机场水泥混凝土道面评价报告Word下载.docx
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同时新建站坪长80m,宽76.5m,在站坪周围设置1.5m宽的道肩;
该扩建工程于2018年7月完成施工。
图1.1-1候机楼和跑道1.2项目范围本次道面检测评估包括机场飞行区跑道、联络道和停机坪所有道面检测内容,跑道全长1500米,宽30米,联络道长184.5m,宽15m,停机坪长80m,宽76.5m。
机场平面示意图如图1.2-1所示。
图1.2-1机场平面示意图1.3主要工作本项目主要包括以下内容:
表1.3-1本项目主要工作内容分项工作名称主要工作内容1、基础资料调研
(1)道面结构设计资料
(2)改扩建历史(3)机场近期、中期及远期规划2、道面损坏状况调查与评价
(1)道面分区
(2)现场调查(3)损坏分类统计及分析(4)PCI计算及等级评定3、道面结构性能测试与评价
(1)水泥混凝土道面钻芯及取样
(2)道面结构层有效厚度计算(3)劈裂试验弯拉强度计算(4)FWD弯沉测试(5)道面结构参数反演(6)道面板接缝传荷能力计算评价(7)道面板底脱空评价(8)道面承载能力评定(ACN-PCN法)4、道面功能性测试与评价
(1)道面高程测量
(2)道面平整度测试(3)道面排水坡度计算及评价(4)国际平整度指数计算及等级评价(5)抗滑性能评价(构造深度)5、结论
(1)综合结论6、形成完整检测报告
(1)编写机场道面测试与评价报告1.4项目实施流程根据主要工作内容,按照统筹方法完成各项工作,总体技术思路如图所示。
图1.4-1技术流程图1.5检测及评价依据本方案设计严格遵守下列规范标准进行:
1民用机场道面现场测试规程(MH/T5110-2015),中国民用航空局,2015年1月;
2民用机场道面评价管理技术规范(MH/T5024-2009),中国民用航空局,2009年9月;
3民用机场飞行区技术标准(MH5001-2013),中国民用航空总局,2013年8月;
4国际民用航空公约附件十四机场,国际民航组织(ICAO),2009年7月;
5民用机场飞行区场道工程质量检验评定标准(MH5007-2017)6民用机场水泥混凝土道面设计规范(MH5004-2010);
7公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTGE30-2005)交通部;
8民用机场水泥混凝土面层施工技术规范(MH5006-2015),2015年12月;
9国家、行业的其他有关规范、标准。
第二章第二章实施方案设计实施方案设计机场测试与评估工作的主要流程为资料调研区域划分现场测试报告编写四个步骤。
其中重点环节为道面现场测试,主要工作内容包括道面状况调查及评价、道面结构性能测试与评定及道面功能性能测试三个大块。
本章将着重介绍机场资料调研的重点、初步区域划分方案、现场测试工作的测试方法及注意事项。
具体实施过程及实施方法总结如下:
拟通过资料调查,掌握道面和评价相关资料,并预测航空交通量;
通过目测法进行道面损坏状况调查;
通过现场钻芯和劈裂抗拉试验确定道面弯拉强度;
通过FWD测试接缝的弯沉比传递系数LTE及板底脱空状况,并确定道面强度等级;
以激光平整度测试法检测道面平整度;
以高程法测量道面排水坡度;
以构造深度作为指标进行道面抗滑性能测试;
以雨后目测法确定道面积水点数及排水设施性能。
2.1资料调研及道面分区资料调研及道面分区2.1.1资料调研资料调研道面基础资料调查是道面评价中重要步骤,机场道面基础资料能够准确反映机场道面的各项使用性能发展变化的过程,既是道面损坏成因机理分析的基础,同时又是道面性状评价的依据,因而十分重要。
与本次道面检测、评价有关的机场基础数据主要有以下几项:
1、道面修建历史道面维护、修理和改建的历史,不同修建时期的道面结构、范围、增设的设施等,并应反映上一次修建时,所选用的设计机型(荷载等级)。
2、飞机交通和重复荷载的特性及组成机场航空交通量、主要机型组合以及使用频率等。
特别注意近年来机型组成的变化以及起降架次或使用频率的发展。
