第一篇:基于全球卫星定位系统的绵阳机场飞行程序研究
基于全球卫星定位系统的绵阳机场飞行程序研究张建华【摘要】: 中国民航将来的飞行程序服务将以RNAV/RNP作为重点,逐步取代现有的传统程序。使用GPS的RNAV和小RNP值(0.3或以下)程序则是今后研究的重点。通过研究国际民航组织(ICAO)的飞行程序设计规范,借鉴美国联邦航空局(FAA)的有关设计准则,利用中国民航飞行学院绵阳机场的实际飞行环境开展GPS飞行程序的设计和研究,并利用奖状(CJ-1)高级教练机进行GPS飞行程序的试验飞行,提出了RNP APCH程序运行标准,并实现了绵阳机场RNP APCH程序设计,采用T型布局的RNAV非精密进近程序和气压垂直导航系统,设计了以Auto-CAD为环境的RNP进近程序方案及保护区设计。论文分为四部分共五章。第一部分介绍了RNAV程序和星基导航程序的原理;第二部分是具备垂直导航能力的基于全球卫星定位系统的飞行程序设计规范的研究;第三部分利用AutoCAD软件进行了基于全球卫星定位系统(GPS)的进近程序设计;第四部分是奖状(CJ-1)高级教练机进行绵阳机场GPS飞行程序验证,并详细分析水平和垂直方向上的飞行参数。飞行验证证明,具有RNP运行资格的航空器能够较好的运行RNP运行程序和LNAV/VNAV导航模式,解决了我国民航在不受政策影响时的Ⅰ类GPS精密进近应用条件和技术难题,完善了我国的GNSS飞行程序设计规范,积累了GNSS飞行程序设计的设计经验,取得了实际的GPS飞行试验参数,实现了基于GPS导航的Ⅰ类精密进近解决方案。论文的实地数据来源于绵阳机场,是中国民用航空局《基于全球卫星定位系统(GPS)的进近程序研究》项目的一部分。
【关键词】:全球卫星定位系统(GPS)RNP APCH程序设计 LNAV/VNAV导航 AutoCAD
【学位授予单位】:中国民用航空飞行学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V323
【目录】:
摘要5-6 Abstract6-10 第一章 绪论10-17 1.1 技术背景10-11 1.2 国内外研究现状11-14 1.3 研究方法及设计软件介绍14 1.4 研究内容和实施方案14-15 1.5 选题意义15 1.6 创新点15-17 第二章 RNAV 程序和星基导航程序的原理17-39 2.1 基本原则17-26 2.1.1 定位点17
2.1.2 基本GNSS RNAV 程序17-20 2.1.3 DME/DME RNAV 程序20-22 2.1.4 VOR/DME RNAV 程序22-25 2.1.5 RNP25-26 2.2 一般准则26-30 2.2.1 转弯航路点之间的航段最短距离26-28
2.2.2 RNAV “T”或“Y”型程序设计28-29 2.2.3 终端进场高度(TAA)29-30 2.3 程序设计30-39
2.3.1 离场程序30-34 2.3.2 进场和进近程序34-35 2.3.3 非精密进近程序35-36 2.3.4 APV 或气压垂直导航36-39 第三章 RNP 和气压垂直导航运行标准研究39-51 3.1 RNP 运行标准39-47 3.1.1 RNP 终端运行的飞机及系统要求39 3.1.2 RNP 系统性能和功能方面的要求39-42
3.1.3 RNP 仪表进近的特点42-43 3.1.4 系统资格与RNP 运行的认定43-44 3.1.5 RNP 进近的运行许可44-45 3.1.6 运行准备45-47 3.2 气压式垂直导航的运行标准47-51 3.2.1 适用性48
3.2.2 飞机资格48 3.2.3 运行人员/飞机的认证48-49 3.2.4 VNAV 运行程序(概述)49-50 3.2.5 飞行员知识50-51 第四章 绵阳机场GNSS RNAV 飞行程序设计51-110 4.1 绵阳机场基本资料51-53 4.2 绵阳机场程序设计基础数据53-61 4.3 “T”型与“Y”型程序设计的选择61-62
4.4 Auto-CAD 软件 WGS-84 坐标航路点的测量、地图拼接及航路点的落定62-69 4.4.1 WGS-84 坐标系下航路点的测量及地图拼接64-67 4.4.2 Auto-CAD 软件在WGS-84 坐标系下落定跑道67 4.4.3 Auto-CAD 软件在WGS-84 坐标系下航路点的落定67-69 4.5 绵阳南郊机场RWY32 RNP APCH 程序69-71 4.5.1 航路点容差及保护区半宽69-70 4.5.2 转弯参数70-71 4.6 绵阳南郊机场 RWY32 Baro-VNAV 程序71-75 4.6.1 Baro-VNAV 程序基本条件71-72 4.6.2 目视进近面及障碍物评估72-73 4.6.3 APV OAS 面及计算FAS 面高度方程式73-75 4.7 绵阳机场扇区划分75-77 4.7.1 MSA75-76 4.7.2 TAA76-77 4.8 绵阳机场RNP 仪表等待77-79 4.9 高度表拨正程序和机场QNH 区域范围79 4.10 绵阳机场RWY32 标准仪表离场程序79-84 4.11 绵
阳机场标准仪表进场程序84-86 4.12 绵阳机场仪表进近程序86-91 4.13 绵阳机场复飞程序91-92 4.14 RWY32GNSS 仪表进近程序障碍物评估数据表(见表40 至表43)92-96 4.15 绵阳机场标准仪表进离场图/仪表进近图96-99 4.16 绵阳机场飞行程序设计保护区设计99-109 4.17 绵阳机场使用细则(见附录)109-110 第五章 高级教练机飞行验证110-114 5.1 验证要求110-111 5.2 验证飞行程序概述111 5.3 飞行程序验证参数分析111-113 5.4 验证结果113-114 结论114-116 参考文献116-130 攻读硕士学位期间取得的的学术成果130-131 致谢131-132下载全文
第二篇:高原机场起飞一发失效应急程序研究
摘 要
起飞阶段是飞机飞行任务中一个关键阶段,也是航空安全事故的多发阶段,因而起飞性能就成为了飞行性能研究中的主要内容之一。我国很大比例的国土面积是高原高寒地区,高原机场占有很重要的地位。
起飞一发失效应急程序可以在保证飞行安全的前提下有效地提高航空公司的经济效益。但其涉及的知识面广,设计的工作量大,技术难度较高。由于可直接借鉴的经验较少,目前在程序设计中仍有许多复杂问题没有得到很好地解决。
本文从对国内外飞机起飞一发失效的研究着手,较系统地阐述了对其研究的必要性,从而确定了研究范围,并对研究方法、逻辑框架及内容体系作了概括性阐述。结合目前的研究成果及本人的工作实践,从飞机性能因素、飞行程序设计因素、导航系统的原理、基本数据采集、沿标准仪表离场程序(SID)全发起飞离场的检查、沿SID一发失效起飞离场的检查、EOSID的初步确定、EOSID的精确计算分析、决策点的确定和EOSID的检查验证、制图说明及实施准备等方面对飞机起飞一发失效应急程序进行了设计。在设计过程中,又对障碍物数据、决策点选取及导航等模糊问题进行了详细的分析论证,同时对设计中的难点、飞行转弯和风的计算进行了细致的讨论。
开发了一发失效应急程序。结合高原海拔高及气候等因素,完整的开发一发失效应急程序。决断点的确定,选取起飞过程中,飞机的高度利于安全飘降着陆的点,结合B737-700 机型,对拉萨机场09 号跑道,开发了起飞一发失效应急程序。
研究结果表明,起飞一发失效应急程序的设计研究对飞机起飞的安全性和经济性具有十分重要的现实意义,是国内飞行性能研究领域的一个重要补充工作。关键词:起飞性能,高原机场,一发失效,应急程序
ABSTRACT The takeoff process is a pivotal phase of the flight assignment and is also thephase of high frequency of flight accidents, so the takeoff performance becomes oneof the main contents in the study of the flight performance.Many areas of ourcountry are plateau and high-frigid region, and the plateau airports play an importantrole.0n me basis of safety,Engine out Standard Instrument Departure(EOSID)can effbctiVely improve tlle economic benefit of airlines.HoweVer,the design of EOSID relates tothe knoWledge in mally nelds,so the workload is very heavy and ttechnology iscomparatively difficult.because of the scarce experience of research aIld design,manycomplex problems haven’t been solved.
This thesis emphasizes on the one engine out during take off,clarify the necessity anddetermine the study range.The article also introduces the search method,logic frame andcontent system generally.Depending on the recent studies and actual experiences,the author designs the EOSIDprocedures according to aircraft performance,flight procedures,navigation system,data acquirement and SID check;computes and decides EOSID procedure;prepares a chart,toensure a decision point and evaluate the EOSID from tracking the single engine takeoff.Analysis of the obstacle data,decision point selection and NAV concluded in the above content.Aircraft turning maneuvers and wind calculation are also discussed.
