专利名称：一种箱型隔震基础机场道面结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机场道面结构，尤其涉及一种箱型隔震基础机场道面结构，属于 道路交通工程中的基础结构和材料技术领域。
背景技术：
随着我国航空运输事业的迅速发展，一些沿海城市在软弱地基上修建机场，如珠 海机场，场区土层层次交错、变异性大，软土、硬土、砂土和基岩纵横交叉，地下水位接近地 表。而随着国家大力研制支线飞机，支线航空也开始构建其航线网络，主要集中在地形、地 貌及地质背景条件较为复杂的西南、西北、新疆等地，如昆明小哨机场，场区岩溶发育，溶 洞、漏斗星罗棋布。目前，我国和国际上机场建设场地的发展方向是“上山下海”，这些地区 的机场建设面临一系列特殊问题(1)特殊土地基处理问题。软弱地基一般不能满足机场 跑道对地基变形的高标准要求，从而要对地基进行大面积、大深度的地基处理；(2)山区机 场建设高填方问题。西部等山区机场的飞行区一般要高填、深挖，土石方工程量巨大，如临 沧机场最大填方高度达到52m，四川九寨黄龙机场甚至达到百米，地基及填体稳定问题突 出，且新构造活动相对频繁，区域地壳稳定性差，场地地震安全性低。(3)海上机场建设问 题。海中土体的物理力学指标较差，且由于海水作用，结构受力复杂。因此，场道工程作为 机场建设最重要的组成部分之一，其工程质量受到越来越多的关注，由于地基的复杂性在 工程实践中也逐渐暴露出一些亟待解决的技术难题，成为研究的热点问题之一。对于复杂地基上修建机场跑道，控制地基的沉降与不均勻沉降是机场建设的核心 问题。目前，已修建机场大都仅通过地基处理来控制沉降，如珠海机场分别采用强夯、排水 固结、挤密砂桩等方法对30m深地基进行处理，取得了较好的效果。我国近年来新建的一些 机场，对地基的工后沉降和差异沉降都提出了较高的要求，一般是以两个5cm为标准工后 沉降小于5cm，50m弯沉盆半径沉降差小于5cm，即差异沉降小于1%。，对于内陆地区地质条 件较好的机场，这些沉降控制指标基本可以满足。但对于建设在工程地质复杂的地基上的 机场，如上海浦东国际机场(一期)、珠海机场、宁波机场、以及四川攀枝花机场等，若要在 运营期内满足这些严格的沉降控制指标是比较困难的，为满足这一标准需要进行大体积地 基处理，且从工程实例来看，机场营运若干年后沉降大都超出设计沉降。在工民建筑设计 中，箱型基础作为建筑物常用基础，具有整体刚度大、调整地基不均勻沉降的能力强，抗震 性能好以及内部空间可以充分利用等优点，广泛应用于高层建筑及软土等工程地质较复杂 地区，在海洋工程中也被越来越多的应用，如作为防波提、围堰和护岸结构的基础。因此，可以看出，只要合理设计，在地基处理的基础上同时对道面结构进行改进， 则可更好的控制地基沉降及差异沉降，同时改善机场跑道抗震性能，使飞机起飞着陆更加 安全。
发明内容
1、发明目的:
3
本发明的目的是提供一种箱型隔震基础机场道面结构，它调整地基不均勻沉降能 力强，减小地基处理难度，且隔震式结构使机场道面在地震作用下仍能维持正常使用功能， 是一种适用于山区、软土等复杂地基的新型机场道面结构。2、技术方案本发明一种箱型隔震基础机场道面结构，该道面结构分为面层和基层两个层次 面层为混凝土道面，直接承受飞机荷载，位置在上；基层为箱型隔震基础，主要起承重(扩 散荷载)作用，位置在其下；基层即箱型隔震基础置于地基上，面层即混凝土道面置于箱型 隔震基础上。所述混凝土道面可采用机场道面常用的水泥混凝土或浙青混凝土，应具有良好的 温度稳定性，不透水、耐磨、抗滑和平整的表面。除此之外，由于道面结构增设了箱型基础， 便于在基础顶板和密闭空间内设置排水结构(如图2)，因此混凝土道面也可采用渗水混凝 土等透水性高的混凝土材料。混凝土道面长度为800 3000米适宜，宽度为30 80米适 宜，厚度为200 600毫米适宜；具体尺寸需根据机场等级及其所在地海拔、温度等因素而 定。所述箱型隔震基础由顶板、外墙、横墙、纵墙、底板、隔震支座组成(如图3)。