3、场区工程地质、水文地质及气候条件包括场区内地下水位,区域降雨情况,土基处治方式,设计参数等。
4、场道结构特征及相关参数道面的原始结构,包括道面结构层厚度、各层材料类型,力学参数等。
详细数据如表2.1-1所示,跑道结构示意图如图2.1-1所示。
表2.1-1机场各区域道面结构位置道面结构面层基层垫层跑道24cm水泥混凝土,2cm厚细粒式沥青混凝土,原18cm道面/联络道25cm水泥混凝土20cm水泥稳定碎石级配碎石停机坪25cm水泥混凝土20cm水泥稳定碎石级配碎石图2.1-1跑道道面结构层2.1.2区域划分区域划分为了便于道面基础资料、调查评价结果以及道面维护活动的实施及资料管理,依据MH/T5024-2009民用机场道面评价管理技术规范的相关规定,项目按照“部位区域单元”三个层次进行道面分区工作。
1、部位划分机场区域划分时,将跑道划分为一个部位,部位名称以部位英文名称大写首字母代替(R跑道,T联络道,P停机坪)。
2、区域划分根据道面区域划分原则,以道面结构、荷载等级等因素为依据。
由于机场设计的跑道厚度一致,可划分为一个区域,即:
R-1区(跑道全长度1500m)。
联络道的道面结构无明显差异,将联络道整体划分为1个区域,为T-1。
停机坪划分时以一个停机坪作为一个区域,本机场有一个通用机坪,划分为P-1。
3、单元划分通过对机场初步调查,跑道道面板块面积为(43.75)m2(纵向乘以横向),每个调查矩形单元面积为480m2(32块水泥板),沿跑道横向每4块板,跑道纵向每8块板划分为一个单元。
联络道道面板块面积为(4.53.75)m2,两端不规则区域宜先将主要区域按矩形划分,剩余的不规则区域作为特殊单元进行划分,但应满足单元面积要求。
停机坪道面板块面积为(4.54)m2,按照4乘5的板块要求划分为一个单元。
根据机场跑道、联络道及停机坪尺寸和面积,将其划分单元数量如下表2.1-2所示。
表2.1-2机场道面分区列表区域名称板块数(按规则板折算)道面结构单元数位置说明R-13000隔离式水泥砼94跑道全长(1500m长)T-1164单层水泥砼7联络道(184.5m15m)P-1340单层水泥砼16停机坪(80m76.5m)划分示意图如下图2.1-2所示。
图2.1-2机场跑道、联络道和停机坪单元划分4、单元编号原则单元编号宜采用分段形式,各字段应有明确意义。
如X-M-N三段式,其中X为道面部位编号,M为道面区域编号(多为数字),N为道面单元编号(多为数字),例R-1-1表示跑道第一区域第一个单元。
2.2道面状况调查与评价道面状况调查与评价2.2.1道面损坏调查方法道面损坏调查方法1、调查方式及调查方法本次调查决定采取全面调查的方式,对跑道的混凝土面板逐块进行损坏状况统计。
调查方法为人工目测法,即调查人员沿调查方向目视判别板块存在的各类问题,并借助简单的仪器和工具判定损坏程度,调查结果记录在“道面损坏状况调查记录表”上,必要时拍摄照片作为附件。
2、调查内容包括:
机场为民用机场,民航机场评定规范共细分为15种损坏类型。
(1)道面损坏类型(15种损坏类型)面层断裂类:
纵向、横向和斜向裂缝,角隅断裂,破碎板或交叉裂缝;
竖向变形类:
沉陷或错台;
接缝类:
胀裂,填缝料损坏,接缝破碎,唧泥和板底脱空;
表层类:
耐久性裂缝,收缩裂缝,坑洞,起皮、龟裂和细微裂纹,板角剥落;
修补类:
小补丁(修补面积小于0.5m2),大补丁(修补面积大于0.5m2)和开挖补块。
(2)各类损坏的程度如裂缝长度和宽度、修补(补丁)四周剥落的程度、填缝损坏等。
各种损坏可按相应的标准区分为轻微(L)、中等(M)和严重(H)3个程度等级(个别损坏类型不分等级)。
(3)调查单元内各类损坏的损坏量各种损坏类型参照民用机场道面评价管理技术规范根据损坏特征与成因进行分类,并按损坏程度(如裂缝宽度、高差等)进行分级。
损坏程度和损坏量可用目测和步测来估算,并借助卷尺等简单的仪器和工具来判定。
调查时记录以下信息:
调查日期、调查人员、单元编号、板块尺寸(水泥混凝土道面)、损坏类型、损坏程度、损坏量等,见表。
表2.2-1水泥混凝土道面损坏状况调查现场记录单调查区域调查单元板块数量面积(m2)日期气候条件损坏类型1、纵向、横向和斜向裂缝;
