采取以下施工技术和工艺:

(1)用干硬性混凝土,在水泥用量很低的情况下得到很高的抗折强度; 

(2)采用自行式高频排式振捣仪振捣,有效保证混凝土既振捣密实又不过振; 

(3)采用5mm厚钢板冲压成型的模板,并且在模板之间增加夹板,解决锯缝和拆模时间上的冲突; 

(4)采用提浆厚度检测仪检测提浆厚度,控制表面提浆厚度,从而控制表面纹理深度。 

(5)混凝土整平、揉浆、找平、做面工艺: 

3)机场场道混凝土拉毛施工技术

采用混凝土道面结构的机场场道工程,要供飞机滑行使用,因此混凝土表面必须具有一定的粗糙度。拉毛工艺可以使道面表面形成深浅一致、粗细均匀的纹理,从而为其使用提供可靠的摩阻性。 

道面拉毛是在道面混凝土浇筑做面完混凝土初凝之前,使用特制的拉毛工具,在混凝土表面拖动,利用毛刷的自重在混凝土表面留下深浅一致、粗细均匀的纹路。 

4)机场道面刻槽施工技术 

为改善机场道面抗滑性能,即使在跑道有水的情况下,道面和飞机轮胎之间也能产生较大的擦阻力,防止飞机飘滑现象的产生,提高跑道全天侯保障飞机飞行能力,我们采用了道面刻槽施工技术。 

道面刻槽是利用专用机械刀具高速旋转,在混凝土表面施加摩擦力,使表面形成规则的、深度一致的刻痕,有利于增加道面的磨阻力,并且有助于道面的横向排水。 

5)机场场道不停航施工技术

禁区不停航施工是通过一定的技术措施,保证机场最低适航要求前提下不关闭机场(即正常运营)、在机场航空器运行安全控制区内进行地面施工。施工的同时要与助航灯光、运行保障、指挥中心等多个部门和单位密切协作,保证地下埋设10多种各类管线的正常使用。 

不停航施工具有“地下管线多,施工难度大、夜间施工多,劳动强度大、有效时间短,组织难度大、穿插施工多,协调工作多”等特点,在这样的情况下的施工,飞机往往距离施工人员只有几十米,一旦出现哪怕最细小的失误也会造成极严重的后果。因此,禁区不停航施工必须确保“空防安全、运行安全、管线安全、施工安全”,做到“万无一失”。 

6)机场道面扩缝倒角工艺

通过长期以来的总结发现,水泥混凝土道面接缝处一直是道面使用中出现损坏的高发部位。在浦东机场三跑道系统场道工程施工中率先在接缝形式方面进行了工艺改进,通过理论分析和工程试验,确定扩缝的形式采用先进的倒角施工方法,改变原接缝部位的受力状态,从而有效降低了接缝及边角部位的损坏概率。

水泥混凝土道面接缝采取倒角切缝形式,能有效地削减传统直角切缝引起的局部应力集中,对改善切缝位置混凝土的应力状态、减少接缝碎裂几率具有积极作用,但同时也增加了切缝施工难度。截至目前,我国民用机场水泥混凝土道面切缝均未采取新型的圆角或斜角形式,一方面,是缺乏相应的施工机具以及成熟的施工工艺;另一方面,新型倒角对道面使用性能的影响尚不明确,尤其是倒角后是否对影响道面的平整度和道面颠簸有所影响。这些均需要通过工程试验进行检验和验证。

7)机场混凝土道面嵌缝施工技术

上海浦东机场西货机坪(三标段)总建筑面积19万m2,嵌缝长度107477m,嵌缝宽度为0.6cm,厚度为4cm。根据技术要求嵌缝料顶面应当距混凝土道面3mm。 

与一般建筑工程相比较,机场道面嵌缝材料所处的环境更加恶劣,除了要经受风刮、雨淋、霜雪、冰冻、太阳暴晒等各种自然因素作用,还要在热胀冷缩、湿胀干缩等各种应力作用下产生较大的位移和变形。此外,飞机的高温尾流以及尾流中所含有的燃油的影响对嵌缝料的损坏也十分明显。嵌缝施工是保证嵌缝质量的一个关键。在经过多年的施工总结后,选用材料为“聚硫橡胶-环氧树脂”嵌缝料进行嵌缝施工。西货机坪工程通过对各个环节的有效控制,实行标准化施工,充分保障了嵌缝的内在和表观质量。工程中所采用的嵌缝材料、施工技术和工程质量在国内均已经处于领先水平。

8)高温多雨地区机场场道施工技术

我国南方夏季高温、多雨,也正是道面混凝土施工的黄金季节,高温多雨对道面的影响非常不利。干硬性混凝土,传统一般参考普通混凝土配合比试验规程,考虑因素较少,不能得出最优的配合比。

针对以上情况,通过分析确定主要因子,根据各因子的所有水平搭配选做部分试验,其最终提出的较好配合比不一定在做过的试验之中,这正是正交表的均衡分散性带来的一大优点;采用自行排式高频振捣仪对干硬性混凝土振捣进行一次性振捣;应用自主申请专利——混凝土表面拉毛毛刷进行纹理施工,使纹理深度达到设计要求,并形成表面均匀、直顺、深浅一致的纹理;改进防雨棚,适当增大宽度,并在四周悬挂竹帘,天气炎热时,竹帘收起,在施工时用于混凝土施工防晒,减少高温对施工的影响;下雨时,竹帘放下,用于防止雨水对新浇道面的影响。采用泡沫粘接方木的方法,防止雨水对新筑道面的冲刷,切实满足高温多雨地区机场场道的施工要求。

9)数字化监控技术在机场场道工程中的应用

针对地基处理工程中的强夯、压实施工进行数字化监控技术研究,以互联网技术为基础,借助现代测绘技术和电子信息技术,实现工程建设管理的数字化、可视化与智能化的集成。

强夯数字化监控系统,系统通过导入施工图纸,分别在车身和滑轮顶端安装GNSS设备,完成对强夯机身的和夯锤的在施工图纸中的定位;系统利用显示器上实现夯点排布与夯锤定位校准,从而代替传统的夯点布设工序;强夯数字化监控平台,数字化监控施工使用平台实施管控,利用数传设备,将强夯施工状态发送到平台转换为可视图像和文字信息,并将该信息进行统计分析和按照施工参数进行区别分类,通过颜色显示方法直观区分各个夯点施工质量情况,代替传统的旁站记录方式;可进行指定施工范围输出施工报告,输出参数包括施工车辆信息、经纬度、强夯施工时间、合格率、单点夯击次数、单点施工时间、夯击能、合格率等。

压实数字化监控系统,系统由车身搭载的GNSS接收机、数据传输电台,滚轮轴承上压实度传感器,以及操作室内的显示器构成。对于显示方式上,系统在碾压遍数和压实度实时反应上使用色阶图的方式,如8次碾压遍数,则使用由黄到绿8种颜色代表不同的碾压遍数,让操作手能够更直观的了解碾压情况,提高质量掌控能力。