揭秘机场水泥混凝土道面基础不均匀变形的危害及处置方法[城市道桥与防洪]

2 0 1 5 年 4月第 4期 城 市道桥 与防洪 道路交通3 3 3 基础不 均匀 变形 的预 防 我 国现行 的机场道面设计规 范对基础 的基本 要求是稳定 密实 可 以为道面结构提供均匀稳定 的支承 然而在现实 中发 现 基础出现不均匀变形 是无法避免 的 可以做到的只是 限定不均匀变形 的量 制定标准 的原则有两点 1 考虑基 础不 均匀 变形 引起 的道面结 构 附 加应力 在道面设计年 限内 道面结构在飞机荷载 和温度荷载的综合作用下不发生疲劳破 坏 2 基础 不均匀 变形 不致 于引起 面层坡 度不 满足规 范的要求 进而保证 道面排水和运行安全 的需要 要限定不均匀变形 的量 首先要提 出能够反 映不 均匀变形的衡量指标 目前 国内外 以常用 最 大沉降量来作为指标 最大沉降量最为直观 容易 监测 便 于施工控制 和工后监测 但是 最大沉 降 量仅仅 反映 了基础变形 的绝对值 没能表征基 础 变形 的形态及空间分布 另一个衡量指标 差异沉 降量 体现了 不均匀 的思想 差异沉降量越大 对道 面结构的不利影响越严重 但差异沉 降量 是 指基础的最大沉降量和最小沉降量的差值 它不 考虑这 两点之 间 的距 离和其 它点 的变 形情况 没 有真实反映 不均匀 的分布特征 本文通过大量 的工程现场观测表 明 采用最大沉 降量和沉降 曲 线半波长平方的比值 6 IT叩 能较为科学地表征基 础不 均匀变形的状态 民航对跑道 滑行道和停机坪等不同部位道 面的坡度要求并不相 同 因此需要对 不 同部位设 定 不 同的标准 作者会 进一 步对此 开展研究 以 6 rH 为指 标 建立 不 同等 级机场 不 同部位道 面 基础的设计标准 为 民航场道设计 和施 工提供技 术依 据 4 基础不均匀变形的处置 基础属于隐蔽工程 目前 尚缺 乏快速 高效 的 检测 手段 一般都是等到基础问题较为严重 反映 到道面上层结构时才会被 注意 当面层 因为基础 问题而 出现错 台 排水不畅等 问题时 可采用 的处 理手段 十分有限 根据我 国机场工程经验 主要有 两种手段 加铺 和注浆 1 加铺 加铺是一种 治表不治本 的方法 即在现有 问 题 面层上加铺一定厚度 的新面层 最 常用的是柔 性加铺 加铺后道面表观会大为改观 在较长 时间 内道面恢复较好的使用性能 但基础的问题仍没 有解决 一段时间后 还会再次反映到新加铺 面层 如反射裂缝 沉陷 隆起 等病 害 根 据对 我 国近十 条加铺道面的跟踪观测 新加铺 道面会在 1 2 a 内开始出现反射裂缝 防反 做得越好 施工质量 控制和加铺混合料设计越好 反射裂缝 出现时间 会越晚 但从长远来看 出现反射裂缝是必然的 常用 的 防反 措施 有土工格 栅 土工布 应用 吸收层等 但实际工程应用效果都不是非常理想 近年来通过引进 国外设备和技术 出现了一 种新 的 防反 措施 同步橡 胶沥青 碎石 封层技术 美 国应用表 明 橡胶沥青碎石封层作 为应力吸收 层 可延缓反射裂缝达 1 5 a以上 6 1 同步橡胶沥青 碎石封层技术在公路行业 已有较多应用 但 在机 场应用仍很少 需要进一步推广 2 注浆 注浆理论 上可 以消除基础 问题 通过低压渗 透注浆 可 以用水泥浆液挤 出 置换基 础内的泥 土 可以有效缓解基础 问题的进一步发展 华东某 机场跑道基础损坏严重 现场钻取的芯样表 明 基 础与下层土基混合在一起 见图 4 为有效处置基 础病害 机场采用注浆对基础进行处置 通过 HWD检测表 明 注浆后基础强度 和均匀性有 了显 著提高 图 4 基 础 芯 样 照 片 由于基础注浆属 于隐蔽 工程 机场道 面基础 上层 的结构高度近 1 m 施工质量和效果评价较为 困难 施工变异性很大 这也是注浆处置方法的一 大难点 以上 两种是 常用 的处置 方法 可单独应 用 两 者结合使用效果会更好 但工程造价较高 决策者 可根据实际工程情况选择合适 的处置方法 5 结语 1 结合机场 自身特点 分析 了机场道 面基础 出现不 均匀变形 的 3个主要 成因 分别 为 荷载压 密变形 冻融作用和周边施工影响 2 从 功能性影 响 结 构性影响两个方 面分析 下转第 4 9页 2 0 1 5 年 4月第 4期 城 市道桥 与 防洪 桥梁结构4 9 不同轴线下抗倾覆稳定性系数计算的结果不同 并且这 种差异随桥梁曲率半径的加大而减小 通 过对此类存 在多条倾 覆轴线的曲线梁桥 的倾覆验 算可知 选取轴线 2利用式 1 验算 出的抗倾覆稳 定系数较小 即为结构的最 不利的倾覆轴线 有限 元计算结果与文中理论解析推导的结论相符 即 曲率半径较小 联端外侧支座连线以外有其他支 座的 曲线梁桥 应 当选取跨 中相邻两 支座的连线 