其之 间的位置连接关系是底板设置在地基上，外墙、横墙、纵墙分为上、下两部分，下半部与底 板浇筑为一整体，上半部与顶板浇筑为一整体，两部分之间以隔震支座相连，其中外墙在隔 震支座安装后应封闭，防止周围地基土流入室内。箱型隔震基础长度、宽度分别与混凝土道 面长度、宽度一致，长度为800 3000米适宜，宽度为30 80米适宜。高度为混凝土道面 宽度的1/10 1/15，为3 6米适宜，具体尺寸需根据地基承载力、沉降控制要求、机场所 受荷载等因素而定。该顶板由钢筋混凝土浇筑而成，上连接混凝土道面，下连接箱形基础墙体。根据道 面使用材料的不同性能，顶板可设置排水沟(如图2)，排水沟每室设置1 2道，横向排水 沟沿横向相距4 8米适宜，竖向排水沟沿纵向相距8 12米适宜。顶板长度、宽度分别 与混凝土道面长度、宽度一致，长度为800 3000米适宜，宽度为30 80米适宜，厚度为 300 800毫米适宜；。该外墙由钢筋混凝土浇筑而成，长度、宽度分别与混凝土道面长度、宽度一致，长 度为800 3000米适宜，宽度为30 80米适宜，高度为混凝土道面宽度的1/10 1/15， 为3 6米适宜，厚度为300 600毫米适宜，具体尺寸需根据地基承载力、沉降控制要求、 机场所受荷载等因素而定。该横墙由钢筋混凝土浇筑而成(如图4)，长度与混凝土道面宽度一致，为30 80 米适宜，高度为混凝土道面宽度的1/10 1/15，为3 6米适宜，由隔震支座分为上、下两 部分，厚度为200 500毫米适宜，各个横墙相距8 12米适宜，具体尺寸需根据地基承载 力、沉降控制要求、机场所受荷载等因素而定。该纵墙由钢筋混凝土浇筑而成(如图5)，长度与混凝土道面长度一致，为800 3000米适宜，高度为混凝土道面宽度的1/10 1/15，为3 6米适宜，由隔震支座分为上、 下两部分，厚度为200 500毫米适宜，各个纵墙相距4 8米适宜，具体尺寸需根据地基 承载力、沉降控制要求、机场所受荷载等因素而定。该底板由钢筋混凝土浇筑而成，长度、宽度分别沿外墙边缘外挑1 3米，厚度为300 800毫米适宜；该隔震支座可选用铅芯叠层橡胶支座、摩擦摆支座等，这类支座具有水平刚度和 阻尼的性能可选范围大，支座高度小，承重能力大，可有效的减小结构扭转效应，隔震效果 不受温度影响且安装简单等优点。也可以选择摩擦阻尼器、磁流变阻尼器等阻尼器，这类隔 震构件具有在反复荷载下性能稳定、阻尼力可变等优点，但安装方式通常较复杂且造价较 高。隔震支座连接件通常有连接钢板、预埋钢板、高强螺栓、和预埋锚杆或锚筋等。预埋锚杆 或锚筋与预埋钢板相连，并固定在墙体中，连接钢板与隔震支座内部用螺栓连接，而连接钢 板与预埋钢板之间用高强螺栓相连。隔震支座沿外墙、横墙、纵墙每1 3米设置一座(如 图6)，其中外墙在隔震支座安装后应封闭，防止周围地基土流入室内(如图7)。箱型隔震基础机场道面结构将箱型隔震基础作为基层引入普通机场道面结构中， 给混凝土道面层提供了稳定的支持。箱型隔震基础可以认为是一种刚性基础，整体性很好， 当地基土质有不均勻的时候，可以很好的起到调整不均勻沉降的作用。箱型隔震基础内部 纵横墙交叉布置，互相支撑，地震时震动土压力可经内墙传递到相对一面的土体上，因此起 到了一定的抗震作用。墙体内引入隔震支座设计，虽然从一定程度上降低了箱型基础的整 体刚度，但却使机场道面在中大震作用下仍能维持正常使用功能。隔震支座具有变化的水 平刚度，在飞机水平荷载及小震等作用下具有足够的水平刚度，在中、大震时，隔震支座的 水平刚度变小，使隔震结构自振周期变长，将部分地震能量“阻隔”，减小了输入到道面层的 地震能量。隔震支座先于道面层进入到塑性阶段，地震能量主要由其塑性变形和阻尼来消 耗，因此道面层可基本保持弹性变形不会发生严重破坏，维持了机场的正常使用功能，震后 道面及墙体修补工程简单，而更换隔震支座时，只需拧开螺栓，隔震支座及连接钢板就可取 出，更换作业同样十分简易。3、优点及功效(1)调整地基不均勻沉降，减小复杂地基处理难度。箱型隔震基础整体性能好，调 整地基不均勻沉降能力强，使地基沉降和差异沉降控制指标减小，从而减小地基处理难度， 减小基地处理及挖填方体积；(2)安全性高。