摘要:以北京新机场道面工程为依托，结合自融雪混凝土道面施工特点，对无机工质传染导管埋设，混凝土支模、搅拌、摊铺、振捣，以及冬季养护等施工技术进行了现场验证，研究成果可为后续机场道面自融雪技术推广应用提供支撑。
关键词:机场道面，混凝土，自融雪，施工技术
0引言
机场道面积雪会威胁飞机飞行安全，影响道面使用寿命，是机场常见运行灾害之一。传统机场道面融雪化冰方法主要包括人工、机械、化学等方式，如人工扫雪、撒氯盐融雪剂、航空发动机高温吹融，但这些方法或效率低、或危害道面、或成本巨大，都存在一定问题［1-3］。利用能源转换实现道面的自发热融雪技术是当前解决机场道面积雪的热点研究领域。北京新机场结合民航科技创新引导资金重大专项《自融雪加热道面建造工艺与配套装置关键技术研究》，首次在国内新机场道面进行大面积施工试验，对自融雪混凝土道面施工技术进行了深入研究，为后续机场道面自融雪技术推广应用提供有力支撑。
1工程概况
1．1基本情况。北京新机场位于永定河北岸，北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北廊坊市广阳区之间。本试验段位于货运停机坪，道面结构自上而下依次为42cm混凝土面层，40cm水泥稳定层，30cm山皮石垫层。试验段施工时间为2017年11月10日～2017年12月31日，白天0℃～7℃，夜间大部分时间都处在0℃以下。期间共完成热导管区域混凝土浇筑3660m2，非热导管区域混凝土浇筑942．5m2，浇筑混凝土总面积4602．5m2，浇筑混凝土总量1933．05m3，首次将导热管钻孔、安装、灌浆、混凝土浇筑等施工工序全面结合。
1．2原材料。混凝土原材料主要包括水泥、粗集料、细集料、水、添加剂。1)水泥:北京金隅水泥厂生产的P．O42．5普通硅酸盐水泥。2)粗集料:4．75mm～19mm，19mm～31．5mm两级配碎石。压碎指标、针片状含量、含泥量、碱活性均满足施工规范要求。3)细集料:水洗两遍的洁净河砂，细度模数3．0，为Ⅱ区中粗砂。4)水:饮用水:pH值7．7。5)外加剂:奈系混凝土引气减水剂。
1．3混凝土配合比。设计要求道面混凝土28d龄期抗折强度为5．0MPa，强度等级不低于C30的抗压强度要求，满足冻融循环250次要求。按设计要求和相关标准，经试验得到混凝土设计配合比:水泥330kg，细集料611kg，粗集料1425kg，水132kg，外加剂6．6kg，水灰比为0．40，砂率为0．30。实测混凝土试件容重2485kg/m3，7d抗折强度5．4MPa、抗压强度33．6MPa;28d抗折强度6．4MPa、抗压强度43．2MPa。
1．4自融雪技术原理。混凝土道面工程自融雪是在混凝土道面中埋设无机工质传热导管，其工作机理是利用热导管将地下土壤的热量传导给混凝土道面，在低温时能保障混凝土道面的温度高于0℃以上，遇有下雪天气，可以使飘落在混凝土道面板上的雪融化，从而防止道面积雪结冰。11月13日正式展开施工进行钻孔、安装热导管，11月21日浇筑第一条混凝土，随后进入正常施工程序，于12月19日完成最后一条混凝土浇筑，施工历时36d，完成热导管区域钻孔4729个，安装热导管4729根。
1．5施工重难点。1)钻孔:采用轨道冲击钻机，如图1所示。钻机配备了直径75mm的钻头，钻孔直径达到80mm，一次性成孔深度为11．5m，另配备一台基层破碎冲击钻机专用水泥碎石基层的冲击破碎，先于钻孔进行钻孔破碎基层，加快钻孔的速度。2)混凝土振捣:热导管平面布设横向间距30cm，距面层顶面最小距离为6．4cm，常规垂直排式振实机不能满足混凝土振捣技术要求。经现场实际操作验证，L型平行振实机和维特根P500摊铺机能够较好满足混凝土布料设计要求。