作为最不利情况下的倾覆轴线进行结构抗倾覆验 算 3 结 语 本文以等跨布置的连续梁桥为例 以理论推 导和有限元计算分析了联端双支承 中间独柱支 承的直线和曲线梁桥倾覆轴线的选取 结合征求 意见稿中给出的结构抗倾覆验算公式 在支座无 支座反力 现 的情况下 得 出以下结论 1 对 于联端 外侧两 支座连 线 以外无 其他支 座 的直线 梁桥 和曲率半 径较大的 曲线梁桥 应选 取联端外侧支座 的连线作 为最不利倾覆轴线 2 对于联 端外 侧两 支座连 线 以外有其 他支 座的小半径曲线梁桥 应选取跨 中相邻两支座的 连线作为其最不利倾覆轴线 另外 公路钢筋混凝 土及 预应力混凝土桥涵 设计规范 J T G D 6 2 征求意见稿 4 1 9 条补充的倾 覆轴线选取示意 图为联端 内侧支座与跨 中支座的 连线 其倾 覆轴线选取与本文得出的结论有偏 差 希望广大工作者对关于独柱墩支承连续 梁桥结 构 的倾覆轴线进行更深的探讨 参 考文献 1 谢智敏 曹卫力 弯梁桥常见 问题分析 J 1 广西交通科技 2 0 0 3 2 8 2 5 0 5 2 2 何 维利 独 柱支 承 的曲线 梁桥设 计 I J J 北 京建 筑工 程学 院学 报 2 0 1 l f 5 5 1 5 3 3 王积 鑫 王 占飞 李帼 昌 独 柱墩小 半 径弯 桥的抗 倾覆 稳定 性 分 析 J 1 城市建设理论研究 电子版 2 0 1 2 2 8 4 1 李盼到 张京 王美 独柱支承梁式桥倾覆稳定性验算方法研究 J 1 世界桥梁 2 0 1 2 4 0 6 5 2 5 6 5 赵 丽颖 独柱墩弯桥抗倾覆计算 与翘fi b J 低温建筑技 术 2 0 1 3 6 51 5 4 6 周瀛 独柱 式 曲线梁 桥稳 定性 分析 J I 交通 标准 化 2 0 1 2 1 2 7 7 8 0 7 姜爱 国 杨 志 独柱 墩 曲线 梁桥 倾覆 轴线 研究 世 界桥 梁 2 0 1 3 4 1 4 5 8 6 1 8 周子杰 阮欣 石雪飞 梁桥横向稳定验算 中倾覆轴的选取 J j 重 庆交通大学学报 自然科学版 2 0 1 3 3 2 5 9 0 7 9 1 0 I 9 孙立刚 连续箱梁抗倾覆稳定性分析 J 北方交通 2 0 1 3 5 6 8 71 1 O 公路 钢筋 混凝土及 预 应力 混凝 土桥涵 设计 规范 J T G D 6 2 征 求 意见稿 s 女 t 女 女 女 女 女 s o 上接 第 3 3页 了基础 出现不均匀变形对道面性 能的影响 P r o c e e d i n g s H R B 1 9 2 5 5 9 0 1 1 2 3 从设计角度提出了预防基础 出现不均匀 变形的方法 结合工程经验 提出了以6 做为 衡量基础不均匀性 的评价指标 4 提出了机场道面出现基础不均匀变形后 的处置方法 面层加铺和基础注浆 参考文 献 1 MH 5 0 0 4 2 0 0 9 民用机场 水泥混凝 土道 面设计规 范 s 2 We s t e r g a a r d H M C o mp u t a t i o n o f S t r e s s s i n C o n c r e t e R o a d s J J 3 C h o u Y u T R i g i d p a v e m e n t d e s i g n f o r r o a d s a n d s t r e e t s e l a s t i c l a y e r e d me t h o d I A P r o c e e d i n g s 4 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e O 13 C o n c r e t e P a v e me n t D e s i g n a n R e h a b i l i t a t i o n C P u r d u e U n i v e r s i t y 1 9 8 9 4 P e e k R B D e e p e x c a v a t i o n a n d t u n n e l i n g i n s o f t g r o u n d S t a t e o f t h e A r t R e P o r t A P r o c 7 t h I n t C o n f o n s o i l Me c h a n i c s a n d F o u n d a t i o n E n g i n e e r i n g C Me x i e o C i t y 1 9 6 9 5 MH 5 0 0 1 2 0 0 6 民用 机场飞 行区技 术标 准 s 6 王旭 东 李美 江 路凯 冀 等 橡 胶 沥青及 混 凝土 应用 成套 技 术 M 北 京 人 民交通 出版社 2 0 0 8