Exploit one-engine out emergency procedure.The methods of finding thedecision-making point have been given.Choose the point where the plane can waveand land safely when its height is adequate.And for B737-700, Lasa airport 09runway, one take-off one-engine out emergency procedure has been exploited.The result of research demonstratcs the rational design and considerate research for EOSID have a realistic sigIli6cance in the aspect of safety and economic.Therefore,the study is an important compIemem in flight performance field.Key words: takeoff performance, plateau airport, one engine out,emergent procedure; 高原机场起飞一发失效应急程序研究
第一章 绪论
航空运输是指以航空器进行经营性的客货运输的航空活动,这种航空活动是现代社会综合交通体系中的重要组成部分,与铁路、公路、水路和管道运输共同组成了国家的交通运输系统,具有安全、快捷、舒适、高效益等特点。航空运输体系主要包括飞机、机场、空中交通管理系统和航线四个基本组成部分。飞机是航空运输的主要运载工具。机场提供飞机起飞、着陆、停驻、维护、补充给养和组织飞行保障活动的场所,也是旅客和货物运输的起点、终点和中转点。航线是航空运输的线路。而空中交通管制是对航空器的空中活动进行管理和控制的业务,包括空中交通管制业务,飞行情报和告警业务,它的任务是:防止航空器相撞,防止机场及其附近空域内的航空器同障碍物相撞,维护空中交通秩序,保障空中交通畅通,保证飞行安全和提高飞行效率
安全,是人类赖以生存发展和进步的前提,而飞行安全是民航永恒的主题。民用航空是一个高风险的行业,飞行安全关系到旅客的生命和财产的安危,更是人们经常议论和关心的话题。而航空事故也一直伴随着航空事业的发展。在世界民航业高速发展的今天,航班飞行总量不断加大,民用航空运输呈快速增长之势已是不争的事实。随着市场经济的发展,新的目标、新的挑战也随之而来。在保障安全的前提下,高效益成为航空公司立于不败之地的关键性指标。中国民航一直以“保证安全第一,改善服务工作,争取飞行正常”为工作方针,随着国家的改革开放,民航事业快速发展,航班运行的安全性和经济性也在不断提高,但与美国和欧洲相比仍有较大的差距,这主要体现在规章制度不全、运行程序与标准还不完善或者没有相关的程序与标准、培训教育滞后等方面。因此,有必要在运行标准的制定和飞机性能的研究分析中,将飞行的安全性和经济性结合起来,在保障飞行安全的基础上,有效地提高航空公司的经济效益。
中国西部大部分地区地处青藏高原和云贵高原、多数机场位于山地和高原机场净空条件极差气候复杂多变,航线航路地形复杂,航路安全高度高。对运营飞机的飞行操作、签派放行、维护保障、起飞和着陆性能、航路单发飘降性能及客舱释压的旅客供氧等提出了极高的要求和限制。中国民航总局对高原机场的定义是机场标高1500m(含)至2560m的机场为一般高原机场。2560m(含)以上的机场为高高原机场。国内高海拔机场和复杂航线几乎全部集中在西南、西北地区。在这些高原高温机场飞行时,一方面是发动机的推力的明显减小;另一方面是飞机本身的气动性能变差,造成飞机的飞行性能降低。而安全与效益从来就是两个矛盾的统一体。作为—个航空产业,不能光谈安全而踢开效益,也不能只说效益而不要安全。探讨安全与效益的最大化,来提高整个行业的高效运作。
因而西部高原机场和航线的飞行性能分析及管理问题尤其突出,也是确保航空公司安全运行和经济效益的前提。为此航空公司必须对执行中国西部地区高原机场及航线飞行的飞机性能作严格的限制和要求并进行科学规范的管理。针对中国西部地区高原机场及航线的特点对机场及航线运行安全性和经济性的分析及其管理策略作一些探讨。
1.1起飞性能介绍 1.1.1起飞性能概述
飞机性能包括起飞性能、爬升和下降性能、续航性能和进场着陆性能。其中起飞性能主要是根据机场、气象和飞机的具体情况确定允许的最大起飞重量,以便在此重量范围内,安排具体航线所需的燃油和可能的客、货载运量,并给出相应的起飞速度V1、vR和V2值,以保证在飞行安全的前提下,取得更好的经济效益。起飞性能主要讨论起飞航迹中各段的性能。起飞航迹是从静止点(1s机起飞滑跑开始点)到下列两点中的较高者:飞机起飞过程中高于起飞表面1500英尺(450米)或完成从起飞到航路构形的转变,并达到起飞最后阶段规定的速度和爬升梯度的点。起飞航迹由起飞和起飞飞行航迹两部分组成,前者是从起飞开始点到飞机飞到高于起飞表面35英尺(10.7米),并达到起飞安全速度V2的航迹,后者则是从起飞的终点到起飞航迹的终点-引用陈治怀.飞机性能工程【M】.北京:中国民航出版社,1993.1-119。
1.1.2起飞性能研究的必要性
起飞性能是飞行性能研究中的主要内容之一,飞机的一次飞行任务中,起飞过程只不过占1%~2%的时间,然而却是飞机从地面运输车辆状态转变为飞行器的一个复杂过程,是飞行任务的一个关键阶段。近十几年来的统计资料表明,起飞过程发生的事故占全部事故的10%以上,是航空安全事故的多发阶段。起飞过程受到的约束限制和影响幽素很多,如机场场地长度、爬升梯度、超越障碍物、轮胎速度、刹车能量、起飞速度和结构强度等方面的限制,以及飞机、机场和气象等方面许多因素的影响。这些都有可能限制飞机的最大起飞重量.从而限制飞机装载客、货的能力,降低经济性。
1.1.3高原机场起飞性能分析
对于高原机场 除了按规范要求进行起飞和着陆性能分析外 结合西部地区高原机场跑道较、环境差、海拔高、气候复杂多变、起降性能差等特点。
飞机起飞性能涉及到飞行安全,高原机场的特殊性对飞机的起飞提出了更高的性能要求。
1.在高原机场飞机起飞时,高海拔造成空气稀薄,温度较平原低,这些因素对飞机的发动机性能影响很大,同样转速的发动机提供的最大推力较平原机场起飞时下降很多。
2.在高原机场的周围,多是海拔很高的山峰,飞机起飞过程需要越过这些障碍物。当飞机需要转弯或受到侧风的影响时,飞行航迹会有所改变,飞机的高度会有损失,从而带来飞行安全问题。
3.高原环境不仅温度低,空气密度小,同时还存在如突然结冰、风切变和跑道遭受污染等特殊情况的影响。
4.飞机机舱的可能出现突然释压问题。
5.飞机飞行过程,虽然大部分时间处于正常工作状态,但如果飞行过程中任何时刻出现一台发动机失效,将会对飞行安全构成巨大威胁。对于一发失效问题是航空公司不得不考虑的重大问题。
1.1.4起飞一发失效问题
随着航空运输业的不断发艘,对飞机起飞性能安全性的研究已经日渐完善。但随着航班量的增加、复杂机场的增多,起飞性能的经济性变得更加突出。对于同一架飞机,不仅要考虑飞机全发起飞的正常情况,而且要考虑飞机一发故障起飞的紧急情况。当发生一发失效时,发动机的推力、飞机的爬升性能、起飞的飞行航迹、飞机的操纵性都将受到很大的影响。
起飞一发失效应急程序是通过性能计算分析合理设计飞行航迹,避开一些对起飞限制较大的障碍物,或提供足够的航线长度以达到需要的飞行高度,从而提高飞机的起飞重量;或充分利用飞机发动机停车前全发飞行时所获得的高度,以减少中远距离障碍物对起飞重量的限制。另外,合理的应急程序可以减轻飞行员在起飞过程中出现一发停车时的工作负荷。
1.2 起飞一发失效的国内外研究现状 1.2.1起飞一发失效的国外研究现状
在上世纪60年代后半期之前,世界上的客机制造主要被美国的波音和麦道公司所垄断。从上世纪70年代开始,随着美国麦道公司的衰落和欧洲空客公司的崛起,飞机制造市场逐渐形成了两强对立之势。由于可靠的飞机性能源于准确全面的空气动力数据、发动机试验数据和飞行数据,而这些数据只能由飞机制造公司和发动机制造公司提供,所以飞机性能研究领域内,美国和欧洲处于绝对领先地位。
