機(jī)場道路路面的設(shè)計要求

1、機(jī)場道路路面的設(shè)計要求分類:路面工程|標(biāo)簽:路面機(jī)場道面的表面要求現(xiàn)代飛機(jī)對機(jī)場道面的要求是不僅應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，而且還必需具有滿足飛機(jī)高速滑跑的通行性有，即跑道道面應(yīng)有合適的粗糙度（抗滑性）和良好的平整度。跑道道面只有同時滿足強(qiáng)度、粗糙度和平整度三方面技術(shù)指標(biāo)的要求，才能保障現(xiàn)代飛機(jī)的起飛、降落時的安全、舒適，才能延長飛機(jī)和道面的使用壽命。一個完整的機(jī)場道面設(shè)計應(yīng)包括上述三個方面的設(shè)計內(nèi)容，本間將地機(jī)場道面表面的粗糙度和平整度進(jìn)行討論。§4-1機(jī)場道面的防滑要求一、概述為了執(zhí)行作戰(zhàn)和訓(xùn)練任務(wù)，以及滿足不斷發(fā)民的航空事業(yè)的需要，都要求機(jī)場道面允許飛機(jī)在較惡劣的氣象條件下進(jìn)行起飛和著陸。

2、這樣，機(jī)輪與道面間有足夠的摩阻力，是防止飛機(jī)制動時打滑和方向失控的重要保證。此外，無論是高速噴氣式殲擊機(jī)，還是大質(zhì)量的轟炸機(jī)、大型客機(jī)，對飛機(jī)著陸時的操縱和制動的可靠性都有較高的要求。而這種可靠性在很大程度上取決于機(jī)輪與道面之間有無足夠的摩阻力。因此，機(jī)場道面的防滑問題就是飛機(jī)滑跑的安全問題。美國空軍武器試驗研究所的報告指出，美空軍由于飛機(jī)在有積水層的跑道上滑跑而發(fā)生的“水上飄滑”事故，在1973年一年內(nèi)就達(dá)20次。而航空和宇宙航行局的報告則指出，有35%的飛行事故是與道面的摩阻力不適當(dāng)有關(guān)。其中28%是發(fā)生在跑道有冰雪的情況下，有42%是在水導(dǎo)上滑跑的情況下發(fā)生的。在這兩種情況下道面的摩擦系

3、數(shù)可能都小于。其余30%的事故發(fā)生在濕跑道上，摩擦系數(shù)可能在之間。報告指出，飛機(jī)在濕跑道上滑跑，道面摩擦系數(shù)小于是危險的。表示機(jī)場道面抗滑性能的主要指標(biāo)有道面摩擦系數(shù)和道面粗糙度。影響輪胎與道面之間摩擦系數(shù)大小的因素很多，諸如飛機(jī)滑行速度、道面粗糙度、道面狀態(tài)（干燥、潮濕或被污染）、輪胎的構(gòu)成、胎面的花紋、輪胎磨損狀況、輪胎壓力、制動效率、制協(xié)扭矩和季節(jié)因素等。摩擦系數(shù)的測定方法和儀器有很多，目前，我國應(yīng)用較普遍的是擺式摩擦系數(shù)測定儀。該儀器是一種可攜帶的室內(nèi)儀器，其擺錘底面裝有輪胎面組成的滑塊，以一定高度自由下擺，經(jīng)潮濕道面時因摩擦而損失部分能量。由回擺高度可知損失能量的大小，根據(jù)功能原理確

4、定道面的抗滑性能，試驗條件大致相當(dāng)于以50km/h速度滑跑時的摩擦情況。測定道（路）面摩擦系數(shù)的方法很多，表4-1列出了一些國家采用的測定抗滑性的儀器。道面的粗糙度也稱為紋理深度，系指道面的表面構(gòu)造，包括宏觀構(gòu)造（粗紋理）和微觀構(gòu)造（細(xì)紋理）。粗紋理是指道面表面外露集料之間的平均深度，用填砂法測定；細(xì)紋理是指集料表面的粗糙度，用磨光值表示。道面表面的紋理構(gòu)造使道面表面雨天不會形成較厚的水膜，避免飛機(jī)滑跑時產(chǎn)生“水上飄滑”現(xiàn)象。在飛機(jī)滑跑速度不高時，道面表面的水來得及從滾動的機(jī)輪下排除，一部分水則被控制在集料表面的紋理之中。這時，輪胎同道面表面能保持有摩阻作用的接觸。細(xì)紋理地潮濕表面的抗滑起決定

