某軍用機場平行公路損壞原因分析與整修方案

史保華，王漢偉，孫 濤

（1.空軍工程大學 工程學院，陜西 西安 710038；2.濟南軍區空軍后勤部機場營房處，山東 濟南 250000）

0 引 言

機場是一個綜合性的建筑群，它由飛行場地（跑道、滑行道和停機坪等）、飛行指揮調度系統、候機樓、各種庫區（油庫、航材庫和彈藥庫等）、導航系統以及生活區等構成，這些建筑群之間需要建造各種等級的道路，以保證正常的飛行或訓練活動［1］。在這些道路中，平行公路作用大，使用頻率高，因此，建設等級要求高，通常設計為軍用機場道路甲級，路面寬度為6m。軍用機場是保障航空兵作戰和訓練的基地，而民用機場是航空運輸中必不可少的地面保障設施，由于用途不同，軍用機場平行公路有其鮮明的特點。

軍用機場平行公路上通行的主要是為軍用飛機提供各種保障和服務的車輛，因此，平行公路使用的特點有兩個：一是機場關閉時，飛機不飛行，沒有車輛通行；二是機場開放時，飛機要飛行，有多種通行車輛（主要有加油、加電、供氧、加彈等各種保障車輛，一般最重車輛為加油車，滿荷載約為30t）。平行公路通常設計壽命為15～20年，多數為瀝青混凝土路面。目前，軍用機場部分道路面臨損壞和整修的問題，本文以某機場平行公路為例，對損壞原因進行分析，探討整修方案，對于解決軍用機場道路破損問題具有一定的意義。

1 某機場平行公路概況

某軍用機場始建于1993年9月，參考機場等級、飛機類型和保障運輸要求等因素，沒有按機場道路甲級修筑，寬度僅為4m，路面采用瀝青混凝土鋪筑（以下簡稱老路面）。由于飛機類型和保障模式的變化，為了滿足雙向通行的需要，2003年12月利用飛行間隙對該公路進行了拓寬改建，把公路等級提高到甲級。改建方法是在原公路西側全線加寬2m，把老路面拓寬到6m，并在原瀝青路面上加鋪2cm厚的瀝青砂。整條公路沒有設置排水邊溝，以路面的縱橫坡自然排水。

截至2012年初，該公路年久失修，路基及路面大面積破損，嚴重影響保障車輛通行。主要有兩種表現：一是在4m寬的老路面上多處出現龜裂、起皮、下陷等病害；二是擴建加寬2m的路面部分（以下簡稱拓寬部分），幾乎全部出現損壞，存在裂縫、翻漿、沉降、坑洼不平等病害。整個路面存在行車安全隱患，為確保運輸車輛正常通行，順利完成各種保障任務，需要對該公路進行整修改造。

2 損壞類型及原因分析

2.1 路面損壞類型調查

為了摸清公路現狀和破損實際情況，對其損壞原因進行深入分析，探討整修施工方案，軍區空軍后勤部機場管理處組織場站有關人員、地方及軍內公路方面的專家對整條公路現場進行了詳細調查，4m寬的老路面和2m寬的拓寬部分損壞類型明顯不同。具體情況如下。

（1）原來4m寬的老路面部分面積共計8 400 m2，整個路基還比較穩定，承載能力尚可，但瀝青路面破損嚴重，主要有網裂、龜裂、起皮、松散和坑槽等破損類型，各種破損面積合計3 940m2，占總面積的46.9%。

（2）新老路面接縫處有一條幾乎貫通的縱向裂縫，最窄處約0.1cm，最寬處2cm，裂縫處拓寬部分低于老路面，局部錯臺明顯。

（3）2m寬的拓寬部分面積共計4 200m2，路基沉陷與翻漿嚴重，土基含水量大，承載能力明顯不足，路面大面積破損，各種破損面積合計3 226m2，占總面積的76.8%。路面坑洼不平，雨天積水嚴重，部分路段嚴重下沉，最低處下沉6cm，平均下沉約有3cm。破損主要有沉陷、裂縫、龜裂和松散等。

