国内民用机场飞行区场道工程中的跑道、滑行道基层设计一般为半刚性水泥稳定类, 常规设计为上、下2层水泥稳定碎石。马尔代夫维拉纳国际机场改扩建工程现有机场岛地质及吹填陆域形成材料均为珊瑚砂砾, 项目充分考虑地理区域特征, 就地取材, 结合珊瑚砂的特性, 将场道底基层设计为7d无侧限抗压强度为2.5MPa的水泥稳定珊瑚砂, 并在项目中大面积应用, 对水泥稳定珊瑚砂底基层施工控制技术进行总结。

项目配置GNSS流动站2套 (一般称为RTK) , 用于现场点位测量、放样、复核等各项工作;主基站安装完成后, 结合流动站及安装完成的数字化系统对已埋设的控制点进行工地校准, 然后将校准文件导入机械数字化系统中, 从而保证施工数据的准确性。GNSS主基站及流动站如图1, 2所示。

保证土基层的施工质量 (即压实度、高程、平整度) 是控制水泥稳定珊瑚砂底基层施工质量的先决条件。

在水泥稳定珊瑚砂底基层施工前, 保证土基层DPT及CBR、干密度、道基反应模量各项指标验收合格, 满足设计要求。

水泥稳定珊瑚砂底基层施工时, 对土基层表面松散部位进行洒水碾压, 表面平整、密实、无杂物;运输车辆匀速行驶, 严禁急转弯、急刹车, 防止土基层表面遭到破坏。

水泥稳定层配合比设计按照JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》进行, 根据MH5014—2002《民用机场飞行区土 (石) 方与道面基础施工技术规范》确定生产配合比:水泥掺量6.0%、最大干密度1.740g/cm³、最佳含水率16.5%, 7d无侧限抗压强度≥2.5MPa。

在水泥稳定珊瑚砂正式大面积施工前需开展试验段施工, 验证混合料配合比设计是否符合7d无侧限抗压强度要求, 确定施工配合比;检验施工设备是否满足拌合、运输、摊铺、碾压的要求;检验施工组织、施工方法的可行性, 确定施工设备最佳组合方式;确定松铺系数、碾压遍数。

试验段施工后, 对其质量控制效果进行检查、测量, 编写施工总结, 为水泥稳定珊瑚砂大面积施工提供标准工艺与方法。

混合料采用厂拌法集中拌制, 正式拌制前, 应检测混合料级配、含水量、水泥用量等指标, 满足设计配合比要求。

水泥稳定珊瑚砂混合料含水量对平整度、强度、压实度有一定影响。如果含水量过大, 碾压时会出现弹软现象, 底基层表面容易出现波浪;如果含水量过小, 则不利于压实, 难以形成板体, 表面松散。所以在拌制混合料时, 应注意含水量的控制, 根据气温情况、拌合料运输距离等, 合理调整含水量, 以补偿后续运输、摊铺及碾压过程中的水分损失, 保证拌合料在碾压时接近最佳含水量。

针对气温较高或运输距离较远的情况, 运输车辆装载混合料时采用帆布覆盖, 防止水分损失过多、过快。

拌合前, 对拌合站设备进行调试, 设专人进行检查监督, 保证设备安全、稳定、连续运转, 保证供料的连续性。

施工前, 安排专人对施工设备进行调试、对施工车辆进行检修, 确保运转正常;自卸车按照规划路线到达现场后由专人指挥, 到场后分列两边, 前后相距10m左右;摊铺前须保证每台摊铺机前有3辆自卸车到达现场后再开始摊铺, 保证供料能力、运输能力与摊铺速度相匹配, 避免因停机待料影响水泥稳定珊瑚砂表面平整度。

采用多台摊铺机呈梯队前进方式进行摊铺, 接缝搭接长度为20～30cm, 前后相距5～10m, 摊铺速度维持在1.8～2.5m/min。

摊铺机加装PCS900系统 (paving control system) , 1套PCS900系统含2台高精度自动控制全站仪, 其中1台引导摊铺机行进, 1台用于摊铺虚铺面的高程检查, 并分别配置2台不同的棱镜。摊铺前, 将下承层高程、虚铺厚度输入设备;摊铺时, 通过棱镜-全站仪光学系统实时收集表面检查数据并反馈至摊铺机的控制系统, 使摊铺机在行进过程中不断微调熨平板, 达到实时修正高程的目的。

摊铺1～2m后, 立即采用Trimble仪器对松铺厚度进行检测、调整, 无误后继续摊铺。摊铺过程中每台摊铺机安排4名工人, 对接缝、表面坑洞及洒料等现象进行及时处理。

碾压分为初压、复压、终压3个阶段。初压时采用13t双钢轮压路机去静回振碾压1遍, 速度为1.5～2.0km/h;复压时采用22t单钢轮压路机振压2遍, 速度为2.0～2.5km/h, 胶轮压路机碾压2遍, 速度为3.0～3.5km/h;终压时采用13t双钢轮压路机静压1遍, 速度为2.5～3.0km/h。碾压时重叠1/3轮宽, 后轮超过两段的接缝处。