上世纪80年代,随着民用航空运输量的增加,在地形比较复杂的机场起飞时,起飞的安全性和经济性之间出现了矛盾。飞机起飞时,如果按照标准仪表离场程序离场,飞机的最大起飞重量将受到很大限制。因此,必须通过降低载量才能提高飞行的安全性、这使得航空公司的经济效益受到很大影响。为改善这种状况,飞机制造公司——波音公司和空客公司开始协助航空公司制作起飞一发失效应急程序。由于飞机数据的商业保密性,航空公司一般仅提供机场数据,并不参与飞机公司的核心研究,起飞一发失效应急程序的设计策略、步骤、数据采集和计算方法很少对外公开,这就增大了航空公司独立设计程序和灵活使用程序的难度。
美国和欧洲对于起飞性能的研究发展较早,上世纪80年代初期,美国的charles E Dole在《Flight Theory andAerodynamics A Practical Guide for Operational Sa&ty》中从飞行理论和空气动力学的角度上对起飞的安今性进行了分析。在同期,有关起飞性能的限制和要求也作为规范和条例在相关的适航条例中给出,如美国联邦航空规章第25部一运输类飞机适航标准(FAR25部)、欧洲联邦航空规章第25部一运输类飞机适航标准(JAR25部)等。90年代初期,在欧洲的D.J swatton的《Aircraft PerfoHnance Theor for poilt》和S.K.OJHA的《Flight Perfornlallce ofAircran》中,提出了比较成熟的起飞 限制要求和起飞飞行航迹的计算方法。但直到上世纪90年代末,有关起飞一发失效应急程序的资料和文献才开始逐渐公开。在空客公司的《0UICK REFEI让NCEHANDB00K》中对JAA、FAA、IcAO的相关起飞标准进行了研究分析,提出了起飞一发失效应急程序的设计理念和设计策略|l“。2001年,欧洲的Monique Fueri在《SIDs and EOSIDs》中对标准仪表离场程序(sID)和起飞一发失效应急程序(EOSlD)进行了比较分析,详细阐述了起飞一发失效应急程序的重要作用和现实意义。2002年,空客公司的EOSID woRKsHoP在《AIRBus ExERCISE GUIDEBOOK》中通过实例对起飞一发失效应急程序的制作进行了剖析114l。2003年,空客公司在《Flight Operations Support alld Linc Assistance》中利用性能计算软件对起飞一发失效应急程序的设计策略进行了较深入的探讨,并提出了部分数据的理论计算方法【15】。2004年,德国的Lufthansa systems Gmup在《Aircraft PerfonnaIlce Services》中对起飞一发失效应急程序中的障碍物计算进行了研究,提出了建立实时更新障碍物网络数据库的理论。然而,上述资料中的设计理论仍然不够系统、完整和全面,特别是一些具体的应对策略和方法还有待研究探索。
1.2.2起飞一发失效的国内研究现状
设计起飞一发失效应急程序这种理念进入我国较晚。一直以来,我国各机场依照《目视和仪表飞行程序设计》设计的离场程序在爬升梯度限制上都是按飞机全发工作考虑的。它选取的障碍物范围比较大,在全发工作时执行离场程序可以保证按规定的余度安全超越保护区内的障碍物。但飞机一发失效后,在一些地形复杂的山区机场,仍考虑这么大的保护区和同样大的爬升梯度,则允许的起飞重量过小,严重影响经济效益。我国早期的机场大多处于工业发达区,地势比较平坦,障碍物比较少,设计起飞一发失效应急程序的意义不大。即使有少数机场地形比较复杂,以当时技术水平和运行理念也不允许制作应急程序。但随着我国西部发展速度的加快,在西南、西北地区修建的山区机场越来越多,如西南地区的昆明、丽江、大理、芒市、保山、迪庆、西双版纳、九寨沟、广元,匝北地区的西宁、拉萨等。这些机场不仅海拔高、气象多变、而周边的地形复杂,障碍物较多,对起飞着陆的影响很大。为了在保障安全的前提下提高航空公司的经济效益,民航总局于2000年2月发布了《关于制定起飞一发失效应急程宇的通知》。
在咨询通告发布后的几年内,我国许多航空公司在空客公司和波音公司的帮匿下制作了与本公司运营相关的复杂机场的起飞一发失效应急程序。如我国的南航北方公司就在波音公司和民航总局飞行标准司的指导帮助下,制定了大连周水子机场二8号跑道起飞一发失效应急程序,并于2004年8月20日起正式实施。获得了理想的经济效益。另外,四川航空公司、东航云南公司也在空客公司和波音公司的指导下制作了九寨沟、昆明、丽江、迪庆、保山、大理等机场的起飞一发失效应急程序。虽然越来越多的航空公司已经开始在一些地形复杂的机场使用起飞一发失效应急程序。
程序,并取得了较好的效果,但这些程序基本都是委托飞机制造公司进行设计的。目前国内在该领域内的研究工作开展得很少,部分航空公司曾尝试过独立设计,但由于程序制作的工作量大、技术难度高、可以直接借鉴的经验有限,结果大多以失败而告终。为此,在民航总局飞行标准司及各地区管理局有关部门的组织下,于2002年5月在广州召开了“一发失效应急离场程序”研讨会,明确了这项工作对保证飞行安全、提高航空公司运行效益的重大意义,并对起飞一发失效应急程序的总体设计进行了讨论。为了给各航空公司提供技术样本,民航总局飞行标准司于2003年对外公布了《A32l/MD82/MD90飞机昆明/巫家坝机场起飞一发失效应急程序》。这一程序是由波音公司协助北方航空公司制作的,其中给出了程序报告的格式和内容规范,并对转弯半径和转弯速度的计算进行了强调。2004年初,四JlI航空公司在空客公司的协助下,对九寨沟/黄龙机场进行了性能研究分析,制作出了A320飞机的起飞一发失效应急程序,大大地提高了高原机场运营的安全性和经济性。2004年3月,在Airbus Training center的MA JUN发表的论文《AVIATION SAFETY Flight Operations》中对起飞一发失效应急程序的基本理论和A320飞机九寨沟/黄龙机场应急程序的总体设计进行了研究,并结合空客性能计算软件对该机场的起飞性能计算进行了分析。鉴于九寨沟/黄龙机场的特殊性和起飞一发失效应急程序制作的迫切性,于2004年7月在四川成都和九寨沟举行了“高原和地形”复杂机场起飞性能分析”的研讨会,对高原和地形复杂机场的起飞一发失效应急程序制作给予了足够的重视,并提出了程序制作要与机场气象条件相结合的要求。2004年8月5日,广州新白云机场正式开始投入使用,中南管理局在新白云机场的起飞要求中提出必须要有民航总局飞行标准司审批合格的起飞一发失效应急程序。但由于各航空公司的性能技术水平有限,没有按时制作出起飞一发失效应急程序,导致国际航空公司、每南航空公司等数家航空公司的飞机不能放行,给航空公司的信誉和经济效益带来了很大的影响。针对这一情况,民航总局飞行标准司加大力度,分别于2004年11月和12月在成都和北京两次召开了起飞一发失效应急程序设计的研讨会,对设计的细节和关键性问题进行了深入的探讨和分析。然而,数次研讨会的结果表明,目前我国在起飞一发失效应急程序的研究中,还处于提出问题阶段,许多设计中出现的实际问题还没有较好的解决方法。虽然飞机制造公司已经协助航空公司制作出很多可行的应急程序,但起飞一发失效应急程序有其自身的特殊性。起飞一发失效应急程序要针对不同机场、不同机型分别进行分析制作。机型不同,速度和爬升能力是不同的,即使同种机型,由于所飞航程远近不同引起的起飞重量的差异也可以导致爬升梯度的不同。别的公司制作的应急程序本公司不一定适用,不能用已有的程序范例生搬硬套,必须根据相关的理论知识和有限的实践资料进行研究外发,制定出符合我国民航现状的起飞一发失效应急程序设计规范、策略和方法,以便航空公司可以针对本公司的机型、甚至针对所飞某一航线制作适用的应急程序。因此,需要在理论结合实际的基础上提出了合理可行的解决方法。
1.3本文的主要研究内容