箱型隔震基础自身具有良好的抗震能力，能适应山区机场建设中稳 定性差的地基及填体，能显著减轻软弱地基液化等问题引起的震害。墙体设置隔震支座，释 放温度应力，使道面结构更加安全稳定，在大震时具有隔震作用，维持机场跑道正常使用功 能；(3)可充分利用地下空间实现跑道多功能性。冬季跑道受雨雪冰霜困扰，可利用密 闭空间进行温度控制，对跑道进行大面积温控融雪，使跑道很快重新使用，减少经济损失。 还可在基础顶板和密闭空间内设置排水结构，使道面表层雨水快速排出，提高飞机起飞、降 落安全性。对于较繁忙的机场，可利用地下空间设置交通服务车道，使飞行区内部区域交通 便捷。
图1箱型隔震基础机场道面结构示意2顶板排水沟结构示意3箱型隔震基础简化平面示意图(a)俯视图；(b)主视图；(C)左视图。
图4箱型隔震基础机场道面结构纵截面示意5箱型隔震基础机场道面结构横截面示意6横墙(纵墙)隔震支座结构示意7外墙隔震支座结构示意中符号说明如下1混凝土道面；2顶板；3外墙；4纵墙；5横墙；6底板；7隔震支座；8排水沟；9连接钢板；10预埋钢板；11高强螺栓；12预埋锚杆或锚筋。
具体实施例方式如图1所示，本发明一种箱型隔震基础机场道面结构，该道面结构分为面层和基 层两个层次面层为混凝土道面1 ；基层为箱型隔震基础，由顶板2、外墙3、纵墙4、横墙5、 底板6、隔震支座7组成。箱型隔震基础置于地基上，混凝土道面1置于箱型隔震基础上。如图2所示，所述混凝土道面1可采用机场道面常用的水泥混凝土或浙青混凝土， 应具有良好的温度稳定性，不透水、耐磨、抗滑和平整的表面。除此之外，由于道面结构增设 了箱型基础，便于在基础顶板2和密闭空间内设置排水结构，因此混凝土道面1也可采用渗 水混凝土等透水性高的混凝土材料。混凝土道面1长度为1500米，宽度为40米，厚度为 250毫米。如图3 (a)、(b)、(c)所示，所述箱型隔震基础由顶板2、外墙3、纵墙4、横墙5、底板 6、隔震支座7组成。底板6设置在地基上，外墙3、横墙5、纵墙4分为上、下两部分，下半部 与底板6浇筑为一整体，上半部与顶板2浇筑为一整体，两部分之间以隔震支座7相连，其 中外墙3在隔震支座7安装后应封闭，防止周围地基土流入室内。箱型隔震基础长度、宽度 分别于混凝土道面1长度、宽度一致，长度为1500米，宽度为40米。高度为4米。顶板2由钢筋混凝土浇筑而成，上连接混凝土道面1，下连接箱形基础墙体。根据 道面使用材料的不同性能，顶板可设置排水沟8 (如图2)，排水沟8每室设置1道，沿横向相 距4米，竖向排水沟沿纵向相距10米适宜。顶板2长度、宽度分别与混凝土道面长度、宽度 一致，长度为1500米，宽度为40米，厚度为400毫米；外墙3由钢筋混凝土浇筑而成，长度、宽度分别与混凝土道面1长度、宽度一致，长 度为1500米，宽度为40米，高度为4米，厚度为300毫米。如图4所示，横墙5由钢筋混凝土浇筑而成，长度与混凝土道面1宽度一致，为40 米，高度为4米，由隔震支座分为上、下两部分，厚度为200毫米，各个横墙相距10米。如图5所示，纵墙4由钢筋混凝土浇筑而成，长度与混凝土道面1长度一致，为 1500米，高度为4米，由隔震支座7分为上、下两部分，厚度为200毫米，各个横墙相距5米。底板6由钢筋混凝土浇筑而成，长度、宽度分别沿外墙边缘外挑2米，长度为1504 米，宽度为44米，厚度为400毫米。隔震支座7可选用铅芯叠层橡胶支座、摩擦摆支座等，也可以选择摩擦阻尼器、磁 流变阻尼器等阻尼器。此处选定的是摩擦摆支座；隔震支座7连接件通常有连接钢板9、预 埋钢板10、高强螺栓11、和预埋锚杆或锚筋12等。预埋锚杆或锚筋12与预埋钢板10相 连，并固定在墙体中，连接钢板9与隔震支座7内部用螺栓连接，而连接钢板9与预埋钢板
610之间用高强螺栓11相连。隔震支座7沿外墙3、横墙5、纵墙4每2米设置一座，如图6 所示，其中外墙在隔震支座安装后应封闭，防止周围地基土流入室内，如图7所示。
权利要求