碾压过程中, 如果表面水分蒸发过快, 及时补洒少量水。压路机行驶中应慢起步缓刹车, 加、减振时先、后静压3～5m进行缓冲, 严禁压路机原地开振。为避免边部混合料向外推移、倾斜、塌边等, 第1遍碾压时离边缘预留30cm不压, 待中部大面积碾压稳定后, 再由压实面逐渐向外碾压, 分多次将边部压实。压路机复压第2遍后, 采用3m直尺随时检测平整度, 高处人工铲平, 低处采用细集料找平, 压实后表面平整, 无轮迹或隆起。

碾压过程中, 试验人员应对混合料含水量、配合比、压实度、平整度、高程、宽度、厚度进行现场检测, 确保成型后水泥稳定珊瑚砂各项技术指标符合要求。

压路机加装CCS900系统 (compaction control system) , 虚铺完毕后, 对摊铺面进行压实, 实时展示并记录碾压遍数, 利用CMV值指导施工, 有效降低碾压作业不合格率 (见图3, 4) 。

使用TBC专业软件生成虚铺表面及压实面数据, 对当天摊铺质量进行分析, 便于及时调整、控制。

1) 纵缝处理施工期间尽可能合理安排时间, 在全断面范围内一次性摊铺完毕, 不留纵缝。在需要设置时按以下要求控制:纵缝必须垂直相接, 人工将末端混合料修整整齐, 对纵缝进行碾压时, 边线内50cm采用双钢轮压路机增加振动碾压遍数达到碾压密实;然后用平地机将接缝处10～15cm混合料刮除;下次施工前, 四周清理干净, 接茬处涂刷水泥浆湿润, 再摊铺混合料、整型、碾压, 用3m直尺检测接缝处平整度, 不合格要及时修补。

2) 横缝处理保证材料充足、备用机械充足, 摊铺不中断, 确保横缝仅在工作段结束时设置。处理时, 摊铺机应驶离混合料末端, 人工将末端混合料修整整齐, 先采用双钢轮横向振动碾压2遍, 然后在纵向正常碾压, 直至碾压结束;最后用3m直尺检测端部平整度, 在平整度不符合要求处划出切割线, 人工切掉, 废料运出现场。上、下基层两层横缝间距≤1m。

混合料离析现象会导致底基层强度不均匀、表面不平整等问题, 所以应在出料、装料、运输、卸料、摊铺时注意混合料离析控制。

1) 出料时, 控制出料斗与运输车间的高度, 尽量减少放料时的高差;出料斗一次一放, 严禁“细水长流”现象的出现。

2) 装料时, 分别向运输车的前、后、中部分3处堆装, 发现有干湿不均、离析的混合料, 立即废弃。

3) 运输时, 按规划路线匀速行驶, 保持路况良好, 避免颠簸振动。

4) 卸料时, 将运输车厢大角度、快速升起, 使混合料整体下滑, 以避免大骨料向外侧滚动和堆积造成离析;运输车卸料完成后摊铺机不宜将料斗收起, 应始终保持料斗内存1/3的混合料, 使新卸料和料斗内1/3混合料重新混合, 在一定程度上减少混合料的离析。

每台摊铺机后设专人消除粗细集料离析现象, 对粗集料窝或粗集料带及坑洼采用新混合料换填。

碾压完后及时洒水, 在水泥稳定珊瑚砂底基层表面铺设塑料养护膜, 上覆土工布, 塑料养护膜间、土工布间搭接20cm, 不留空隙, 并用袋装珊瑚砂均匀压放, 防止被风吹起。

养护期间要封闭交通, 禁止洒水车以外的车辆通行, 洒水车行驶速度要控制在30km/h以内, 避免破坏底基层表面, 并安排专人随时检查, 发现养护膜吹起、吹翻等情况, 及时覆盖。

水泥稳定珊瑚砂施工应按MH5007—2017《民用机场飞行区场道工程质量检验评定标准》进行质量控制。

按每2 000m²≥6个的频率制作水泥稳定珊瑚砂压实度试件, 经标准养护6d, 浸水1d后进行7d无侧限抗压强度试验, 满足2.5MPa的强度要求, 合格率达100%。

按每2 000m²检测3处的频率采用灌砂法进行土的密度试验检测, 得出压实度, 满足≥97%的设计要求, 合格率达100%。

平整度、高程、宽度、厚度等也均满足规范要求。质量检测结果如表1所示。

水泥稳定珊瑚砂底基层施工质量既受土基施工质量影响, 也与全过程施工控制密切相关, 必须在土基施工, 水泥稳定珊瑚砂配合比设计, 混合料拌合、运输、摊铺、碾压及养生等各环节进行施工质量控制。

数字化施工技术的引用, 可以实时调整摊铺精度, 收集运输、摊铺、压实数据加以分析, 实现施工质量管理信息化, 为提高水泥稳定珊瑚砂底基层的施工质量精细化控制提供数据支持。

水泥稳定珊瑚砂底基层在本工程的成功应用与实施, 也为其他类似机场跑道建设提供借鉴与参考。