本文将飞机性能、飞行程序设计和导航系统的理论知识相结合,通过对飞机性能、飞行程序、导航系统原理、及障碍物和风的分析计算,同时通过对起飞一发失效应急程序有限的资料和文献及实际设计的总结分析,较为深入地研究了起飞一发失效应急程序的设计策略及相关的性能计算方法。并由此制定出飞机起飞一发失效应急程序。此应急程序不但可以提高航空公司的营运效益。还可通过一发失效应急程序的制定,使飞行员提前了解有关复杂机场的具体情况,将安全风险前移,预先为飞行员提供了一发失效紧急情况下的飞行应急预案,大大缓解了飞行员工作负荷和心理压力,降低了飞行安全风险。
主要内容包含以下几个部分:
1.通过对起飞性能和起飞一发失效应急程序的基本概念和意义,引入对国内外起飞一发失效应急程序的发展和研究状况的具体分析。
2.对起飞一发失效应急程序所涉及的相关基础理论知识进行总结归纳,并对起飞一发失效应急程序的具体设计要素进行具体和详尽的分析。
3.对起飞一发失效应急程序实际设计中涉及的难点,和一些技术性重点问题进行剖析;并对起飞一发失效应急程序的设计环节中的各个重要点和问题进行深入探讨。
4.对起飞一发失效应急程亭性能计算中的一些模糊问题进行分析,包括障碍物数据和运行规章的统一、决策点的确定和分析、远距离障碍物的越障情况、导航设施的限制等问题,这些问题对起飞一发失效应急程序的研究分析具有现实的指导意义。
5.结合理论基础对起飞一发失效应急程序的具体实践与应用进行了分析介绍。
6.对研究工作进行归纳总结,并根据现阶段的研究成果对下一步研究提出展望。
第二章 起飞一发失效应急程序相理论基础
发动机是飞机的一个重要部件,人们把它比喻为飞机的心脏。导致发动机出现空中停车的原因很复杂。发动机是由上万个零件组成.任何一个零件、部件的工作不正常都可能导致发动机出现故障,严重时将引发空中停车。特别是在高原、高温机场.气流变化非常不稳定,大重量起飞的情况下,发动机使用最大功率运转.更加增大了发动机停车的概率。当飞机出现一台发动机停车时,飞行员的操作比正常操作要复杂得多,特别是在起飞过程中发生的空中停车,加大了飞行操作的难度。这样无疑会给飞行员在操作上和精神上造成很大的压力,给正常飞行带来影响。
起飞一发失效应急程序需要对相关的基础理论知识有比较深入的理解。针对这一问题,本章对飞机性能、飞行程序设计、导航系统的基础理论知识进行了归纳分析,这些理论知识是起飞一发失效应急程序的研究和制作中必须掌握的。2.1飞机性能理论基础 2.1.1飞机起飞性能定义
由第一章可知,飞机性能包括起飞性能、爬升和下降性能、续航性能和进近着陆性能。其中起飞性能主要是根据机场、气象和飞机的具体情况确定允许的最大起飞重量,以保证在飞行安全的前提下,取得更好的经济效益。起飞性能主要讨论起飞航迹中各段的性能。
对于执行客、货运输任务的民用飞机,起飞性能对安全性和经济性两方面都有较大影响,是飞机飞行性能的一个重要组成部分。在飞行安全方面,从1994年到2003年世界民用喷气机队事故的统计资料中得到如图1.1所示的各飞行阶段发生事故次数占事故总次数的百分比、各阶段时间占航班总时间的百分比。其中,起飞段和收襟翼的初始爬升段时间仅占航班总时间的2%,而发生事故的次数却高达事故总次数的17%。在经济性方面,起飞过程受到的约束限制和影响因素很多,如机场场地长度、爬升梯度、超越障碍物、轮胎速度、刹车能量、起飞速度和结构强度等方面的限制,以及飞机、机场和气象等方面许多因素的影响。这些都有可能限制飞机的最大起飞重量,从而限制飞机装载客、货的能力,降低经济性,特别是在我国西部的高原机场(丽江、拉萨、九寨等),受最大性能允许起飞重量限制导致航班载量减小特别突出,从而严重制约了航空公司在这些航线上的市场收益。如图2.1所示:
图 2.1 飞机个阶段事故比例示意图
2.1.2高原机场物理环境分析
2.1.2.1高原机场空气变化分析
(一)气温、气压和密度随高度的变化关系空气的密度、温度和压强是确定空气状态的三个主要参数。飞行中影响飞机的空气动力的大小和飞行性能的好坏都与这些参数有关。空气的密度、温度、压力这三者存在着相互制约的关系。如一小团气体由地面上升时,它的压力减小,体积增大和温度降低是同时发生的。
在ll 000m以下,高度升高,气压是降低的。就平均而言,高度每升高1 000m气温下降约6.50C(即每升高l 000ft,气温降低约20c)。在这一层大气中,为什么高度升高,气温会降低呢?这是因为这层空气受热的直接热源是地面。也就是说这层空气是被晒热的地面烤热的,越靠近地面,空气受热就越多。反之,离地面越高,气温越低随着高度的升高,气压如何随高度变化呢?我们知道,在大气层中,任何一处的气压都和该高度上空的大气汞柱的重量相等。高度升高,大气汞柱的高度变短,其重量减轻。所以随着高度升高,大气压力总是减小的。
随着高度的升高,空气密度总是减小的。这是因为:高度升高,气温降低要使空气密度增大;而高度升高,气压降低又要使空气密度减小。由于气温降低的变化率要比气压降低的变化率大,因此,高度升高,空气密度总是减小的。
(二)标准国际大气和大气
在实际使用中,使用某高度上的气压、温度、密度与国际标准大气海平面相应值的比更方便,分别为在实际使用中,使用某高度上的气压、温度、密度与国际标准大气海平面相应值的比更方便,分别为,温度比θ=T/T’0
其中T0=15°C或F0=(9C/5)+32=59F。
压强比 δ=p/p0
其中p0=29.92英寸汞柱=l 013.2百帕。
密度比 σ=ρ/ρ0
其中ρ0=0.002 377磅×秒2/英尺4。
因此,可以根据气体的理想状态方程得δ=σ×θ,继而可以得到密度比(σ、θ可以直接计算、测量出来)。
图2.2 部分国际标准大气
(三)高海拔与高温的关系
从以上分析我们得知,随着高度的升高,空气密度将减小。也因为空气的热胀冷缩。随着温度的升高,空气的密度也将减小。我们所说的高原机场指的是高度在1 500 m以上的机场;高温机场指的是温度高于30。C时的情况。因此,在研究对飞行性能的影响时,在很大程度上它们是一致的。
2.1.2.2高原机场对飞机起飞性能的影响分析
我们知道,当温度升高时,空气密度减小。通过发动机的空气质量减少。在额定的温度范围内,发动机可以对推力给予补偿。但如果超过额定温度,发动机推力就明显减小。例如,当昆明机场温度到25ºC时,起飞推力就开始大幅度的降低。同理,随着机场海拔高度的增加,空气密度减小,同样通过发动机的空气质量也减小,发动机的推力也因此减小。当处在高原高温机场时,空气密度的减小要比在单一情况下更为显著,推力减少的也更明显,从而使飞机的气动性变差。而发动机工作状态的好坏,直接影响着飞机的飞行性能。发动机的推力我们可以根据具体机型的马赫数、转数换算出来。在起飞前,机组必须得到起飞速度V1/VR/V2,即起飞决断速度V1、起飞抬前轮速度VR、起飞安全速度V2。这些速度可以根据当次飞行的具体情况从快速检查单中得到。在计算起飞性能时,常常用到离地速度VLOF而V1是在起飞滑跑过程中,出现发动机失效/失火等故障时,飞行员决定中断起飞或继续起飞的重要依据。飞机在滑跑中,当加速到升力等于重力这一瞬间的速度称为离地速度VLOF。飞机的VLOF由离地时升力与重力相等的条件可得
L=W=CL LOF·1/2ΡVLOF·S VLOF=2W/CLLOFS 其中,ρ为空气密度;S为机翼面积;CL LOF为离地时飞机的升力系数,该值由飞机的离地迎角来确定。
经过计算,在高原高温机场与在低温低海拔(同温)机场的全发性能比较中。我们可得出:
2当在低海拔机场时,温度的升高使空气密度减小,发动机的推力减小。这种减小对飞机的起飞性能影响不是很大。但是,在高原高温机场时,空气密度减小,推重比显著减小,同一迎角下的飞机升力变小(飞机的气动性变差)起飞时,需要较大的离
地速度(即增大飞机的真空速)和更长的跑道。起飞时到达35 ft时的距离也增长。反之,对于可用距离相等的跑道,如果跑道的安全余度不够,由于空气密度的减小。要保证变化不大时,我们只有减小起飞重量来提高飞机的起飞性能。
在高原高温机场中我们分析了对全发起飞行性能的影响。如果在起飞滑跑过程中出现一发失效的情况,对飞行安全的影响是巨大的。分析单发失效下的起飞性能对我们更有现实意义。一发失效越早,则全发加速滑跑时间短。起飞所需距离增长。在同一速度下一发失效,起飞重量越大,起飞所需距离也会大大增长。在高原高温机场,由于推力减小显著,加速滑跑时间变长,造成起飞所需距离大大增长。在可用跑道长度相等的情况下,只有减轻起飞重量。