2施工工艺
2．1导热管钻孔下管。导热管钻孔下管在山皮石垫层、水泥稳定层施工完成后，混凝土面层施工前进行。1)在钻孔前先定点放线，测量确定钻孔位置。2)钻孔过程中，应注意钻孔深度控制在下管深度加0．5m，以避免沉渣对下管影响。3)钻孔后及时清理孔内残渣，并进行保护。4)下管时应保持管头清洁，防止杂物堵塞。5)为确保导热管周围有密实介质将地层热量传递给导热管，注浆必须密实，确保孔内空气全部排出孔外。6)为保证导热管系统安装完成后的稳定性，水泥稳定层以上热导管需要设置导热管支架固定，如图2所示。
2．2支模。面层模板支立工作在钻孔作业前进行，一是可以确定直线位置，钻孔机械行进时可以用模板作为参照;二是可以为导热管下管提供参照，保证热管至混凝土面层的距离。模板应架设牢固，高程误差不超2mm，模板与基础表面之间空隙用同标号砂浆填塞密实，混凝土浇筑前将模板内杂物清除干净，模板涂刷脱模剂。
2．3搅拌。混凝土搅拌应严格按照施工配合比及搅拌标准进行。1)水泥混凝土搅拌前，需测定砂石含水量，根据实际含水量调整施工配合比。2)搅拌时的投料顺序为:砂、水泥、碎石。进料后，边搅拌边加水，同时加入外加剂，搅拌时间不小于90s。3)施工开始及搅拌过程中按频率检验坍落度(维勃稠度)，混凝土拌和物均匀一致。4)混凝土采用15t自卸车运输，运输前先用水湿润车箱，停止后冲洗车厢，使混凝土运输能力与混凝土生产能力匹配。
2．4摊铺。混凝土摊铺前提前将仓格内清扫干净，检查导热管安装是否满足设计要求。本次试验段采用挖机和人工配合摊铺混凝土的方法，图3为摊铺作业。摊铺混凝土时仓格内已经安装热导管，导致自卸车无法直接进入仓格内，故采用大型挖掘机在自卸车上直接挖装混凝土摊铺至仓格内，模板及企口部位用铁锹反扣放一些细料，摊铺中严禁抛掷耙子，防止混凝土离析。
2．5振捣。本次试验段是采用我部自主研发的垂直排式振实机，如图4所示。在混凝土摊铺一段距离即进行垂直式振捣，首先在两热导管之间30cm处设定基准线，振实机行进到设定的基准线时将振捣棒插入，振捣30s时提起行进30cm到下一个标准基线继续重复上一个循环振捣，依次反复。改进型垂直排式振实机振捣时间以混凝土表面不再下沉，无气泡冒出为准，上下一次振捣时间约为30s，行进30cm到下一个振捣点定位需要20s左右，每30cm循环一次需要50s左右，行进速度为每分钟0．36m，相对于正常混凝土施工每分钟0．8m降效2倍左右。
2．6养护。混凝土面层整平、做面、拉毛切缝等施工工序与常规混凝土面层施工基本相同。由于试验段现场施工温度较低，已经进入冬季施工状态，为此采取了保温养护措施。在道面切缝完成后，采取洒水覆盖塑料薄膜、无纺布、电热毯、一布一膜、棉毡养护，养护期间道面混凝土平均温度在18℃～22℃之间，养护10d后取出电热毯继续覆盖养护4d，达到14d养护期，取消保温覆盖层。就此试验段来看，养护效果良好，混凝土强度达到设计标准。
3结语
本文以实际工程为依托，通过试验段施工探索了自融雪混凝土道面施工技术，与常规混凝土道面施工相比，应重点关注导热管和混凝土振捣工艺，通过现场验证发现:1)轨道水式钻机移动不灵活，有少量泥浆污染、边孔端部有5个孔需采取专门工艺完成，但定位准确、不易缩孔，便于快速安装热导管，且施工进度快。轨道式钻机每条100延米按640个孔出渣5m3，按跑道3800m×60m计出渣总量2280m3。2)垂直排式振实机满足热导管条件下的工艺流程，振捣效果由于增加振捣棒优于常规的振捣，热导管间距30cm，振实机行进间隔30cm，一次垂直插入提起振捣不损坏热导管，振捣间距符合要求振捣密实，表层混凝土浆符合施工设计要求。
作者:孙中军 单位:中国人民解放军93055部队