2、角隅断裂;
3、破碎板或交叉裂缝。
4、沉陷或错台。
5、胀裂;
6、填封料损坏;
7、接缝破碎;
8、唧泥和板底脱空。
9、耐久性裂缝;
10、收缩裂缝;
11、坑洞;
12、起皮、龟裂和细微裂纹13、板角剥落。
14、小补丁;
15、大补丁和开挖补块。
程度L-轻M-中H-重N-不分等级行编号列编号损坏类型损坏程度损坏量长度(m)面积(m2)数量2.2.2道面损坏结果处理及评价方法道面损坏结果处理及评价方法1、对调查结果中主要的损坏类型及损坏分布进行统计分析。
2、采用通过自编程序进行各部位、区域、单元道面状况指数PCI的计算。
确定道面PCI的主要流程为:
道面状况调查各类型损坏密度计算损坏对应折减扣分值计算计算道面单元最大折减值计算道面单元PCI计算区域PCI计算部位PCI值。
3、在充分掌握机场道面损坏状况的基础上,采用民用机场道面评价管理技术规范中相关标准,对道面损坏状况等级进行评价。
4、综合分析道面损坏调查数据,统计确定道面的主导损坏类型,为道面损坏综合处治提供依据。
2.3道面结构性能测试道面结构性能测试2.3.1FWD弯沉测试试验弯沉测试试验机场道面结构性能测试应采用落锤式弯沉仪(FallingWeightDeflectometer,FWD)等无损检测方法,本项目投入北京今谷神箭JGFWD-200型拖车式落锤式弯沉仪,最大荷载100KN,满足4D及以下机场最小荷载要求,布置7个位移传感器,满足最小5个传感器要求,测试区域应选择机场跑道道面中承受飞机轮载最大的区域。
对于水泥混凝土道面FWD测试位置包括板中、板边中点和板角三种位置,如图2.3-1所示,板边板中中点测试的传感器可按照图2.3-2的要求布设。
图2.3-1测点布置图2.3-2板边中点FWD弯沉传感器布设示意图沉测试可采用随机抽样的方法确定测试板块,抽样板块数量应满足如下公式的要求,也可按不少于板块总数的10%进行抽样。
式中:
n满足95%置信水平的最小抽样板块数量;
n0计算参数,取值为n0=216;
N板块总数。
对跑道、联络道和停机坪进行FWD测试时,测点应沿机场主要使用机型的两条轮迹线交替布置,测点纵向间距不大于50m,对于特殊位置可酌情增加测点;
对停机坪进行FWD测试时,测点宜按网格状布置,测点间距一般为50100m,特殊位置可酌情增加测点。
按照以上规范技术要求,结合机场飞行区情况,可按以下标准设计布点方式,测试位置如图2.3-2、图2.3-3、图2.4-4所示。
(1)对于跑道,取两条轮迹线上板块的板中和板边中点和板角进行FWD测试,1500m长度的跑道,每48m间距去测试弯沉,每板9个测点,共计540个测点。
需要注意,两幅跑道测点应交错布置。
图2.3-2跑道测点位置示意图
(2)对于联络道,取中轴线两侧板测试,间距48m,共计27个测点,两幅跑道测点应交错布置。
(3)对于停机坪,沿长宽方向间距40m选侧板,共计36点。
图2.3-3联络道、停机坪测点位置示意图2.3.2接缝传荷能力和板底脱空状态判断接缝传荷能力和板底脱空状态判断1.道面接缝荷载能力判定水泥混凝土道面接缝荷载能力以弯沉比传递系数LTE为主要指标,LTE通过落锤式弯沉仪(FWD)测得的7个位移传感器读取弯沉结果,根据板边中点跨缝弯沉测量结果确定。
其定义为:
LTE弯沉比传递系数();
Dunload未受荷板距离接缝15cm位置处传感器的实测弯沉(um);
Dload受荷板距离接缝15cm位置处传感器的实测弯沉(um)。
在进行道面结构承载能力分析时,应力比传递系数可通过弯沉比传递系数按照下式进行计算。
LTE应力比传递系数();
测试承载板的当量正方形边长的一半,采用直径为30cm承载板时,=0.01329m;
道面结构的相对刚度半径(m)。
接缝弯沉比传荷系数的测点应根据道面部位、结构及测试目的而定,对于跑道等带状区域,测点应沿飞机主起落架的两条轮迹线交替布置。
2.道面板底脱空判定脱空的道面板在飞机荷载作用下会产生沉陷、错台、或断裂等,会显著增加道面荷载应力,道面结构承载力明显下降,缩短道面使用寿命,增大道面出现结构性损坏的几率,对飞机的安全运行极为不利。