在高原高温机场中我们分析了对全发起飞行性能的影响。如果在起飞滑跑过程中出现一发失效的情况,对飞行安全的影响是巨大的。分析单发失效下的起飞性能对我们更有现实意义。
飞机从起飞点以全发作加速滑跑,到达VEF一发失效,飞行员在判明后决定继续起飞,在另一发起飞推力下飞机继续加速滑跑直到速度不小于V2,离地到高35 ft,即完成起飞场道阶段所经过的距离为继续起飞距离。
飞机在离地面滑跑中一发失效后,发动机产生的推力使飞机向失效发动机一边偏转,一发失效后要继续起飞。一是能够自制机头偏转保证安全飞行。二是发动机失效时的速度必须大于地面最小操纵速度,这是继续起飞的一个必要条件。飞机的地面最小操纵速度与机场气温,标高,飞机的重量有关。在高温高海拔机场,发动机的推力减小显著,失效后飞机的偏转力矩就小,使地面最小操纵速度越小。飞机重量越大,失效后、,飞机的惯性大。而且机轮产生的侧面摩擦力越大,有利于保持飞机机头方向,而地面最小摩擦力速度就越小。
因此,一发失效越早,则VEF或V
识别
删越小,全发加速滑跑时间短。起飞所需距离增长。在同一速度下一发失效,起飞重量越大,起飞所需距离也会大大增长。在高原高温机场,由于推力减小显著,加速滑跑时间变长,造成起飞所需距离大大增长。在可用跑道长度相等的情况下,只有减轻起飞重量。
分析高原高温机场的起飞性能,不仅要分析起飞场道性能,还要分析起飞航道性能(爬升性能),是指从飞机离地到35 ft开始到飞机高度不小于l 500 ft,速度增加到不小于出航爬升速度,完成收起落架、襟翼阶段。
2.1.3起飞的基本概念
起飞过程是飞机的一个加速过程,初始时飞机为静止状态,在发动机推力作用下经过加速滑跑,离地和爬升过程后进入稳定飞行状态。大致过程如图2.3。
图2.3起飞剖面图
2.1.4起飞飞行航迹定义
按美国联邦航空规章第25部(FAR-25)的规定,起飞航迹是从起飞静止点起,延伸到下列两点中的较高者:起飞过程中高于起飞表面1500英尺,或完成从起飞到航路爬升构形的转变并达到规定的速度、爬升梯度要求。起飞飞行航迹是起飞航迹的一部分,起点是飞机高于起飞表面35英尺的点,终点是起飞航迹的终点。由飞机公司的数据资料得到的起飞飞行航迹又称为总航迹。考虑到计算总航迹的发动机推力、飞机速度等的误差,实际上可能达不到总航迹,为了保障飞行安全,FAR-25规定了起飞飞行净航迹。从起飞飞行总航迹中每一点的爬升梯度减去下列数值作为净航迹的爬升梯度。
(1)0.8%(双发飞机)
(2)0.9%(三发飞机)
(3)1.0%(四发飞机)
起飞飞行总航迹和起飞飞行净航迹分别由四段组成,如图2.3、2.4所示:
图2.4全发起飞飞行航迹
图2.5一发失效起飞飞行航迹(1)
第一段从飞机离地35英尺起到起落架收上止。本段中飞机使用起飞推力,起飞襟翼位置不变。起落架在放下位置,当飞机离地后,飞机升降速度表指示正值时开始收上起落架。
(2)
第二段是等表速爬升段,主要是爬高以保证飞行安全。使用起飞推力,起飞襟翼位置不变,起落架在收上位置。
(3)
第三段是收襟翼段。使用起飞推力或最大连续推力,加速到最后爬升段,爬升速度VC,(VC≥1.25VS)。随着速度的增大逐渐收卜襟翼,起落架在收上位置。
(4)
第四段是最后爬升段。使用最大连续推力。起落架、襟翼均在收上盈置,保持等表速爬升到离地面高度不低于1500英尺为止。
各阶段的特点参数如表2.1所示
表2.1起飞航道各阶段特点参数表
2.1.5起飞过程中的越障分析
根据障碍物距参考零点的距离长短不同,超越障碍物时通常有三种爬升方法(如图2.5)
图2.6 起飞越障的三种爬升方法
爬升方法A:适用于远距离的障碍物。第二段爬升段在总高度为400英尺处结束并改平作第三段加速爬升,收上襟翼后转入最后爬升段并在该段超越障碍物,如图2.6(a)。
爬升方法B:
适用于近距离障碍物。越过障碍物后就结束第二爬升段,改为平飞并收上襟翼,再转入最后爬升段,如图2.6(b)。
爬升方法C:适用于中距离障碍物。在五分钟起飞推力限制的前提下延伸第二爬升段,以保证所有的障碍物都能在第二段内被超越,这时称作延长的第二爬升段越障,如图2.6(c)。
2.1.6转弯中爬升梯度损失原理
当飞机平飞时,发动机推力的水平分量用于克服阻力,垂直分量用于平衡重力。当飞机沿直线爬升时,发动机推力的的垂直分量与升力的垂直分量之和将大于重力,从而保持飞机向上爬升。当飞机转弯爬升时,由于推力的一部分要用于克服离心力,所以当发动机推力一定时,转弯时的爬升梯度小于直线爬升时的爬升梯度。下面的公式即为转弯爬升梯度损失。
梯度损失与飞机构形、飞行M数、转弯坡度等因素有关。
2.2飞行程序设计相关知识 2.2.1离场保护区
在目视和仪表飞行程序设计中,飞机起飞离场时的保护区是按照全发给出的,这和一发失效时的保护区相差较大。为了便于比较,下面给出飞行程序设计中直线离场保护区的确定规则。直线离场保护区分为第1区和第2区两个部分。在确定保护区时又分为无航迹引导 的保护区和有航迹引导的保护区,取两者中较小者即为离场程序设计的保护区。1.无航迹引导
无航迹引导时,第l区以DER为起点,起始宽度为300m,如果起始离场航迹与跑道中线延长线一致,保护区以跑道中线为轴线向两侧各扩张15。如果起始离场航迹与跑道中线延长线不一致,则在航迹调整一侧的第l区边界也应调整相等的角度。第l区的长度为沿跑道延长线从DER延伸至3.5km(1.9NM)。第2区的起始宽度为第1区末端的宽度,向离场航迹两侧各扩大15º。第2区在离场程序沿规定的飞行航迹到达下一飞行阶段(即航路、等待或进近)允许的最低高度/高的一点终止。无航迹引导的离场保护区如图2.7)所示。
图2.7直线引导(无航迹引导)
2.有航迹引导
有航迹引导时,在正切导航台位置,保护区的宽度为±l 9km(voR)或±2.3km(NDB)。然后,沿航迹向西侧各扩张7.8º(VOR)或10.3º(NDB),确定有导航台引导的保护区。有导航台引导的保护区分为主区和副区两部分,其划分方法为航迹两侧各一个主区和各一个副区,每一个主区和副区占每侧宽度的50%,靠近标称航迹的为主区。有航迹引导的离场保护区如图2.8所示。
图2.8直线引导(有航迹引导)
3.离场程序设计的保护区 取无航迹引导的保护区与有航迹引导的保护区两者中较小的作为离场程序设计的保护区。如图2.9所示。
图2.9直线离场保护区
2.2.2转弯方式
在转弯离场的程序设计中,可分为指定高度转弯离场和指定点转弯离场。1.指定高度转弯离场
为了避开直线离场方向上的高大障碍物,或受空域等条件限制,要求飞机在规定的 航向或由航迹引导,上升至一个规定的高度再开始转弯。所规定的高度要保证飞机能够避丌前方的高大障碍物,同时有足够的余度飞越位于转弯保护区内的所有障碍物。指定高度转弯离场程序设计的基本任务就是选择适当的离场航线,确定转弯高度。计算转弯高度时首先要选择一个转弯点(TP),该转弯点应位于离场航线上,而且能保证将需要避开的障碍物排除在转弯保护区之外。根据国际民航组织的规定,转弯高度可由下式计算:
TH=dr×Gr+5m 式中:dr为起飞跑道末端(DER)至转弯点(TP)的距离;Gr为最小净爬升梯度。如果由于地形等原因,要求飞机在较高的TH转弯,需要使用较大的爬升梯度(Gr)时,应公布具体的爬升梯度(Gr)。TH不得低于120m。2.指定点转弯离场
在有条件的机场,为了避开直线离场方向上的高大障碍物,或受空域等条件限制,需要设计转弯离场时,可以要求飞机在一个指定点丌始转弯,称之为指定点转弯离场。指定点转弯离场需要考虑转弯点的定位容差区。(1)转弯点为一个定位点
这种情况一般用一个导航台或交叉定位点作为转弯点。转弯点容差区的纵向限制取决于TP的定位容差和6秒飞行技术容差(驾驶员反应误差3s+建立坡度时问3s)。如果TP为一个导航台,则定位容差决定于飞越导航台的高度,这个高度是从DER标高按10%梯度上升的计算高度。
(2)转弯点不是一个定位点
①转弯点由侧方径向线确定时,转弯点纵向限制是由交叉的转弯径向线容差和6秒飞行技术容差确定。