2.2 道路結構層分析

為了深入分析公路的損壞原因，需要了解道路結構層的情況。首先查看了老路面的設計圖紙（拓寬部分沒有圖紙），然后在現場采用坑探的方法，在原4m寬的老路面上開挖2處探坑，深度為45cm；在拓寬部分路面上也開挖了2處探坑，深度為35 cm；接縫處開挖1處探坑，深度為40cm。分別對不同路面結構層進行了勘探調查，具體情況如下。

（1）老路面部分由于考慮通行車輛荷載較小，所以設計等級較低，沒有采用結合料穩定類作基層和墊層，對原土基碾壓處理密實后，鋪筑了砂找平層，在其上鋪筑3層瀝青混凝土層，瀝青層總厚度為12cm。道路結構層從下至上依次為：素土夯實、1cm砂找平層、5cm中粒式瀝青層、4cm細粒式瀝青層、3cm細粒式瀝青面層。2003年拓寬時統一加鋪了2cm砂粒式瀝青面層，如圖1左側所示。

（2）道路拓寬部分由于沒有考慮通行車輛荷載的大小，只對原土基碾壓處理密實后，在其上鋪筑兩層瀝青混凝土層，總厚度5cm，既沒有做墊層，也沒有做結合料穩定類基層。道路結構層從下至上依次為：素土壓實、3cm厚細粒式瀝青層、2cm厚砂粒式瀝青層，如圖1右側所示。

圖1 平行公路結構層組合

2.3 道路損壞原因分析

針對整條平行公路損壞類型，依據道路結構層組合情況，探討該公路損壞嚴重的原因，歸納起來主要包括以下幾個方面。

（1）氣候對路面使用不利，普通瀝青容易老化。該機場地處北方沿海，背陸面海，四季分明，春季風多雨少，升溫速度快，夏季炎熱多雨，溫度高濕度大，晚秋多干旱，降溫幅度大，冬季干冷，寒風頻吹，最低氣溫可達-14.7℃。這種夏熱冬冷、溫差大于60℃、風大多雨的氣候特點，對普通瀝青路面使用不利，加上瀝青鋪筑施工不是專業隊伍，質量控制不力，導致使用多年后瀝青面層嚴重老化，產生龜裂、松散和坑槽等破損。

（2）沒有排水邊溝，路面排水不暢，路基容易浸水。路面出現沉降后，道路兩側多處地勢比路面高，尤其是擴建部分路面更低，道路容易積水或積雪，路基長期浸水造成含水量大，土基酥軟，在汽車荷載作用下，道路受力變形，從而導致路基沉降，產生路面破裂、脫落和龜裂等破損。

（3）整條平行公路沒有基層和墊層，承載力不足。4m寬的老路面，雖然沒有基層和墊層，但經過約20年的行車對路基的碾壓作用，土基固結基本穩定；加之經過多年的養護，老路基還有一定的承載力。而拓寬部分因為經費受到限制，只是對素土進行碾壓處理，不但沒有做穩定類基層和墊層，而且瀝青面層也僅有5cm厚。由于拓寬時沒有考慮油車等重型車輛通行，承載力嚴重不足，造成了路基和路面的嚴重破壞。

（4）道路擴建拓寬時在冬季，瀝青混凝土面層施工質量沒有保證。2003年12月擴建時，該地區進入冬季，按《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）規定不能進行瀝青面層施工［2］。但是，為了完成訓練任務，滿足保障軍用飛機飛行的特殊需要，必須對道路進行拓寬。利用飛行間隙進行施工，大氣溫度低，大多都在零度以下，瀝青混合料攤鋪溫度損失快，碾壓溫度偏低，不易壓密實，瀝青面層的施工質量沒有保證，導致了瀝青路面裂縫、龜裂和松散等早期破壞。老路面蓋被層只有2cm，瀝青混合料層間結合效果較差，導致瀝青路面出現了起皮和脫落等破壞。

（5）拓寬處接縫沒有處理好，造成了貫通的縱向裂縫。該公路沿西側一邊加寬，接縫是薄弱部位，不易碾壓密實，其接縫采用平縫連接，沒有采取任何處理措施，由于老路基趨于基本穩定，新路基固結沒有完成，容易下沉變形。瀝青路面受到彎拉變形而出現裂縫，隨著時間的增長，裂縫不斷延長加寬，最終導致了貫通的縱向裂縫。

