一种软土地基机场跑道结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种软土地基机场跑道结构，机场跑道结构自上而下依次为沥青混合料磨耗层、玻璃纤维土工格栅、二层或多层土工格室发泡固化土层和发泡固化土长短桩复合地基；所述土工格室选用200mm高度的三维网状格室，所述固化土是以就地获取的软土为主要材料，以固化剂普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以及发泡剂作为次要材料，经过机械搅拌形成的具有一定流动性的流态可固化拌合物。它与软土地基传统跑道建设技术相比较，利用本实用新型专利技术建造的机场跑道具有工后沉降及差异沉降小、施工造价低、工期短、道面不开裂、服役寿命长等优点。服役寿命长等优点。服役寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种软土地基机场跑道结构


[0001]本技术属于铺装领域，具体为一种软土地基机场跑道结构。

技术介绍

[0002]民用机场道面主要有沥青混凝土道面和水泥混凝土道面二种。基于飞机滑行时的安全性和舒适性要求，近年来我国新建的一些机场，对地基的工后沉降和差异沉降都提出了较高的要求。通常的标准为工后沉降控制在5~10cm，跑道50m范围内差异沉降率控制在0.1~0.15%。对于我国内陆地区地质条件较好的机场，这一条件基本可以满足；但对于我国沿海的机场，大部分建在软土地基上，如上海浦东国际机场、珠海机场、深圳机场、宁波机场、温州机场以及济南机场等，若要在运营期间满足这些严格的沉降控制指标是非常困难的。如温州机场通航3年后沉降达到14.9cm，4年后达到16.6cm，严重超出设计要求；再如上海浦东机场一跑道通航10年时，工后沉降最大已达79cm、平均为54cm，远远超过最初估算的l0cm。说明现有的软土地基机场跑道建设技术存在缺陷，需要做进一步的改进。
[0003]对于软土地基，通常采用砂井（或塑料排水板）超载（或真空）预压法处理，卸载后地基处于超固结状态。机场跑道的工后沉降主要由以下几部分组成：1）道面结构静荷载引起的沉降：主要由道面结构静载及超载预压引起的地基土超静孔隙水压力慢慢消散引起。跑道宽度越大，产生超静孔隙水压力的土层埋深范围就越大。2）飞机动荷载引起的沉降：主要由飞机荷载作用下跑道地基不排水累积塑性应变分层叠加而成，该累积塑性应变随深度增加而减小。
[0004]机场跑道道面下基层一般采用水泥稳定土+碎石或砂垫层，弹性模量自上而下递减。
[0005]为了应对飞机动荷载的作用，相较于铁路和公路，机场跑道道面结构厚度往往较大。以温州机场为例，道面结构层总厚度达1.65m，自上而下依次为：0.32m厚度的道面混凝土+0.35m厚度的水泥稳定土+0.58m厚度的永久垫层+0.4m厚度的砂垫层，其下为工程性质极差的厚度约30~40m的软黏土地基。软基采用砂井超载预压法处理，砂井深度20m，直径7cm，堆载高度4.5m，预压4个月，砂井处理区平均固结度达到83.2%，卸载后地基土体处于超固结状态，工期内沉降达到1.2m。建成后跑道长1200m，宽60m。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是针对以上问题，提供一种软土地基机场跑道结构，能够大幅减少机场跑道沉降及差异沉降的道面结构。
[0007]为实现以上目的，本技术采用的技术方案是：
[0008]一种软土地基机场跑道结构，该跑道结构由上至下依次设置为沥青混合料磨耗层、玻璃纤维土工格栅层、至少双层的土工格室固化土层和复合地基；所述玻璃纤维土工格栅层采用路用型双向拉伸玻璃纤维土工格栅，其通过改性乳化沥青粘层设置在土工格室固化土层的表面；所述土工格室固化土层包括土工格室和设置在土工格室内的水泥-水玻璃
发泡固化土；所述复合地基层包括设置在土工格室固化土层下面的砂垫层，桩间及桩端软土和竖直设置在软土层中的固化土长桩和固化土短桩，所述长桩和短桩成三角形间隔设置。
[0009]进一步的，所述土工格室选用200mm高度的HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室。
[0010]进一步的，所述沥青混合料磨耗层为5.0cm厚度的空隙率不超过6%的密实级配沥青玛蹄脂碎石混合料。
[0011]进一步的，所述复合地基中的砂垫层厚度为10cm，短桩长度为5~10m，长桩长度为短桩长度的两倍以上。