②转弯点由DME弧确定时,转弯点容差区的纵向限制由DME弧的准确度和6秒飞行技术容差确定。但必须满足:跑道中心延长线与规定转弯点至DME台的连线的最大交角必须不大于23º。
2.3导航系统基础
2.3.1全向信标系统(VOR)基础知识
1.VOR工作原理及测量误差
全向信标系统VOR(VHF Omni.gang)是一种相位式近程甚高频导航系统。它由地面的电台向空中的飞机提供方位信息,以便航路上的飞机可以确定相对于地面电台的方位。这个方位以磁北为基准,可由无线电磁指示器直接读出。另外,全向信标系统还可以给飞机提供一条“空中通道”,以引导飞机沿着预定航道飞行。飞行员可在水平位置指示器HIS(航道偏离指示器)上设置预选航道,一并根据航道偏离杆读出飞机与预选航道的偏离情况,从而确保飞机沿正确的航线飞行。需要注意,利用VOR导航时,在航道偏离指示器上显示的向/背台飞行只与向/背台分区线(在地面台处与预选航道垂直的线)有关,而与飞机的航向无关。全向信标的特点:
① 因为工作频率较高(在超短波波段),所以受静电干扰小,指示比较稳定; ② 提供地面电台磁方位角,准确性较高:
③所提供航道信号只能在水平面到仰角45。的垂直范围内,在电台上空有一个盲区不能提供信号,作用距离限制在视线范围内,随飞机高度而增加;
④电台位置的场地要求较高,如果电台位置选在山区或附近有较大建筑物的地点,由于电波的反射,将导致较大的方位误差。
2.飞越VOR导航台的定位容差区及利用VOR导航台交叉定位时的定位容差(1)飞越导航台的定位容差区
飞越导航台的定位容差区应使用圆锥效应确定。这个区是以通过VOR台的直线与垂直线成50。角构成的圆锥为基础。进入圆锥效应区后,飞行员在保持原航向飞行的过程中,将产生最大±5。的航向保持误差,直至飞出圆锥效应区,对于某一指定高度(h),使用厂=htan50。即可得到该高度圆锥效应区的半径,再根据进入误差和航向保持误差就可确定该高度飞越VOR台的定位容差区。
(2)交叉定位的定位容差 a.提供航迹引导导航台的精度
VOR台的航迹引导精度由以下四个参数组成:±3.5。地面系统容差或由飞行测试而定;±1.0。监控容差;±2.7。接收机容差;±2.5。飞行技术容差。取以上四个数值的平方和根,即得VOR台的航迹引导容差±5.2。
b.提供侧方定位的导航台的精度
提供侧方定位的导航台的总容差中不考虑飞行技术容差,根据前面的数据可以得到,VOR的侧方定位容差为±4.5º。
2.3.2自动定向系统(ADF/NDB)基础知识
自动定向系统是利用设置在地面的无方向无线电信标NDB(Non—Direction Beacon)发射的无线电波,在机上用环状方向性天线接收和处理,以确定NDB所在方向的导航设备。NDB的工作频率在150kHz~1800kHz范围内,属于中、长波段。在此波段内,可靠的方向信息只能通过地波或直达波才能得到。地波可以作用到几百千米,但也常受天波的污染,特别在夜间,只有当飞机离地面导航台较近,在很好的地波覆盖范围内,方位读数才可靠。当信号较强时,不考虑飞机结构的影响,设备精度为2。左右:信号较弱时,设备精度为3º左右。
自动定向系统的特点:
1.作用距离的远近由地面导航台发射功率及机上接受机灵敏度决定,一般可达300km左右: 2.在NDB的上空有一个盲区不能提供信号,盲区的范围随匕机高度而增加。飞越NDB的定位容差区及利用NDB交叉定位时的定位容差:(1)飞越NDB的定位容差区
飞越NDB的圆锥效应区的倒圆锥扩散角为40。进入圆锥效应区时的误差为±15º,进入圆锥效应区后的航向保持误差为±5º以内。对于某一指定高度(h),使用r=^tan40º即可得到该高度圆锥效应区的半径,再根据进入误差和航向保持误差就可确定该高度飞越NDB的定位容差区。
(2)交叉定位的定位容差(a)提供航迹引导导航台的精度NDB的航迹引导精度由以下三个参数组成: ①±3º地面设备: ②±5.4º机载设备: ③飞行技术容差。
取以上三个数值的平方和根,即得NDB的航迹引导容差±6.9。(b)提供侧方定位的导航台的精度
提供侧方定位的导航台的总容差中不考虑飞行技术容差,根据前面的数据可以得到,NDB的侧方定位容差为±6.2º。
2.3.3测距机系统(DME)基础知识
测距机(DME)系统是一种能够测量由询问器到某个固定应答器距离的二次雷达系统。DME系统的地面信标台通常与能给飞机提供方位信息的甚高频全J口J信标(VOR)地面台安装在一起。二者结合就构成了标准的国际民航组织(IACO)审定的ρ-θ目近距导航系统。DME系统测距时,询问器的距离计算电路根据从发射询问脉冲肘至接收回答脉冲对之间所经过的时间,计算出飞机到地面信标台的斜距。
测距机系统的特点:
(1)工作频率高,周期短,可产生较窄的脉冲,测距精度较高;
(2)波段为超短波,其传播方式为直线性,故作用距离较短,受视线距离限制。
第三章 高原机场起飞性能研究
民用运输机的高原机场和高原航线运营问题,在全球范围内来讲,只有少数几个典型地区会涉及。这些地区包括:南美、中亚和中国。我国地域辽阔,地形复杂,山地众多,海拔500m 以上的面积占全国总面积的84%,海拔1500m的高原面积占全国总面积的1/3。在所有这些区域中,青藏高原无疑是运行环境最为恶劣的地区。它不但是全球海拔最高的地区,还面临着机场分布极度稀少,以及导航台数量缺乏和导航信号质量低下的问题。除此之外,我国还有众多地形环境复杂、净空条件很差的机场。如何在这样的环境下,满足相关法规的运行要求,保障飞行安全,一直是中国民航界极度关心的问题。
3.1高原机场运行特点及基础
目前,在国内民航界,一般定义机场标高大于1500m 的机场为高原机场,标高大于2560m 的机场为高高原机场。高原机场及航线运行中,会涉及很多低海拔地区运行所没有的新问题。这些问题涉及法规认证、操作程序、飞行性能、飞行安全等诸多领域。
3.1.1高原机场运行特点
3.1.1.1环境特点
中国西部的机场多数为高原山区机场,运行区域海拔比较高。如昌都邦达机场的标高为334m(14219ft),是迄今为止世界上最高的民用机场。
净空环境差,起飞离场和着陆下滑进近梯度大。如九寨/黄龙机场建于一连续山腰上,海拔3448m,50km 半径内有高山57 座,机场东南东7km 处红星岩5003m,东南25km 处岷山主峰5588m,其离场程序要求的上升梯度达到5.7%,仪表进近下滑道达到3.3°。气象条件复杂,低云、能见度低,多雷暴、阵性风和风切变。以青藏高原为例,群山重叠,峭壁高耸,地形动力乱流十分显著;并且高原上空空气稀薄,太阳辐射强,气温变化大,热力乱流强,二者常结合在一起,形成强烈乱流。如成都—拉萨高原航线,冬春季节的高空风速高达300km/h,遇到严重风切变,剧烈的颠簸可以把人抛离座位。
航路最低安全高度高,通信导航信号受地形影响大,导航设备限制使用。如成都—拉萨高原航线,全长1300km,起飞离开成都平原便进入了安全高度在6334m(昌都前)和7470m(昌都后)的地形险峻的高山区。航路两侧有多座高度在8000m 以上的山峰。
3.1.1.2高原机场对飞机性能要求
飞机的飞行活动范围由飞机的环境包线确定。环境包线又称使用限制包线,是考虑到飞机的飞行、结构、动力装置、功能和设备特性的各种限制,确定的飞机允许使用的环境温度和气压高度范围。在包线内,飞机的飞行性能和飞机设备都符合审定的要求。
环境包线给出了飞机在正常情况下的最大起降高度。典型飞机的最大起降高度为:A319/A320:9200ft;B737/757:8400ft。在座舱高度超出环境包线的最大起降高度,继续增加到一定值之后,会导致客舱旅客氧气罩自动脱落,需要改装飞机客舱旅客氧气面罩自动脱落的新阀值。例如某空客系列飞机这一座舱高度值14000ft,为在更高高度机场运行,新审定阀值重新设定为16000ft,从而允许飞机在超过14000ft 以上的机场进行起降。