3 整修方案分析優化

3.1 整修方案

該公路通行的車輛有多種，最大車輛為油車，滿荷載近30t。針對該公路目前的現狀和破損類型，根據損壞原因分析結果，基于使用車輛的荷載大小，按照《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2006）［3］和《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41—2008）的規定與要求［4］，參考瀝青路面整修的有關資料［5-7］，并經專家討論分析，提出3種整修方案。

（1）方案一：全部翻建，基層采用二灰土，面層鋪筑瀝青混凝土。將6m寬內新老路面的瀝青混合料面層全部挖除，對原土基整平碾壓密實，鋪10～15cm厚砂礫找平層，新做一層20cm厚的二灰土基層，在其上鋪1cm厚的瀝青石子結合層，再鋪設5cm厚的AC-16中粒式瀝青混合料面層，結構層如圖2所示。按照《公路工程概算定額》（JTG／T B06-01—2007）［8］和當地一季度材料價格，為方案一編制預算，其材料費、人工費和機械費等直接工程費共計約179萬元。

圖2 方案一結構層組合

（2）方案二：全部翻建，基層采用冷再生料，面層鋪筑瀝青混凝土。將新老路面的瀝青面層及基礎采用銑刨機械全部打碎，按照試驗配合比摻入級配碎石、水泥、石灰等材料拌和均勻，分層碾壓密實，養護10～15d，即采用冷再生料作路面基層，在其上鋪1cm厚的瀝青石子結合層，再鋪設5cm厚AC-16中粒式瀝青混合料面層，結構層如圖3所示。方案二的材料費、人工費和機械費等直接工程費預算共計160萬元。

圖3 方案二結構層組合

（3）方案三：擴寬部分翻建，原路面修補后采用瀝青混凝土蓋被。對拓寬部分的2m路面，清除原瀝青面層及多余土方，將土基整平并碾壓密實，新做20cm厚二灰土基層，與老路面平面找平，其上噴灑乳化瀝青透層油；對4m寬的老路面損壞部分采取打補丁法修補后，噴灑乳化瀝青粘層油；新老路面接縫處鋪設玻璃纖維格柵一道，寬50cm。最后在6m寬的路面上整體鋪設5cm厚AC-16中粒式瀝青混合料面層，結構層如圖4所示。方案三的材料費、人工費和機械費等直接工程費預算共計144萬元。

圖4 方案三結構層組合

3.2 方案分析與優化

方案一的優點是采用傳統的做法，施工工藝成熟，道路施工的質量容易保證，可以徹底解決路基承載力不足的問題。缺點是不利于環保，挖除的瀝青等材料作為垃圾需要外運，原路面材料沒用充分利用，施工周期較長，機場需要關閉，對保障飛行訓練有影響，特別是投入經費在3個方案中最大。

方案二是把原路面的瀝青層作為路基材料充分利用，通過摻加碎石、水泥、石灰等材料拌和、整形、碾壓后，可以抬高舊路面，對整條公路的縱橫坡度進行調整，解決道路偏低與路面積水問題。其最大的優點是不但能解決破損問題，而且不產生建筑垃圾，減少環境污染，節約能源和資源，既降低了材料和人工費，又節省了運輸費。和方案一比較，施工周期較短，工程投資減少19萬元，但和方案三比較，施工周期較長，工程投資增加16萬元。

方案三的優點是保留老路面較完好部分，作為基礎使用，相比方案一節省部分基礎費用，投入經費最少，特別是可采取半幅施工，不影響道路使用，即機場不關閉，可一邊通行保障飛行，一邊施工，不影響飛行訓練任務。缺點是不容易保證施工質量，不能徹底解決路基承載力不足、路面低與排水不暢等問題。

綜合以上分析得出，方案二是比較優化的選擇，即對該平行公路全部翻建，采用冷再生料作基層，面層采用優質道路瀝青熱拌混凝土鋪筑。

4 結 語

該平行公路于2012年4月選擇方案二進行了整修，施工任務由山東某路橋工程公司承擔，在場站（部隊）嚴格監督下，施工單位精心組織，科學管理，加強檢查與控制，圓滿完成了任務。整修后的平行公路經過近一年的使用，質量良好，為部隊的飛行訓練提供了保障。