一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该道面结构分为面层和基层两层面层为混凝土道面，直接承受飞机荷载，位置在上；基层为箱型隔震基础，起承重扩散荷载作用，位置在下；基层即箱型隔震基础置于地基上，面层即混凝土道面置于箱型隔震基础上；所述混凝土道面是机场道面常用的水泥混凝土或沥青混凝土，具有良好的温度稳定性，不透水、耐磨、抗滑和平整的表面；所述箱型隔震基础由顶板、外墙、横墙、纵墙、底板、隔震支座组成，其之间的位置连接关系是底板设置在地基上，外墙、横墙、纵墙分为上、下两部分，下半部与底板浇筑为一整体，上半部与顶板浇筑为一整体，两部分之间以隔震支座相连；该顶板由钢筋混凝土浇筑而成，上连接混凝土道面，下连接箱形基础墙体；该外墙由钢筋混凝土浇筑而成，外墙在隔震支座安装后应封闭，防止周围地基土流入室内；该横墙由钢筋混凝土浇筑而成，由隔震支座分为上、下两部分；该纵墙由钢筋混凝土浇筑而成，由隔震支座分为上、下两部分，该底板由钢筋混凝土浇筑而成；该隔震支座是铅芯叠层橡胶支座、摩擦摆支座，摩擦阻尼器、磁流变阻尼器中的一种，隔震支座连接件有连接钢板、预埋钢板、高强螺栓、和预埋锚杆、锚筋，预埋锚杆、锚筋与预埋钢板相连，并固定在墙体中，连接钢板与隔震支座内部用螺栓连接，而连接钢板与预埋钢板之间用高强螺栓相连。
2.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该混凝土道 面长度为800 3000米，宽度为30 80米，厚度为200 600毫米。
3.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该箱型隔震 基础长度为800 3000米，宽度为30 80米，高度为3 6米。
4.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该顶板长度 为800 3000米，宽度为30 80米，厚度为300 800毫米；顶板设置排水沟，排水沟每 室设置1 2道，横向排水沟沿横向相距4 8米，竖向排水沟沿纵向相距8 12米。
5.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该外墙长度 为800 3000米，宽度为30 80米，高度为3 6米适宜，厚度为300 600毫米。
6.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该横墙长度 为30 80米，高度为3 6米，厚度为200 500毫米，各个横墙相距8 12米。
7.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该纵墙长度 为800 3000米，高度为3 6米，厚度为200 500毫米，各个纵墙相距4 8米。
8.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该底板长度、 宽度分别沿外墙边缘外挑1 3米，厚度为300 800毫米。
9.根据权利要求1所述的一种箱型隔震基础机场道面结构，其特征在于该隔震支座 沿外墙、横墙、纵墙每1 3米设置一座。
全文摘要
本发明一种箱型隔震基础机场道面结构，它由面层和基层构成面层为混凝土道面，直接承受飞机荷载，位置在上；基层为箱型隔震基础，起承重作用，位置在下；箱型隔震基础置于地基上，混凝土道面置于箱型隔震基础上。该混凝土道面采用机场道面常用的水泥、沥青混凝土制成，该箱型隔震基础由顶板、外墙、横墙、纵墙、底板、隔震支座组成。底板设置在地基上，外墙、横墙、纵墙分为上、下两部分，下半部与底板浇筑为一整体，上半部与顶板浇筑为一整体，两部分之间以隔震支座相连。本发明是一种适用于山区、软土等复杂地基的新型机场道面结构，它调整地基不均匀沉降能力强，减小地基处理难度，且隔震式结构使机场道面在地震作用下仍能维持正常使用功能。
文档编号E01C9/00GK101967786SQ201010286060
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者尚坤, 李芊, 郭全全 申请人:北京航空航天大学