航路的飘降分析以飞机净航迹为基础,在最大重量和最坏天气状况下,对飞机在飘降过程中和飘降改平后的飞行进行越障检查。飘降分析结果是确定可以安全越障的最大起飞重量,即航路安全高度限重;确定航路上发动机失效后可安全越障的临界决策点、航路备降场等。供氧分析的结果一是确保飞机氧气系统在航路任意一点发生座舱释压后,飞机供氧量能满足法规要求;二是确定航路临界决策点、备降场、紧急下降程序。高原机场一般常常伴随着飞行性能下降和机场净空条件差的问题,按法规要求必须确保起飞、着陆中出现一发失效情况下的飞行安全。高原机场面临着一发失效后飞机上升/复飞梯度减小,真空速增大,其结果导致飞机一发失效离场轨迹和复飞轨迹的拉长和降低,为此必须进行专门的越障分析,确保飞行安全。
高原机场的运行还涉及其他方面和细节问题。如发动机性能降低、超温、飞行性能降低、刹车能量管理和爆胎、高原气候特点、山区机场气象特点、缺氧对生理和心里影响、机组配合与决策等问题。这些都导致高原机场的运行有别于低海拔地区机场。
3.1.2各阶段分析
高原起飞涉及很多个阶段,在各个阶段都有不同的速度,如图3.1所示,其中:发动机故障速度VEF,决断速度V1,抬轮速度VR,最小离地速度VMU,离地速度VLOF,起飞爬升速度V2,最大刹车能量速度VMBE,最大轮胎速度V 轮胎,地面最小操纵速度VMCG,空中最小操纵速度VMCA,失速速度VS。另有指示空速(IAS),校正空速(CAS),当量空速(EAS)和真空速(TAS)。
图3.1起飞各阶段示意图 3.2高原机场对飞机性能的影响
高原地区以其不同于平原地区的特性,决定了飞机在这里飞行,必定受到很多影响和限制。高高度对飞机涡轮发动机、低速动力特性以及飞机的起降性能都有着影响。
3.2.1高原机场对起飞性能的影响
起飞的整个过程是从静止状态到爬升至1500ft,或到完成从起飞构形到航路构形的过渡并达到最后爬升速度的航迹点阶段。这期间分为两个阶段:起飞场道阶段和起飞航道阶段,两者以爬升高度35ft 为分界线的。高原高度对两阶段均有不同影响。此外,高原起飞还存在轮速限重和中断起飞等问题。
1.场道性能影响
空气密度随着海拔升高而降低,一方面,为使飞机离地,达到相同升力所需更大速度(真速),表现在需更长的滑跑距离;另一方面,发动机推力降低,起飞滑跑加速度减小,滑跑,起飞距离增加。制动时,空气密度降低,真空速大,飞机动能大,飞机停止下来需要更长距离。这些都增加了飞机起飞距离,滑跑距离和中断起飞距离。
相同起飞重量和襟翼档位,国际标准大气下,起飞距离和起飞滑跑距离随海拔高的变化,海拔的升高对飞机的起飞距离和起飞滑跑距离都有极大影响,随着海拔的升高,这两个距离都大幅增加,如拉萨贡嘎机场(机场标高3569m),起飞距离和起飞滑跑距离均为海平面机场的2 倍还多。
2.轮速限重
飞机起飞滑跑,机轮高速转动,如转动过快,离心力过大,轮胎会因张力过大而破坏。为防止这种事情的发生,对轮胎规定了使用的地面限制速度,即最大轮胎速度V 轮胎。飞机在地面滑跑阶段,轮胎的最大转速出现在离地瞬间的离地速度VLOF,它略大于抬轮速度VR 飞机的升力等于重量。高原运行时,真速增大,可能达到飞机的最大轮胎速度限制。因此,高原机场不同于海平面机场的最小操纵速度限制问题,而是轮速限制问题。
3.中断起飞
中断起飞距离是一发失效中断起飞和全发中断起飞距离中的较大者,一般由飞机制造商依据适航管理当局对飞机的型号审定要求进行修订。由统计数据来看,引起中断起飞的原因,只有大约25%是有发动机失效引起的。当以场长限重起飞时,随高度增加,V1 减小,执行中断起飞制动时的剩余跑道长度有所缩短。使用中断起飞技术,制动距离将比正常着陆使用最大自动刹车挡位短,不可以用正常着陆制动距离经验来判断中断起飞制动距离。
飞机在中断起飞时使用包括刹车在内的减速措施,刹车系统吸收了飞机的动能转变成自身的热能。这一过程中刹车系统吸收了飞机总动能的一半以上,是主要的减速力量。
4.航道性能影响
高度增加,飞机上升梯度减小,这种变化体现在飞机起飞航道阶段和着陆复飞中。飞机的上升梯度是上升高度与前进的水平距离之比,在一发失效后的起飞航道第二段,由于保持V2 不变,则上升梯度可用下式表示:
凡影响这几个参数的因素都是影响飞机上升梯度和越障能力的因素。由上式,提高上升梯度的方法是:更换更大功率发动机,减轻飞机起飞重量,使用小角度襟翼增大升阻比。在同样条件下,高度越高,净航迹位置越低,飞机的越障能力就会降低。同时,高原飞行时,飞机加速性能降低也造成了越障能力大幅下降。这两者共同作用,在一台发动机失效后表现得异常显著,总航迹和净航迹被大大延长,严重影响越障能力。3.2.2高原机场对着陆性能的影响
1.进近复飞与着陆复飞
复飞,就是一个在降落过程中的爬升阶段。复飞爬升分为两种情况:进近爬升和着陆爬升。进近爬升要考虑关键发动机的失效,而着陆爬升则不需要考虑。
飞机最终的复飞爬升限重是进近爬升限重和着陆爬升限重中的较小者。由于进近爬升考虑一发失效的情况,而着陆爬升不考虑一发失效,所以,一般而言,对于双发飞机,复飞爬升限重为进近爬升限重,而对于四发飞机,复飞爬升限重为着陆爬升限重。
以下给出B737-700 高原算例,襟翼进近15,着陆30,在同一着陆重量不同高度下的性能参数,如表3.1 所示。
表3.1高度对进近和着陆复飞影响
可见,不管在进近还是着陆阶段,飞机的爬升梯度均随机场压力高度增加而减小。2.着陆场道
现代大型飞机在地面制动段的主要减速措施有刹车、地面扰流板和反推三种。干道面所需着陆距离为飞机沿3°下滑线下滑,从高于着陆表面50ft、速度不小于VREF 的一点开始,到完全停止所经过的水平距离的1.67 倍。制动使用最大刹车,不使用反推。而湿跑道着陆距离是干道面的1.15 倍。随着气压高度增高,一方面使发动机推力及着陆时反推力减小,另一方面真空速增大,飞机接地动能大。这些都使着陆距离增长,或者着陆场长限制的最大着陆重量减小。
襟翼方面,小的襟翼角度使着陆距离增长,刹车热能增加,但复飞爬升梯度增加;反之,大的襟翼角度使着陆距离减小,刹车热能减小,但复飞爬升梯度减小。跑道坡度影响方面,上坡缩短着陆距离,下坡则相反;飞行技术方面,着陆参数偏差也极大影响着陆距离。进场速度(50ft 处速度)大及进场高度(标准进场高度为50ft)高,都会使着陆距离增长,空中飘飞距离增长。目前很多高原机场,由于自然环境的限制,使得机场环境较差,如跑道短,ILS 下滑道角度大,进近高度高,这些都使着陆空中段距离增加,极可能使空中拉平段过长,着陆时就会冲出跑道。
3.刹车管理
刹车热能来源于制动时吸收了飞机的动能。较大的有中断起飞、着陆和滑行三种。而其中以中断起飞吸收热能最大,原因是中断起飞时飞机重量比着陆重量大,速度也大于着陆时接地速度,并且可利用的跑道长度也较短,于是在中断起飞时须使用极限刹车。
在高原机场,机场的标高和气温对刹车温度产生很大影响。一方面,温度和机场压力高度越高,同一表速下真空速越大,飞机动能越大,刹车温度增加;另一方面,温度和机场压力高度越高,发动机反推力越小,同样的自动刹车挡位,要求刹车提供的制动力越大,刹车温度增加。刹车温度过高,使得飞机在高原机场飞行时,飞机刹车系统的使用寿命较平原机场短,这就要求飞行员提高驾驶技术,保持较好的着陆状态控制。同时,温度过高,发生爆胎的可能性也大大增加。除了刹车温度外,高原运行产生爆胎的另一个原因是高原气压低。在海拔4000m 以上地区,平均气压比海平面气压低40%。因此,在高原飞行时,应使轮胎保持适当的压力,以免在起飞时由于内外压力差过大而爆胎。3.3小结
本章简单介绍了飞机起飞的全过程。结合高原机场海拔高、空气密度小、温度低等因素,分析这些因素对飞机发动机造成的影响。同时结合起飞和着陆的航道特点,通过仿真,得到发动机最大推力随高度及大气温度变化曲线,发动机性能随高度增高而大幅下降。此外高原环境下轮胎也受到气压低,温度低等因素的影响,因此必须考虑轮胎限重。
第四章 起飞一发失效应急程序设计基础
在程序设计前期,必须采集机场和飞机的基本数据。通过对这些数据的分析计算来选择合理的应急飞行路线,进而设计出有效可行的起飞一发失效应急程序。
4.1基本数据要素及相关因素 4.1.1基本数据
这些基本数据主要包括: ①机场基准点和跑道数据
a.机场基准点的经纬度;b.机场基准点的标高;c.跑道两端的经纬度; d.跑道两端的标高: e.跑道长度和宽度; f.跑道坡度: ②机场的磁差; ③机场的温度; ④风向风速; ⑤无线电导航设施;
⑥障碍物的数据(A型图和1:50000/1:100000地形图); ⑦飞机的性能数据
