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李永毅等： 某机场混凝土道面冻胀观测结果分析 1 4 9 某机场混凝土道面冻胀观测 结果分析 李永毅 ， 李忠友 ， 赵宏昌， 吴士斌 ， 孙凤彬 ( 中国航空港建设第l k r程总队． 沈阳1 1 0 0 2 1 ) 【 摘要】 季节性冻土地区道面冻胀是影响机场安全性和适用性的重要因素， 通过对东北地区某机场盖被 道面和新建道面高程变化的持续观测， 得到道面高程随时间和季节的变化程度， 揭示了冻胀现象对两种混凝土道 面的影响规律， 为机场道面工程设计和施工提供参考依据。 【 关键词】 机场道面； 混凝土； 冻胀； 观测 【 中图分类号】 T U 4 7 5 ． 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 — 0 1 4 9 — 0 2 季节 性冻 土地 区道 面 冻胀 损 坏对 机 场道 面 的安 全性和耐久性危害巨大 ， 是困扰我国机场建设的一个 重要 问题 。在 我 国东 北 、 西 北 等 土基 含水 量 较 高 区 域 ， 在气候变化时机场道面结构很容 易产生冻胀危 害 ， 不仅严重损坏道面结构， 而且严重影响飞机的正 常起降， 因而对季节性冻土地区道面冻胀问题进行深 入研究 具有重要的工程意义 。 翁兴中等 对戈壁滩地区无人工基础机场道面 的冻胀原因进行了分析， 提出了一套完整的道面冻胀 损坏的修补技术和方法。李 向群 。 依托吉林省科技 发展计划项 目《 水泥混凝土路面抗冻性研究》 ， 在对吉 林 省 内若干条水泥 混凝 土公路路 面 、 路基 病 害冻 害的 调查的基础上 ， 开展了季节性冻土地区水泥混凝土路 面病害机理分析和防治措施研究。宋珲 借助 A D I - N A程序， 以国道2 1 3线郎木寺至川主寺公路改建工程 为工程背景， 对季节性冻土路基稳定性进行 了研究。 陈志国等 通过对公路冻深和气象资料相关性的分 析， 在各国已有研究成果的基础上， 对公路路面抗冻 设计方法进行了研究。李强等 通过对某新建机场 建设及使用期间的冻胀量观测 ， 从定量的角度分析了 寒冷地区机场道面的冻胀。 当前对于机场道面冻胀问题 的研究主要集中在 冻胀机理和预防措施上 ， 但对机场道面冻胀随时间和 季节的变化规律 的现场观测还相对较少。本文依托 东北某机场改扩建工程 ， 对跑道盖被道面和跑道新建 道面在冬季 和夏季 的冻胀 进行 了观 测 ， 得 到了相 应 的 冻胀变化规律， 为季节性冻土地区机场道面工程设计 和施工提供参考依据。 1 工程概况 该机场位于辽宁省 中南部， 属于改扩建工程。机 场跑道道 面分盖被道面和新建道 面， 于 2 0 1 1 年 4月 动 工 ， 2 0 1 1年 8月竣工。盖被道面是指在原有道面上铺 设混凝土面层。新建道面按混合式垫层、 水泥稳定碎 石基层 和混 凝 土面 层 的结 构形 式 铺设 。根 据工 程 实 际， 选取两个有代表性的区域作为冻胀观测带， 分别 位于跑道盖被道面段和新建道面段。盖被道面观测 带在 P 12 + 2 9 2至 P 2+ 3 0 0和 N O+ 0 0 4至 N O一 0 2 5区段 范围内， 共 2 4个观测点。新建道面观测带在 P 0+2 9 2 至 P o + 3 0 0和 N O+ 0 o 4至 N O一 0 2 5区段范 围内 ， 共 2 4 个 观测点 。 2监测结果分析 通过对各观测点高程观测值的整理， 得到 N 0— 0 2 5至 N 0+ 0 0 4区段各观测点高程变化观测数据 ( 表 1 ) 。受冬季冻胀的影响， 2 0 1 2年 2月各观测点的高程 均有不 同程度 的上 升， 盖 被道面 高程升 高最 大值 1 8 m m， 新建道 面升 高高程最大值 2 6 m m， 由于盖被道 面 基础比较稳定， 冻胀作用明显弱于新建道面。 表 1 N O一 0 2 5至 N O+ 0 0 4区段 各观测点高程变化观测数据 观测点 盖被道面 新建道面 P 2+2 9 2 t 2+2 9 6 P 2+3 0 0 P o+2 9 2 P 0+2 9 6 P o+3 0 0 图 1给出了盖被道面 P 2+ 2 9 2 、 P 2+2 9 6和 P 2+ 3 0 0三处在 N O一 0 2 5至 N 0+ 0 0 4区段内高程变化量平 均值 随竣工 时间的变化 曲线。