目前道面板底脱空主要分为板边脱空和板角脱空,道面板底脱空类型及受力模式见图2.3-4。
图2.3-4板底脱空类型及脱空板受力模式示意图机场水泥混凝土道面板底脱空状况评价通过弯沉测试分析进行,采用FWD分别测试同一板块板中、板边中点和板角位置的弯沉(承载板中心点弯沉d0),并计算“板边中点弯沉板中弯沉”和“板角弯沉板中弯沉”2项弯沉比并依据民用机场道面评价管理技术规范,按照表2.3-1判定道面板底脱空状况。
表2.3-1水泥混凝土道面板底脱空状况判定标准评价指标板边中点弯沉板中弯沉板角弯沉板中弯沉评价标准2.03.0除此之外,还可以根据通过弯沉比传递系数LTE判断,当接缝传荷能力评定为“差”时可判断为板底脱空,以及当接缝附近存在明显的唧泥、错台等现象时,也可判定为道面板底脱空。
2.3.3道面水泥混凝土弯拉强度道面水泥混凝土弯拉强度道面板水泥混凝土劈裂抗拉强度试验按照普通混凝土力学性能试验方法标准(GB50081-2002)及公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTGE30-2005)的相关要求进行。
具体的做法:
(1)将现场钻取的芯样进行尺寸测量,之后随机选择9个跑道区域内的芯样,3个联络道区域内的芯样、3个停机坪区域内的芯样进行加工。
加工时顶面应切除1cm,底面切除至试件高度为15cm,如道面厚度不足或芯样有缺陷,应加工成10.512.0cm高的试件,并满足平整度及垂直度要求。
(2)加工完成的芯样做劈裂抗拉强度试验,对于小于15cm的试件,劈裂抗拉强度应乘以修正系数1.3。
(3)判断水泥混凝土集料类型,选择相应公式进行劈裂强度与弯拉强度换算。
2.4道面功能性测试2.4.1平整度测试平整度测试道面平整度评价采用国际平整度指数(IRI)作为指标,本次投用北京中天恒宇科技生产的TY-B1012A型激光道路平整度检测系统,满足测量精度要求,测试区域为跑道轮迹带区域,民用机场道面现场测试规程轮迹线区域的参考位置见表2.4-1。
表2.4-1轮迹线参考位置机场主要运行机型C类D类E类F类距跑滑中心线距离m3453或6注:
对于水泥混凝土道面参考表中距离选择相应的板块国际平整度指数(IRI)通过激光平整度仪自动测试并计算,机场平整度测线应沿各区域的轮迹带各布置一条,其取值可参照C类及以下标准确定平整度测线和跑道中线的距离,取2m,如图2.4-1所示。
本次测试跑道和联络道各取两条测线,测线长度共计3.36km。
图2.4-1跑道平整度测试位置示意图2.4.2道面排水性能(坡度)检测道面排水性能(坡度)检测道面排水性能的检测主要包括道面排水坡度的测量、道面积水区域的数量和面积及道面排水设施状况。
其中,排水坡度的大小确定采用高程法,即通过测量各截面点的高程,计算点间高差,以高差与水平距离的商作为排水坡度值。
道面积水面积及排水设施性能通过雨后目测确定。
(1)高差测试方法高程的测设使用水准仪。
水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”,测量两点间的高差,从而由已知点的高程推算出未知点的高程。
(2)高程检测点布置横断面:
沿跑道方向每48m布置一横断检测剖面,共布置31剖面,每剖面检测3点高程,共检测高程93点,如图2.4-2所示。
采用水准仪进行测量时,测量精度等级采用二等精度的要求实施,单位为m,精确到0.001m。
图2.4-2跑道高程检测点位置示意图2.4.3道面抗滑性能测试与评价道面抗滑性能测试与评价道面抗滑性能可采用构造深度作为指标,针对跑道轮迹线布设测点,沿跑道两侧纵向间距40m/处布置,一点3次,三次距离间隔3m,共计76测点。
联络道共计8个测点。
停机坪按照40m乘40m方格网布置测点,共计4个测点,跑道测试位置如图2.4-3所示。
图2.4-3跑道构造深度测试位置示意图道面构造深度宜采用铺砂法,按民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范中的有关规定测定。
道面构造深度以测试区域内的算术平均值表示,必要时提供标准差和变异系数。
