机场道面类型和结构
虽然实际上,任何道面都可以被看做航空器的起降区域,但是航空器运营人仍然希望机场道面是经严格铺筑的。
机场跑道和滑行道的道面有两种类型,柔性(沥青混凝土)道面或刚性(水泥混凝土)道面。以起降为目的的草地、土地、砂石地同样被认为是柔性道面,但这样的道面通常仅存在于如美国阿拉斯加或其他偏远地区的机场。一些小型机场,尤其是通用航空机场,会使用沥青混凝土跑道。既使这些通用航空机场的跑道是水泥混凝土筑成的,在选择滑行道材料时,通用机场也会偏向于选择沥青混凝土。然而,大多数大型商用机场都有水泥混凝土跑道和滑行道,以便于起降重型商用飞机。
沥青混凝土道面不需要留设胀缝,摊铺速度更快,且成本比水泥混凝土道面便宜,但是,沥青混凝土道面的维护标准更加严格。沥青是石油炼制的副产品,因此更容易被氧化或者与航空燃油或滑油发生反应。
沥青混凝土道面
水泥混凝土道面是分仓摊铺的,且更加坚固。各水泥分仓之间留有胀缝,以解决水泥膨胀和收缩的问题。水泥混凝土道面受天气以及燃油、滑油的影响较小,同时,使用寿命也是沥青混凝土道面的两倍。
水泥混凝土道面
从全年来看,机场道面暴露于各种天气条件下,经历伸缩甚至融化。从每日的运行来看,机场道面暴露于雨、雪、风,以及发动机尾流之中。根据机场修建的地理位置不同,道面可能会铺筑于欠稳固的土基面上,例如膨胀性黏土或地震多发地。机场道面,尤其是跑道,必须平整、防滑且有足够的承载力。同时,跑道还要承受强摩擦、重压、以及飞机降落时的动态应力(FAA,2009,p.1)。跑道在设计时必须满足各种气象条件以及飞机重复起降的要求。
典型的道面结构的最下层是土基,土基紧挨道面并起到支撑作用。如果需要防冻保护,就在土基之上设置垫层;上面再铺设基层和面层。
1. 土基(Subgrade):土基为道面的其他结构提供基础。土基承受的压力比面层、基层和垫层少。垫层、基层和面层加起来的厚度必须足够减轻对土基的压力,以避免对土基造成压力过多而变形或错位。组成土基的土壤若密度过小或含水量高,会影响土基的稳定性。
2. 垫层(Subbase):用于冻胀发生的地区。垫层的工艺与基层工艺相似,但是材料的要求没有那么严格,这是因为垫层承受的压力较低。垫层由稳定的或适当压缩的颗粒状材质构成。
3. 稳定土基(Stabilized base):承载大于十万磅重量飞机的刚性道面必须有稳定土基(FAA, 2007, p.5)。该层通常由碾碎或未碾碎的混凝土砂石原材料组成,例如硅酸盐水泥或沥青水泥。
4. 基层(Base):基层为道面提供稳定且统一的支撑。基层可以控制冻胀,提供排水,为面层的建造提供稳定的建设基础,同时避免地下水向上涌出。基层由许多不同的材质组成,这些材质可以是加工或未加工过的。未加工的基层由压碎或未被压碎的混凝土砂石原材料组成,而经过加工的基层由碾碎或未被碾碎的混凝土砂石原料与稳定剂或粒料组合而成(FAA, 2007, p.1)。基层是道面的关键结构,用来分散轮胎对面层、垫层和土基的压力(FAA, 2007, p.4)。
5. 面层(Surface course):面层提供对飞机结构的支撑,同时避免地面上的水进入土基。平整、紧实的面层可以防滑且不会对飞机的轮胎造成过大的磨损并可以承受飞机的压力。
对机场道面的详细描述请参阅:
AC150/5320-6—Airport Pavement Design and Evaluation ,以及
AC150/5370-10—Standards for Specifying Construction of Airports。