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摘要：隔离层可起到减小层间约束、改善基层耐冲刷性能、提高铺面结构长期性能的作用，公路上应用较为成熟但机场道面上鲜有出现。本文在调研隔离层的提出背景和应用状况的前提下，探讨了国外、国内机场中隔离层的应用情况，并分析了目前隔离层在机场工程中使用的局限性；最后，根据工程经验，对机场道面的隔离层进行了应用展望。
关键词：隔离层；机场道面；结构性能
引言
铺面工程领域中，隔离层是指设置在铺面结构层之间，使面层与基层、加铺层与旧道面之间产生隔离，可起到减小层间约束、改善基层耐冲刷性能、提高铺面结构长期性能等作用的一种功能层。欧美国家于20世纪20年代开始修建水泥路面，在长期的建设和维修中积累了大量的经验，为提高半刚性基层的抗冲刷能力、减少水泥路面面层横向裂缝、提高路面结构长期使用性能，提出在基层顶面铺筑沥青混凝土层的工程措施，并称该层为隔离层[1]。
目前关于设置隔离层对结构影响的研究主要集中在公路水泥混凝土路面领域，包括设置隔离层对基层表面抗冲刷性能的改善、不同层间处治下的结构层间力学特性、设置隔离层对路面结构响应的影响。机场工程中对隔离层的相关研究鲜有出现，虽然机场道面与公路路面在结构上具有一定的相似性，但由于道面结构强度更高、厚度普遍更大、荷载更重，环境和荷载作用下的结构空间响应与路面结构不完全相同。本文在调研隔离层的提出背景和应用状况的前提下，探讨了国外、国内机场中隔离层的应用情况，并分析了目前隔离层在机场工程中使用的局限性；最后，根据工程经验，对机场道面的隔离层进行了应用展望。
1隔离层的提出与应用
欧美国家大面积修筑道路的时间比我国早，“隔离层”也在欧美国家应运而生。比利时是使用水泥路面最多的国家，近50%的高速公路为水泥路面。早在20世纪70年代初期，比利时在旧混凝土路面加铺工程中便使用了沥青混凝土隔离层，目前这种设置隔离层的做法已经普遍应用于比利时的新建水泥路面[2]。
德国的水泥路面也占有相当大的比例，1981年德国对A5高速公路进行病害整修时，认为水泥路面病害是板底冲刷导致支撑劣化而引起，第一次使用土工布隔离层，工程应用良好，并于2001年纳入德国水泥路面设计规范[3]。
随后美国开始引进德国土工布，铺筑试验段并在水泥路面建设中使用土工布隔离层。美国在较早就于贫混凝土基层水泥路面建设中开始使用隔离层，降低结构层间的约束力。AASHTO在1993年的路面设计指南中给出了贫混凝土基层路面层间无处治以及喷洒蜡制养护剂情况下的层间摩擦系数建议值[4]。
2006~2007年，在美国联邦公路局等组织共同资助下，相关研究者对欧洲和加拿大的水泥路面进行了充分调研，结果表明包括加拿大、奥地利、荷兰等国在内的多个国家水泥路面结构中都设置了隔离层，且工程应用效果良好，路面可以达到30~40年的使用寿命[5]。
在我国，2010年，重庆市地方规范《水泥混凝土路面隔离封层应用技术规范》出版，重庆交通大学出版《设置隔离封层的水泥混凝土路面应用技术指南》一书。此后，我国水泥路面在建设中开始逐渐设置隔离层。2015年出版的《公路水泥混凝土路面设计规范》中首次提出在基层上设置夹层或封层。
2机场道面隔离层的应用
2.1国外机场的应用情况
在国外机场道面中，大多数机场设计中都采用了设置隔离层的方案，日本机场道面水泥混凝土面层与贫混凝土基层之间设置3~5cm的沥青混凝土隔离层[6]，目前美国起降大型飞机的国际机场开始趋向于在混凝土板下设置隔离层。美国联邦航空局在机场建设标准AC150/5370-10G中提出，在水稳基层上浇筑水泥混凝土时，应设置隔离层[7]。美国奥黑尔国际机场的部分水泥道面在基层与水泥道面之间设置了沥青混凝土夹层。
2.2国内机场的应用情况
在国内，20世纪90年代之后，水稳碎石半刚性基层开始大量使用。但在20世纪90年代初期，受设计规范的影响，公路水泥路面和机场水泥道面在设计中均不设隔离层，导致许多地区的水泥路面在开放交通3~5年后即出现大面积断板，机场道面也易出现收缩开裂，例如在浦东机场一期工程中，道面出现了不同宽度的收缩裂缝。
20世纪90年代后期，为避免水稳基层收缩裂缝对面层的影响，我国机场水泥道面设计中，普遍以20mm的石屑粉找平层作为隔离层，例如南京禄口机场道面结构。值得一提的是，20世纪90年代建成的香港新机场在水泥混凝土面层和贫混凝土基层之间采用了土工膜隔离层。
2.3隔离层应用的现状
机场水泥道面与公路水泥路面有众多相似之处，道面建设中隔离层的提出和使用借鉴了公路水泥路面中的成功经验，但目前仍然处于起步阶段。目前，国内机场水泥道面设计方法中，建议在水稳基层顶部设置隔离层。石屑粉找平层由于不耐冲刷的缺点，现已很少使用，多采用土工布隔离层或不设置隔离层，但工程应用状况均不能达到预期，亟需寻找一种新的隔离层材料。
3机场道面隔离层应用的展望
针对现有隔离层材料的工程应用缺点，目前有关研究提出了以同步碎石封层和双层微表处组成的沥青基隔离层（如图1）。这种新型隔离层与传统的隔离层在物理力学特性上有较大的不同，其使用必将对结构产生一定的影响。
图1沥青基隔离层
作为一种层间处治措施以及设置在基层和面层之间的低模量夹层，沥青基隔离层的使用必然会因改善层间约束状态、提高基层抗冲刷性能、改变板底竖向支撑条件，从而引起结构在环境和飞机荷载作用下的响应变化，并最终反映在道面的使用寿命上。
目前，设置沥青基隔离层所产生的道面结构效应尚未明确，为更好地进行道面设计和沥青基隔离层的应用，依据作者的工程经验，明确沥青基隔离层的结构效应是对其科学设计和应用的前提。首先，应从材料的组成和基本力学特性出发，重点应对沥青基隔离层的抗冲刷性能和回弹模量进行测试。水泥混凝土铺面结构面层和基层之间的层间力学性能影响面层和基层的协调变形和结构受力，而隔离层的设置必然会导致层间力学性能的改变，此时推荐使用推移摩擦试验作为层间性能的重要获取手段。
4结语
机场水泥道面建设中隔离层的提出和使用借鉴了公路水泥路面中的成功经验，但目前仍然处于起步阶段。近年来提出的沥青基隔离层是机场道面隔离层的有效材料，具体应用时从材料的组成和基本力学特性出发，重点对抗冲刷性能、回弹模量及层间性能进行测试。
参考文献
[1]余四新.设层间功能层的水泥混凝土路面基层应力分析与结构设计[D].长安大学,2009..
[2]唐伯明,蒙华,刘志军.欧美水泥混凝土路面设计使用现状综述[J].公路,2003(10):37-39.
[3]黄建烨,李宝中.浅谈老挝琅勃拉邦机场混凝土道面与水泥稳定碎石基层间设10mm石屑粉隔离层设计[J].机场建设,2012(2):3-4.