表2.4-2道面构造深度等级标准抗滑性能等级好中差构造深度/mm0.80.40.80.4第第3章章道面损坏状况调查与评价道面损坏状况调查与评价机场道面的损坏状况主要表征道面表观损坏的基本情况,道面的表观损坏既反映了历史条件下道面结构的承载能力,也反映了道面结构对飞机荷载和各种环境因素的响应,并直接影响到道面的使用功能。
本项目道面损坏调查与评价采用民用机场道面评价管理技术规范中规定的PCI调查计算方法,其主要优点是:
(1)被国际上大多数机场采用,并且被国际民航组织所认可;
(2)涵盖了机场道面所有的损坏类型,根据机场实际情况总结出的损坏折减曲线与综合修正曲线可以较好地反映道面损坏情况及其对使用性能的影响;
(3)通过在国内多个机场的调查评价实践证明采用PCI作为评价指标可以比较准确、客观地反映道面损坏的实际情况。
本项目损坏状况调查采用目测法,调查范围为1条跑道、1条联络道、1处停机坪。
调查面积共约5.4万m2,总调查板块数3504余块,共计划分单元数117个。
3.1道面损坏描述道面损坏描述3.1.1道面损坏概况道面损坏概况本次调查结果表明,机场飞行区混凝土道面共计出现7种损坏类型,分别是:
角隅断裂、板角剥落、纵向、横向及斜向裂缝、坑洞、接缝破碎、沉陷或错台、大补丁。
典型损坏的现状照片如图3.1-1所示。
(a)角隅断裂(b)板角剥落(c)纵缝、横向和斜向裂缝(d)坑洞(e)大补丁(f)沉降或错台(g)中等接缝破碎(h)轻微接缝破碎图3.1-1道面典型破坏类型在整个飞行区道面中,各损坏类型出现的损坏程度、损坏量不同,表3.1-1分别以不区分损坏程度及区分损坏程度两种标准汇总了各种损坏类型出现的板块数量,图3.1-2则以条形图的形式对不区分损坏程度的各种损坏类型的损坏数量进行了简单的比较。
表3.1-1飞行区道面损坏的分类特征损坏类型发生损坏板块数不区分损坏程度区分损坏程度轻中重纵向、横向和斜向裂缝161420角隅断裂212100沉陷或错台1100接缝破碎464400640坑洞117(坑洞不区分损坏程度)板角剥落212100大补丁919100图3.1-2飞行区道面损坏的分类统计由上图容易得知飞行区场道发生概率最大的三项损坏是接缝破碎、坑洞和大补丁。
3.1.2道面主导损坏类型道面主导损坏类型在分析每个单元内各种损坏类型的密度及相应扣分值的基础上,以扣分值最高或扣分值次高但最为重要的损坏类型作为该单元的主导损坏类型,若有几种损坏类型的扣分值相近,则取其中对道面使用性能和飞机安全具有影响的损坏作为其主导损坏类型。
本次机场道面损坏调查单元主导损坏统计如下表3.1-2所示。
表3.1-2主导损坏类型分类统计序号损坏类型单元数占总单元比重()1纵向、横向和斜向裂缝(1L)43.42%2纵向、横向和斜向裂缝(1M)10.85%3角隅断裂1512.82%4接缝破碎(7L)4740.17%5接缝破碎(7M)1411.97%6坑洞1815.38%7大补丁和开挖补块1512.82%8未发生损坏的单元数32.56%由表3.1-2可以得知,发生损坏的道面单元其主导损坏类型为接缝破碎,其次是坑洞、大补丁和角隅断裂。
3.2道面损坏评价道面损坏评价3.2.1道面道面PCI计算计算道面上可能存在不同类型、不同程度和不同损坏量的损坏,需要有一项综合评价指标来反映每一个调查区域的道面损坏状况。
本项目采用国际民航组织推荐的“道面状况指数”(PCI)作为道面损坏状况等级的评定指标。
PCI值是道面可见损坏类型、密度和损坏程度的函数,范围介于0100之间,计算采用以下计算公式:
i,j分别为损坏类型(i=1,2,,n)和严重程度等级数(j=1,2,,m)。
DPijki类损坏类型、j级程度、k范围(损坏密度)的扣分值,由各损坏对应的扣分折减曲线确定。
W(DP,d)多种损坏的综合修正权函数,与累计折减值DP和折减次数d有关,由综合正修折减曲线确定。
通过计算,得出各调查单元的PCI值,详见附表一,按照民用机场道面评价管理技术规范(MH/T5024-2009)的规定,结合PCI值的大小对道面的损坏状况进行等级评定,其评定标准如表3.2-1所示。
表3.2-1道面损坏状
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