5、的作用。當(dāng)滑跑速度較高時，粗紋理對道面抗滑起決定作用。其功能是提供通路，使道面表面的水能從高速滾協(xié)的機(jī)輪下迅速排除，從而避免形成水臘，使輪胎仍有同道面保持接觸；而細(xì)紋理提供的低速抗滑效能在高速滑跑條件下仍能發(fā)揮作用。顯然，飛機(jī)滑跑速度越大，為迅速排除表面水，所需紋理深度越大。因此，在道面設(shè)計和施工時，應(yīng)當(dāng)有效發(fā)控制道面表面的紋理深度，以控制道面的摩阻力。各國測定道（路）面抗滑性的儀器表4-1二、水泥混凝土道面防滑要求水泥混凝土道面的表面均有35mm左右的水泥砂漿層，由水泥石和砂粒構(gòu)成。其表面的紋理形成許多微凸體，當(dāng)輪胎與其接觸時，發(fā)生在接觸面上的情形如圖4-1所示。在接觸面上產(chǎn)生的摩阻力，分別

6、由粘附作用和變形作用產(chǎn)生的兩個摩阻分力所組成。當(dāng)?shù)烂婀饣]有紋理）時，變形分力減??；當(dāng)?shù)烂鏉駶櫍ㄓ兴ぃ┗蛴衅渌橘|(zhì)（泥土等污染物）時，則粘附分力減小。所，增大道面的紋理深度或保持道面處于干燥潔凈狀態(tài)，都能有效地增大水泥混凝土道面的摩擦系數(shù)。水泥混凝土道面的摩擦系數(shù)與紋理深度的關(guān)系，如圖4-2所示。圖中的136個測點是根據(jù)9個機(jī)場的跑道現(xiàn)場測試值繪制的。縱坐標(biāo)是道面濕潤狀態(tài)下的擺式摩擦系數(shù)測試值（U）,橫坐標(biāo)是用填砂法測定的地應(yīng)點的表面紋理深度(Hmm)?？梢钥闯觯容^密集的點有一趨勢，即隨著道面紋理深度的增加道面摩擦系數(shù)也隨之增大。變化的規(guī)律可用一直線來表示。圖中測點離散的原因主要是測試時

7、風(fēng)速、溫度、道面上的水膜厚度和污染程度，以及填砂攤鋪的均勻程度等因素所致。圖中所示的直線可用下式表示：式中H道面濕潤狀態(tài)下的摩擦系數(shù)；H填砂法測定的道面紋理深度(mm)。利用最小二乘法得到回歸方程的參數(shù)a、b,則式(4-1)變?yōu)椋核嗷炷恋烂嬖诟?、濕狀態(tài)下的摩擦系數(shù)隨速度的變化情況如圖4-3所示。干燥狀態(tài)下道面的摩擦系數(shù)隨速度的增加幾乎保持不變，而潮濕狀態(tài)下道面摩擦系數(shù)不信小于干燥狀態(tài)，而且隨速度的增大而迅速減小。因此，從防滑角度分析，在進(jìn)行道面設(shè)計時，要合理設(shè)計道面的縱橫坡度。通常，跑道應(yīng)采用雙面橫坡，坡度值應(yīng)適當(dāng)大于縱坡，以保證降水及時排除，不沿跑道縱向流淌而形成飛機(jī)水上滑跑的條件。為了

8、提高水泥混凝土道面的抗滑性能，通常采取表面處理措施，增大其紋理深度。按照實施處理的時機(jī)分為兩大類，一類是在新鋪筑道面時采用的，在混凝土初凝后強(qiáng)度不高時進(jìn)行處理，如拉毛、拉槽、壓槽、裸石、嵌石等。另一類是在恢復(fù)舊道面的抗滑性有時采取的措施，如刻槽、打毛(噴砂、噴丸)、酸蝕、冷粘磨擦層等。各種抗滑處理措施的效果、費(fèi)用情況見表4-2。就處理效果而言，以拉毛拉槽組合法為最好，其次是嵌石法、拉槽法和裸石法。就費(fèi)用情況比較，以拉槽法和拉毛拉槽組合法最為經(jīng)濟(jì)。機(jī)場道面多采用拉槽法，嵌石法和裸石法不適合機(jī)場道面，因裸露的石料容易脫落，打壞飛機(jī)蒙皮和發(fā)動機(jī)，影響飛行安全。水泥混凝土路面各種抗滑處理措施比較表表4