[0012]进一步的，所述水泥-水玻璃发泡固化土的成分由质量百分比确定：天然土70% ~ 85%，土体固化剂15% ~ 30%；占拌合物总体积5% ~ 20%的发泡剂，以及满足流动性和反应过程所需要的水组成，经过机械搅拌形成具有一定流动性的流态可固化拌合物；其具有流动性好、可泵送、硬化速度快、固化后不透水、水稳定性好、强度高等水泥稳定土难以比拟的优点；其中，天然土采用淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、粉土、细砂、中砂、粗砂中任意一种或几种组合；所述土体固化剂采用普通硅酸盐水泥、水玻璃和添加缓凝剂等辅料组成。取水灰比=1:1，水泥浆与水玻璃的体积比、水玻璃的浓度按照施工所需要的固化土初凝与终凝的时间差，按照现场的土质条件通过试验确定。
[0013]本技术的有益效果：
[0014]1、本技术中水泥-水玻璃发泡固化土主要材料为就地获得的天然土，减少了材料的运输成本。
[0015]2、本技术水泥-水玻璃发泡固化土中由于加入了发泡剂，所得土工格室固化土的重度比天然土低，减轻了道基的重量；水泥-水玻璃发泡固化土中的微气泡起到隔热、保温的作用，并可以增加土工格室固化土的弹性及抗冲击能力。
[0016]3、本技术土工格室水泥-水玻璃固化土相对于现有技术的水泥稳定土基层，它是一种隔热、不透水、弯曲刚度大、抗冲击能力强的弹性半刚性结构层，有很好的水稳定性和冻稳定性；固化土中土工格室的三维应力分散作用以及均匀分布的微气泡的存在，使得固化土道基能够充裕地应对飞机动荷载的震动冲击。
[0017]4、本技术中道面结构采用空隙率不超过6%的沥青混合料磨耗层与玻璃纤维土工格栅固定，基本不透水，与土工格室固化土基层有很好的变形协调性。面层厚度仅为5.0cm，与现有的道面层设计方案相比较，其造价大大降低；由于面层沥青混合料厚度薄，即使在夏季高温条件下，也不会因蠕变而产生明显车辙。玻璃纤维土工格栅的使用，有助于增强路面层与基层的应变协调性以及沥青混合料的抗拉、抗剪切能力。
[0018]5、本技术中土工格室的口袋约束效应限制了跑道基层的侧向变形和裂缝的产生和发展，土工格室固化土产生的厚板效应能大幅度提高基层的抗弯刚度，减少了跑道的不均匀沉降，增加了飞机滑行的安全性和舒适性；固化土中发泡剂的引入能够大幅度降低固化土的比重，就地取土也使得机场跑道道面高程只比原地面高程略高15cm（道面磨耗层5cm+砂垫层10cm）左右，但由于固化土比自然土比重轻，故由道面结构荷重增加的附加荷载可以忽略不计；机场跑道的工后沉降主要由飞机动荷载所引起，故总体沉降很小，完全可以控制在允许沉降范围内。
[0019]6、本技术中预拌流态的水泥-水玻璃固化土既可选择在搅拌站集中生产，利用泵车布料机浇筑；也可在现场搅拌，采用机械喷射方式浇筑，施工方便且施工速度快。由于预拌固化土具有流动性，自密实性好，固化速度快，不需要振捣，因此施工效率高。
[0020]7、本技术中的复合地基中短桩的作用是增强上部地基的复合变形模量，长桩的作用是增强中上部地基的复合变形模量；与传统的超载预压固结法相比，对土体的扰动小，不会产生过高的超静孔隙水压力，不会降低土体的结构强度，处理后的复合地基强度更高，工期更短，工后沉降更小；必要时，振动沉管灌注桩、长螺旋钻孔压灌发泡固化土桩也可以用水泥搅拌桩替代。
附图说明
[0021]图1是本技术实施例的沥青混凝土道面结构剖面示意图。
[0022]图2为长短桩平面布置示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软土地基机场跑道结构，其特征在于，该跑道结构由上至下依次设置为沥青混合料磨耗层、玻璃纤维土工格栅层、至少两层的土工格室固化土层和复合地基；所述玻璃纤维土工格栅层采用路用型双向拉伸玻璃纤维土工格栅，其通过改性乳化沥青粘层设置在土工格室固化土层的表面；所述土工格室固化土层包括土工格室和设置在土工格室内的水泥-水玻璃发泡固化土；所述复合地基层包括设置在土工格室固化土层下面的砂垫层，设置在砂垫层下的固化土长桩、固化土短桩以及桩间土，长桩和短桩在平面上呈三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁平，周基，阳令明，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：新型
国别省市：