CN108842555A - 一种适用于多年冻土地区的机场跑道结构 - Google Patents

Abstract

一种适用于多年冻土地区的机场跑道结构，其包括跑道道面结构层、隔热层、碎石层、边沟、鼓风机以及闭合装置。本发明效果：各部件均处于机场跑道下的冻土地基内部，不会占用飞行区的地面面积，很好地避免了部件裸露于地表侵占飞行区的问题，从而可以避免对飞机的起飞及机场的正常运营产生影响。铺设在跑道道面结构层下的隔热层可以防止外部的热量传入冻土地基内部。碎石层自身就具有一定的隔热效果，隔热层下的碎石层可进一步防止透过隔热层的热量传入冻土地基内。能够阻止外部热量进入冻土地基，因此可保持冻土地基温度及强度的稳定性。

Description

一种适用于多年冻土地区的机场跑道结构

技术领域

本发明属于多年冻土地区机场建设技术领域，具体涉及一种适用于多年冻 土地区的机场跑道结构。

背景技术

我国季节性冻土与多年冻土地区共占国土面积的75％，其中多年冻土地区 占国土面积的22.3％，主要分布在东北及青藏高原地区。而且未来将在多年冻 土地区及部分季节冻土地区陆续开展机场建设，到2020年将陆续新增数十个小 型支线及通勤机场。其中多个支线机场将在黑龙江、青海及西藏等地的多年冻 土区建设，因此机场跑道的修建将无法回避冻土工程问题。而且人类的工程活 动在很大程度上会改变冻土层原有的热交换条件，加之全球气温不断转暖，进 入多年冻土层的热量不断增加，从而导致多年冻土将发生持续的、不可逆的退 化。

永冻土工程地质条件差，对温度极为敏感，且具有明显的流变特性。在冻 土上修建跑道势必会对冻土层造成扰动，而且建成之后的跑道相比原地表会吸 收更多的热量，因此在很大程度上改变了冻土层的热交换条件，结果会使冻土 层的温度上升，冻土层上限下移，甚至会出现冻胀、融沉、地基沉陷等病害， 从而严重影响了跑道的正常使用及使用寿命。

另外，不同纬度区的多年冻土性质存在较大差异。除俄罗斯和美国之外， 在世界上我国多年冻土面积位居第三位，且高纬度多年冻土集中分布在东北地 区的大小兴安岭，平面分布服从纬度地带性规律。高海拔多年冻土主要分布在 青藏高原、西部高山以及东部某些山地等，其冻土形成与存在，受当地海拔高 度的控制。高纬度、高海拔加之环境温度的差异，使得我国多年冻土在冻土的 厚度变化、地温动态、冻土构造等方面都不同于其他国家。因此，国外多年冻 土区机场建设的工程经验和技术可以在一定程度上作为参考，但不能照搬，还 需根据我国多年冻土地区的自身特点和气候条件做进一步的深入研究和实践。而在国内，有关多年冻土区机场跑道修筑的文献和施工经验很少，更没有能够 参考的技术规范或者相关标准。此外，虽然近年来我国积累了大量在多年冻土 区修建公路和铁路的经验，但与一般公路工程不同，飞机跑道具有宽幅道面以 及飞机荷载在冻土地基中产生的应力高、影响深度大等特点，给多年冻土工程 提出了更高的技术要求。此外，由于铁路道床结构的特殊性以及青藏公路较窄 的路基面宽度，其对多年冻土的影响远小于飞机跑道。使得青藏铁路和公路既 有的研究成果还不能照搬到宽幅飞机跑道路基建设中来。

因此，十分有必要针对飞机跑道地基的结构特点，综合考虑跑道边界条件、 气候环境、道面尺度及结构特征，采取一种有效的温控措施来减少进入跑道底 部土基的热量，降低土基温度，提升冻土层上限，来应对因修建跑道而使冻土 层热交换条件改变产生的病害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种不占用飞行区地面面积、 耐久性高、降温效果好的适用于多年冻土地区的机场跑道结构。

为了达到上述目的，本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑道结构包 括跑道道面结构层、隔热层、碎石层、边沟、鼓风机以及闭合装置；其中碎石 层、隔热层和跑道道面结构层从下至上依次铺设在位于机场跑道区域的冻土地 基上；机场跑道两侧的草面区内侧部位分别形成一条下部与碎石层相连通且沿 机场跑道纵向延伸的边沟；每条边沟的上端口处分别以可拆卸的方式安装有一 个闭合装置，底部均安装有鼓风机。