9、-2用刻槽法改善舊水泥混凝土道面的抗滑性能效果明顯，國外在機(jī)場道面和高速公路上應(yīng)用較多?？滩鄣纳疃葹?4mm。槽的間距為1021mm，可以是等間距，也可以采用隨機(jī)間距，1980年首都機(jī)場用刻槽法改善了跑道的抗滑性能，其費(fèi)用為元/m。軍用機(jī)場水泥混凝土道面設(shè)計規(guī)范(GJB1278-91)中地道面粗糙度用平均紋理深度表示。用填砂法量測的道面平均紋理深度應(yīng)滿足下列要求：跑道為0.65mm；滑行道和停機(jī)坪為0.40mm。國際民航組織規(guī)定機(jī)場道面表面平均紋理深度為1.2mm，地摩擦系數(shù)沒有具體規(guī)定，我國民航按此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。三、瀝青混凝土道面防滑要求同水泥混凝土道面一樣，瀝青混凝土道面也采用摩擦系數(shù)和紋理深

10、度表示其抗滑性能。摩擦系數(shù)用擺式儀測定，紋理深度用填砂法測定，在水泥混凝土道面中，作為膠結(jié)料的水泥硬化后形成的水泥石具有較高的抗磨耗能力，而瀝青作為粘結(jié)劑在施工成型后的道面中其抗磨耗能力較水泥石要低得多，因此，影響瀝青道面抗滑性能的主要因素是石料的性質(zhì)、顆粒級配、瀝青質(zhì)量和用量、施工質(zhì)量等。1、石料的性質(zhì)石料的磨耗值是評價石料抵抗摩擦、撞擊和剪切等綜合作用性能的指標(biāo)，石料的壓碎值是評價其在受壓情況下破碎性能的指標(biāo)。瀝青道面中的骨料是承擔(dān)機(jī)輪荷載的主要骨架，為保持瀝青道面表面抗滑性能的耐久性，必須對石料的磨耗值、壓碎值和磨光值提出要求。同時，石料與瀝青的粘附性能好壞將影響表面石料的穩(wěn)定性，因此，

11、應(yīng)對石料與瀝青的粘附性作出規(guī)定。研究和實際觀測表明，選用耐磨石料是提高瀝青面層抗滑性能的根本措施，安山巖、玄武巖和輝緣巖的抗滑性比石灰?guī)r要好，若石料來源有困難，大量選用耐磨骨料會增大工程造價，則可采用設(shè)置抗滑表層的辦法，面層石料可適當(dāng)降低要求，而保證抗滑表層石料的質(zhì)量。機(jī)場瀝青道面對集料的要求，見第十一章表11-8。表4-3為江蘇100多個料場石料磨光值的試驗結(jié)果，由表中數(shù)據(jù)可知，在我國分布廣泛的石灰?guī)r的磨光值較低，不能滿足表11-8的要求，其余石料都可以應(yīng)用，但對酸性石料，拌和前應(yīng)進(jìn)行堿化處理或摻加瀝青抗剝落劑，以提高其與瀝青的粘附性2、顆料級配瀝青道面表面的宏觀構(gòu)造指表面石料間的孔隙，用紋

12、理深度表示。圖4-4所示為各種表面紋理情況下濕摩擦系數(shù)隨速度提高而變化的關(guān)系，顯然，粗糙的表面在速度較高的機(jī)場瀝青道面的抗滑標(biāo)準(zhǔn)，中國民航按國際民航的規(guī)定執(zhí)行（平均紋理深度為1.2mm），這個規(guī)定沒有區(qū)別道面類型，對瀝青道面似乎偏于嚴(yán)格。目前，我國尚未制定軍用機(jī)場瀝青道面抗滑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，1990年5月，對正在使用的四個機(jī)場瀝青道面的抗滑性能進(jìn)行了測定。用擺式儀測定摩擦系數(shù)，用填砂法測定紋理深度，結(jié)果示于表4-6、4-7。由表列數(shù)據(jù)可見，擺值大于45的點，四個機(jī)場都在90%以上，而平均紋理深度都在0.3mm左右，通過與飛行員座談，他們都認(rèn)為四個機(jī)場的抗滑性能可以滿足使用要求，尚未發(fā)生因抗滑能力不足