竣工后第一个 冬季 冬 施 质 量 通 病 1 5 0 低温建筑技术 2 0 1 4年第 1 0 期( 总第 1 9 6 期) ( 2 0 1 2 年 2月) 由于冻胀原因， 高程显著增加， 平均增 幅达到 1 0 ． 5 m m。竣工一年后( 2 0 1 2年 8月) ， 由于冻 胀的融化， 高程明显回落， 但冻胀作用的影响不能完 全消除， 道面高程仍比竣工时( 2 0 1 1年 8月) 有所上 升， 平均高程增幅 2 ． 2 ra m。竣工后第二个冬季( 2 0 1 2 年 2月) 冻胀作用相对减弱 ， 平均高程增幅4 ． 0 m m， 为 竣工后 第一 个 冬 季 的 3 8 ％。竣 工 二年 后 ( 2 0 1 2年 8 月) ， 道面高程增幅 1 ． 4 ra m。从图 1中可以看出， 道面 高程的增幅随竣工时间和季节呈波动回落的趋势。 1 2 目 1 0 鑫 s 6 餐 4 埋 2 O 0 5 l O 1 5 2 0 2 5 竣工时间／ 月 图 1盖被道面高程 变化量 图 2给出了新建道面 P 0+ 2 9 2 、 P 0+ 2 9 6和 P 0+ 3 0 0三处在 N 0 — 0 2 5至 N 0+ 0 0 4区段 内高程变化量平 均值随竣工时间的变化曲线。竣工后第一个冬季由 于冻胀原因， 各段道面高程显著增加， 但 由于地基尚 未稳定 ， 增加幅度差异较大， 平均增幅为 1 3 ． 3 m m。竣 工一年后平均高程增幅 2 ． 9 ra m， 竣工后第二个冬季平 均高程增幅2 ． 9 ra m ( 为竣工后第一个冬季的2 2 ％) ， 竣 工二整年后 ， 道面高程增幅 0 ． 5 m m， 道面高程增幅的 回落趋势与盖被道 面基本相同， 表明基础 已基本稳 定。与盖被道面相比， 新建道面各段高程变化量较为 离散不均， 这种不均匀的冻胀对跑道的危害更大。 1 2 l O 8 6 杈 4 器 z 0 0 5 l 0 l 5 2 0 2 5 竣工时间／ 月 图2 新建道面高程变化量 图3给出了盖被道面和新建道面高程变化随竣工 时间的变化 曲线 。从 图 中可 以看 出， 竣工后第 一个冬 季新建道面整体冻胀高度大于盖被道面， 表明稳定密 实的基础有助于减小冻胀 的影响。竣工后第二个冬 季新建道面的冻胀高度低于盖被道面， 表明道面高程 的变化不仅受冻胀的影响， 而且还与 自身沉降有关 ， 新建道面地基尚未稳定沉降量较大， 抵消了部分冻胀 作用。 1 4 目 1 2 l O 8 藿 46 2 0 竣工时间， 月 图3 新建道面和盖被道面高程变化规律曲线 3结 语 对东北某机场改扩建工程中， 跑道盖被道面和新 建道面竣工后 2 4个月内高程变化观测的结果分析， 得 到 以下结论 ： ( 1 ) 季节性冻土地区冻胀引起的机场道面高程 变化 明显 ， 特别是新建道面由于基础尚未稳定， 高程 变化尤为 明显 。 ( 2 ) 随着竣工时间的延长， 冻胀影响逐渐减弱， 盖被道面和新建道面在竣工后第二个冬季的高程增 幅仅为第一个冬季的3 8 ％和 2 2 ％。 ( 3 ) 新建道面地基受冻胀和沉降共同作用 明 显， 且各段高程变化量较为离散容易引起错 台、 断板 现象 的发 生。 参考文献 [ 1 ] 翁兴中， 赵文奇。 陈卫星， 王世智 ． 戈壁滩地区无人工基础机 场跑道冻胀损坏修补技术[ C ] ∥第四届国际道路和机场路面 技术大会论文集， 2 0 0 2 ， 2 1 ( 4 ) ： 2 4 — 2 6 ． [ 2 ] 李向群 ． 吉林省公路冻害原因分析及处理方法研究 [ D ] ． 长 春 ： 吉林 大学 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 宋珲 ．季节性冻土地区路基稳定性的数值分析[ D ] ． 重庆： 西 南交 通大学 ， 2 0 0 6 ． [ 4 ] 陈志国， 王哲人 ．季节性冻土地区公路路面抗冻设计方法 [ J ] ． 中国公路学报， 2 0 0 9 ， 2 2 ( 5 ) ： 3 4— 4 0 ． [ 5 ] 李强， 郭宽伟， 张文堂 ． 机场混凝土道面冻胀观测[ J ] ． 机场工 程 ， 2 0 l 2 ， ( 4) ： 2 7—2 9 ． [ 收稿日期】 2 0 1 4— 0 6— 1 6 [ 作者简介】 李永毅( 1 9 6 9一 ) ， 男， 辽宁辽中人， 高级工程师， 从事机场施工及材料方 面研究 。