所述的隔热层采用聚苯乙烯泡沫塑料保温隔热板，厚度为5～10cm。

所述的碎石层的厚度为0.8～1.5m。

本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑道结构具有如下有益效果：

1.本结构各部件均处于机场跑道下的冻土地基内部，不会占用飞行区的地面 面积，很好地避免了部件裸露于地表侵占飞行区的问题，从而可以避免对飞机 的起飞及机场的正常运营产生影响。

2.铺设在跑道道面结构层下的隔热层可以防止外部的热量传入冻土地基内 部。

3.碎石层自身就具有一定的隔热效果，隔热层下的碎石层可进一步防止透过 隔热层的热量传入冻土地基内。

4.冷季打开机场跑道两侧边沟上的闭合装置，交替开启两侧鼓风机，以使冷 风能够被鼓风机吹入碎石层空隙中并从另一侧边沟排出，从而利用吹入碎石层 空隙的冷风带来冷量并带走基底冻土层中热量，从而达到降低土基温度的目的。

5.暖季关闭两侧边沟，防止热量通过边沟进入基底，同时道面下的隔热层也 能阻止外部热量进入土基，因此暖季跑道下冻土层只能吸收到很少的热量。

附图说明

图1为本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑道结构横断面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑 道结构进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑道结构包括跑道 道面结构层1、隔热层2、碎石层3、边沟4、鼓风机5以及闭合装置6；其中碎 石层3、隔热层2和跑道道面结构层1从下至上依次铺设在位于机场跑道区域的 冻土地基上；机场跑道两侧的草面区内侧部位分别形成有一条下部与碎石层3 相连通且沿机场跑道纵向延伸的边沟4；每条边沟4的上端口处分别以可拆卸的 方式安装有一个闭合装置6，底部均安装有鼓风机5。

所述的隔热层2采用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)保温隔热板，厚度为5～10cm。

所述的碎石层3的厚度为0.8～1.5m。

现将本发明提供的适用于多年冻土地区的机场跑道结构的修建及使用方法 阐述如下：

修建时首先在位于机场跑道区域的冻土地基上铺设碎石层3，然后在碎石层 3上加铺由聚苯乙烯泡沫塑料保温隔热板构成的隔热层2，之后在隔热层2上修 筑跑道道面结构层1；铺设碎石层3的同时在机场跑道两侧的草面区内侧部位分 别修建一条下部与碎石层3相连通且沿机场跑道纵向延伸的边沟4；然后在两侧 边沟4的底部均安装鼓风机5，最后在每条边沟4的上端口处分别以可拆卸的方 式安装一个闭合装置6。其中隔热层2可以防止外部的热量传入冻土地基内部， 碎石层3自身具有一定的隔热效果，可进一步防止透过隔热层2的热量传入冻 土地基，这样的结构能够提高降温效果，保持冻土地基温度及强度的稳定性。

冷季使用时，首先由机场工作人员打开边沟4上的闭合装置6，然后交替开 启两侧的鼓风机5，从而使外界冷量随风进入碎石层3中，当上述冷风横向流过 碎石层3时可将碎石层3内部的热量带走，然后从另一条边沟4向外排出，而 且两侧交替开启的鼓风机5可以使风从两侧交替进入碎石层3，从而使跑道下部 冻土地基获得充足且分布均匀的冷量，以此达到保持机场跑道下冻土地基温度 不上升甚至降低冻土地基温度的效果。暖季使用时，利用闭合装置6关闭两条 边沟4，以防止热量通过边沟4进入冻土地基中，同时跑道道面结构层1下的隔 热层2也能阻止外部热量进入冻土地基，因此暖季时冻土地基吸收的热量很少。 冷季释放的热量多吸收的冷量多，暖季吸收的热量少，总体上表现为冷量的吸 收，即降低机场跑道下冻土地基的温度，提高冻土层上限。

Claims (3)

1.一种适用于多年冻土地区的机场跑道结构，其特征在于：所述的适用于多年冻土地区的机场跑道结构包括跑道道面结构层(1)、隔热层(2)、碎石层(3)、边沟(4)、鼓风机(5)以及闭合装置(6)；其中碎石层(3)、隔热层(2)和跑道道面结构层(1)从下至上依次铺设在位于机场跑道区域的冻土地基上；机场跑道两侧的草面区内侧部位分别形成有一条下部与碎石层(3)相连通且沿机场跑道纵向延伸的边沟(4)；每条边沟(4)的上端口处分别以可拆卸的方式安装有一个闭合装置(6)，底部均安装有鼓风机(5)。

2.根据权利要求1所述的适用于多年冻土地区的机场跑道结构，其特征在于：所述的隔热层(2)采用聚苯乙烯泡沫塑料保温隔热板，厚度为5～10cm。

3.根据权利要求1所述的适用于多年冻土地区的机场跑道结构，其特征在于：所述的碎石层(3)的厚度为0.8～1.5m。