13、而使飛機(jī)沖擊跑道的事故，因此，參照國際民航的規(guī)定和我國瀝青路面抗滑標(biāo)準(zhǔn)，建議軍用機(jī)場瀝青道面的摩擦系數(shù)竣工驗收擺式儀測定值不低于52，紋理深度不低于0.8mm；而在使用中擺值不得低于45,紋理深度不得低于0.3mm。機(jī)場瀝青道面紋理深度測試結(jié)果表4-6機(jī)場瀝青道面擺式儀測試結(jié)果表4-6§4-2機(jī)場道面的平整度要求一、概述機(jī)場道面表面的平整度是表征道面表面特性的一個重要指標(biāo)，所謂道面平整度是指道面的表面對于理想平面的偏差，它對飛機(jī)在滑行中的動力性能、行駛質(zhì)量和道面承受的動力荷載三者的數(shù)值特征起著決定性的作用。無論是人為的或自然因素引起的道面上較大的隆起或凹陷，例如彈坑或由不均勻凍脹產(chǎn)生

14、的道面突然隆起，均稱之為障礙。障礙對機(jī)場道面而言是絕對不允許的，它不屬于道面平整度的范疇。實踐表明，機(jī)場道面不可能是一個理想的平面，機(jī)場道面的不平整度主要由下列諸因素引起：首先是道面固有的不平整度，例如，道面設(shè)計中的縱向變坡、施工中道面板在接縫處允許的鄰板高差和達(dá)不到設(shè)計高程的偏差等，即使這些偏差都在設(shè)計和施工規(guī)范規(guī)定的允許范圍內(nèi)，它們對道面不平整度的影響也是不容忽視的。其次是道面在使用過程中由于受到荷載和自然因素的長期反復(fù)作用的影響，產(chǎn)生的新的不平整度，或使固有的不平整度，或使固有的不平整度增大，例如，由于飛機(jī)荷載的重復(fù)作用使道面在垂直方向產(chǎn)生的塑性累積變形；由于地下水位變化引起土基和基層的

15、不均勻沉陷；由于冰凍引起的道面鼓脹；由于溫度應(yīng)力引起的道面板的翹曲、抬高；由于道面表層的磨耗、剝落、腐蝕、擁包形成的表面缺損等。道面的平整度影響飛機(jī)滑跑的穩(wěn)定性和舒適性。飛機(jī)滑過道面的不平整處將產(chǎn)生沖擊和振動。隨著道面平整度的變壞和惡化，不僅影響乘客的舒適、貨物的完好，而且還會影響飛行員操縱飛機(jī)和判讀儀表，引起機(jī)件的磨損，危及飛行安全。某機(jī)場跑道由于平整度惡化曾發(fā)生飛機(jī)空整管因振動過大而折斷。道面平整度的表示方法很多，可歸納為以下幾種：1、用一定區(qū)間內(nèi)的間隙表示；2、用跑道道面的實際高程表示（好用道面的縱剖面表示）；3、用讀取標(biāo)準(zhǔn)線和實際道面上的高差值表示；4、用飛機(jī)在跑道上滑跑時的飛機(jī)的加速

16、度振動速度響應(yīng)表示；5、用跑道高程的功率頻譜密度函數(shù)表示；6、用標(biāo)準(zhǔn)線和道面表面各點間連接之交角值表示。以上六種方法中，前三種是我們比較熟悉的，其它幾種方法在我國尚未廣泛使用。用一定區(qū)間內(nèi)的間隙來表示道面的平整度，就是我們常用的直尺法。其測量工具是直尺，直尺有無支腳直尺和有支腳直尺（或稱滾協(xié)直尺或滑動直規(guī)）,直尺的長度除3m外，尚有4m和5m尺，我國機(jī)場和公路上都采用無支腳3m長直尺。用跑道道面的實際高程表示和用道面高程的功率頻譜密度函數(shù)表示平整度的方法，通常采用的量測儀器是水準(zhǔn)儀、塔尺和卷尺，近年來已研制出新的量測儀器，在測試高程等數(shù)據(jù)的同時還有描繪出道面的縱斷面，60年代開始用強(qiáng)光源作準(zhǔn)直

17、，并利用電位計、跟隨輪、水平伺服系統(tǒng)、光電敏感元件、數(shù)字編碼器和磁帶系統(tǒng)等量測手段，進(jìn)入80年代又用激光作準(zhǔn)直，經(jīng)數(shù)字存貯示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，可進(jìn)行現(xiàn)場斷面顯示和現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理，并能將測得的數(shù)據(jù)存儲供以后分析。用飛機(jī)在跑道上滑跑的振動和加速度響應(yīng)表示，這是測試和研究道面平整度地飛機(jī)影響的最直接方法。測試儀器包括壓力計、加速度計、位移傳感器等，所這些儀器安裝在飛機(jī)的重心、駕駛艙和起落架等相應(yīng)部位，選定各種不同平整度的跑道以不同的速度滑跑、起飛和降落進(jìn)行測試。各種測試儀器自動記錄數(shù)據(jù)后再進(jìn)行分析整理，或?qū)⒏鞣N測試數(shù)據(jù)直接輸入微機(jī)進(jìn)行整理和存儲。這項測試工作必須由空勤、機(jī)務(wù)、指揮

18、和測試人員協(xié)同配合才能完成，開支是很昂貴的。美國航空和航天局、美國空軍與美軍工程兵夭特韋斯試驗站進(jìn)行過這項測試。以標(biāo)準(zhǔn)線和實際道面上的差值表示平整度的方法，采用平整度儀進(jìn)行測試，平整度儀的種類很多，應(yīng)用普遍，在國外有美國加州公路局和密執(zhí)安大學(xué)合作研制的縱斷面測繪儀；英國道路研究室垢驗平儀(RRL)等。我國近幾年研制的路面平整度測試儀有：西安公路研究所研制，中國船舶工業(yè)總公司東風(fēng)儀表廠生產(chǎn)的型平整度儀，上海市政管理處研制的L0LP丫-3型平整度電測儀，江蘇沐陽公路工程儀器石生產(chǎn)的P-1路面測平儀等。上述設(shè)備的基準(zhǔn)長度均為3m，都有進(jìn)行連續(xù)的路面平整度測量。其中XLPY-D型平整度儀被交通部推選為

19、貫徹我國瀝青路面養(yǎng)護(hù)、施工及驗收的標(biāo)準(zhǔn)儀器。它的主要技術(shù)性能及參數(shù)如下：1、外形尺寸：伸長時4031mmX800mmX760mm,縮短時2036mmX800mmX760mm?？傎|(zhì)量為280kg。2、可自動測定、打算、找印均方差值。取樣間距0.1m。3、由人工輸入可自動打印測試段長度。4、自動運(yùn)算并打印測試段的單向累計值，測試段縱斷面曲線與基準(zhǔn)線間的圖形面積。5、自動測定并打印正負(fù)超差值，計算并打印測試速度。6、自動繪制測試段斷面圖，豎向比例1：1，水平比例1：200。7、工作環(huán)境溫度040°C，測試速度W6km/h,牽引方式為人力拉動或汽車低速牽引，最小轉(zhuǎn)彎半徑為5m。以標(biāo)準(zhǔn)線和道面

20、表面各點間連線的交角表示平整度的方法，其測試儀器有美國AASH0的坡度驗平儀和HL0E驗平儀。我國長春汽車研究所研制的斜率式雙跡路面計也屬此類儀器。這類儀器的測量速度在1060km/h之間。二、水泥混凝土道面平整度要求為了滿足飛機(jī)的使用要求，地水泥混凝土道面不平整度允許值的上限。軍用機(jī)場水泥混凝土道面設(shè)計規(guī)范(GJB1278-91)和軍用機(jī)場場道工程施工及驗收規(guī)范(GJB1112-91)規(guī)定如下：1、3m直尺與道面之間的間隙值不大于3mm。每500m檢查二塊板，在板中垂直于板邊交叉量2尺，在兩對角線各量2尺，取各尺間隙最大值的平均值。2、鄰板高差允許值?？v縫處為3mm，橫縫處為2mm。脹縫每50m檢查1點，橫縫每10條檢查一條，每條檢查12點。3、每塊板的實際高程與設(shè)計高程偏差，