4.1.2其他相关因素
(1)天气标准
当起飞机场的起飞最低天气标准低于着陆最低天气标准时,在飞机起飞过程中如果出现一发失效,有时将不能返回本场着陆,需飞往起飞各降场。(2)机型选择
若所设计的起飞应急程序需兼容多种机型,则应选应该考虑到实际运行中可能存在最坏的情况,在同一机场,尽量使用相同的程序:如果因为机型差异大造成载量差异较大,可以按不同机型的性能区分设计起飞一发失效应急程序。
(3)应急程序制作时考虑的其它因素
制作的程序是为了满足飞机起飞过程中出现单发后的应急处置方案,该程序应该超越机场的降噪程序、空中交通管制、标准仪表离场及其它任何正常运行过程中考虑的限制。
4.1.3工具使用情况
在EOSID的设计中,需要大量的资料手册和软件进行信息查询和数据计算,下面对所涉及到的资料和软件及其用途进行了大致的总结:
①机场使用细则:用于机场、跑道、风、导航设施以及障碍物的数据的采集: ②航线手册:从中可以得到标准仪表离场程序;
③机场地形图:比例尺为1:50000或1:100000,可以通过地形图确定障碍物; ④飞行手册(Airplane Flight Manual):用于确定一发失效时的起飞航迹,计算起飞重量和爬升梯度(在无计算软件可用时),同时,作为飞机性能的最终数据源来使用,一切数据必需以本手册为准;
⑤降噪手册(砧1 Engines Operating Takeoff and Climb performance and CommunityNoise Characteristics oftlle Boring Model):用于确定全发起飞时的起飞航迹;
⑥波音公司的PERFORMANCE ENGINEERS MANUAL或空客公司的PEI讧0RMANCE PROGRAM MANUAL:用于计算转弯爬升时的坡度损失; ⑦相应的性能计算软件:如空客的PEP、波音的STAS、BPS、BCOP及AFMDPI 等,运用这些软件可计算得到相关的性能数据。
4.2沿标准仪表离场程序(SID)全发起飞离场的检查
沿SID全发飞行检查的主要目的是确定飞机沿标准仪表离场程序全发起飞时的飞行航迹,同时为决策点的确定提供依据。首先,应根据航线手册在地形图上绘制标准仪表离场程序,沿标准仪表离场程序标出可能影响飞机运行的障碍物,同时结合机场细则中的新增人工障碍物(如电视塔、煺囱等),得出可能限制飞机正常运行的主要障碍物数据。然后,利用手册或软件确定全发起飞时的飞行航迹,并通过性能计算对各阶段进行越障检查。
4.3沿SID一发失效起飞离场的检查
在地形复杂的机场,虽然标准仪表离场程序是全发离场的较优选择,但很可能在一发失效时,由于某些障碍物的影响,使得飞机的最大起飞重量和业务载量受到很大的限制。例如:B737.300飞机在标高3000英尺、环境温度20℃的机场、起飞重量为110000LB、A/C AUTO,以FLAP5起飞时,在全发情况下第二爬升段的最大爬升梯度可以达到18%.而一发失效的最大爬升梯度仅为3.45%。由此可以看出,一发失效对飞机越障能力的影响很大。
因此,应对~发失效起飞过程中的各飞行阶段进行分析,找出限制障碍物(也就是在EOSID中需要避让的障碍物),并通过计算得出最大起飞重量。然后,确定是否需要设计EOSID。
起飞一发失效离场保护区的确定是起飞离场检查的关键。在一发失效情况下,计算飞机的起飞重量需要考虑的障碍物的范围是距预定起飞航迹两侧的以下两项中的较小值所对应的宽度:
a.90米+O.125D,其中D是指飞机离可用起飞距离末端的距离值; b.对于目视飞行规则飞行,预定航迹的航向变化小于15。时,为300米;预定航迹的航向变化大于15。时,为600米。对于仪表飞行规则飞行,预定航迹的航向变化小于15。时,为600米:预定航迹的航向变化大于15。时,为900米。
4.4EOSID的初步确定
在1:50000或l:100000的地形图上,通过对障碍物的排查,针对标准仪表离场程序中对载量限制较大的障碍物,找一条更有利于飞机越障的航迹,使得飞机沿此航迹飞行时,可以得到更多的时问(距离)来超越障碍物。然后,在地形图上画出初步确定的起飞应急程序的飞行路线及相应的保护区。应急程序结束点的确定应遵循以下原则:飞机起飞后出现一发失效,按EOSID飞行时,达到下述三种方式之一,即为应急程序结束。
a.返回本场着陆;
b.上升至等待高度或扇区允许最低高度等待: c.上升至航线最低安全高度飞往备降场儿
需要注意,在选择飞行路线时,还要考虑空域和导航的限制。在空域限制方面,应和当地的空管部门协作,掌握危险区、限制区和禁区的位置,避开受飞行和空管限制的卒域。在导航方面,应熟知相关导航设施的基本原理,检查所选飞行路线是否满足机场的导航设拖要求。由于起飞一发失效应急程序一般在飞行性能领域内研究,导航设施的限制在实际设计中常常被忽略,这将很可能导致整个程序设计的失败。因此,导航设施的限制应该引起足够的重视。
4.5EOSID的精确计算分析
在程序的制作中,通常根据机场或航空公司的统计数据选取月平均最高温度和无风作为程序制作的初始条件。在此条件下对上面所选的飞行路线进行起飞分析,计算出最小改平高度和各爬升段的爬升梯度,确定出各转弯点的位置、各转弯处的转弯半径、各航段的飞行方向,最后进行风的修正,如果是固定转弯坡度转弯,还要考虑重量和温度的影响俐。
经过重量、温度和风的修正后,离场航迹的保护区将被增大,这可能导致新的障碍物的出现。如果新增障碍物在飞机的起飞过程中起到了限制作用,则应考虑是否可以通过改变原定航迹来避开限制的障碍物。如果可以通过改变航迹避开限制障碍物,则对新航迹重复上述各步,进行计算检验;如不能避丌,应将此障碍物加入到原障碍物组中,重复上述各步进行计算检验,直至确定出最终航迹。最后,在地形图上画出精确计算后的ESID及其保护区。
另外,在程序制作过程中,还应与当地空管人员、机场相关人员、程序使用公司的E行员进行协调沟通,以确保程序的可行性和适用性。EOsID的精确计算分析是起飞一发失效应急程序的核心部分,也是研究中的重点和难点所在。在本文的第四章和第五章中将对飞行转弯的分析、风的影响、障碍物的计算等目前尚未很好解决的问题进行较为深入地探讨和分析。
4.6决策点的确定
决策点是这样定义的,当飞机在这个点之后一发失效,仍可以按照SID正常离场:但如果飞机在这个点之前发生一发失效,则必须执行EOSID。决策点是在起飞过程中出现一发失效时,飞行员采取哪一种程序继续飞行的选择依据。因此,决策点的选择是至关重要的。
4.7EOSID的检查验证、制图说明及实施准备
在制作出起飞应急程序之后,要按下面的情况对程序进行检查。
第一种情况:假定飞机在V1处一发失效,则必须执行EosID,应对此临界情况进行检查,从而证实该程序的可行性: 第二种情况:假定飞机在决策点处一发失效,则可按SID离场,应对此临界情况进行检查分析,从而证明决策点的准确性。检验无误后将EOSID制成程序图,注明导航台、定位点和主要障碍物,同时辅以文字说明。然后由飞行员在模拟机上试飞,经验证无误,申报相关领导部门进行审批。
第五章设计要点及难点研究分析
起飞一发失效应急程序的研究没有一个标准的规范和方法,在实际设计中,一些特有的数据没有明确的计算分析方法,一些关键性的问题也没有得到足够的重视,这些问题的解决与否将直接影响到程序设计的成败。
5.1规章中易产生歧义的问题分析 5.1.1障碍物数据采集
在EOSID的设计中,障碍物数据的采集是非常重要的,如果障碍物数据不准确,设计的整个程序也没有丝毫意义。在实际设计中采集障碍物数据的依据主要有两个:即机场细则(包括A型图、15km范围内障碍物、50km范围内障碍物)和地形图,然而这两个障碍物数据源都是不完善的。机场细则中并没有涵盖全部的障碍物,而且测量精度不是很高。地形图的年代比较早,一般为50年代、70年代、80年代的组合地形图。
另外,在实际设计中,许多障碍物在机场细则和地形图中的数据是不统一的,这给程序设计带来了很大的困难。因此,建议有关部门应尽快对障碍物进行检查核实,并在机场细则中给出修订过的障碍物数据。
目前,基于现有条件,在实际设计中主要采取以地形图为主,机场细则为辅的原则。其中,地形图主要选取1:5万基本比例尺地形图,这种地形图的精度较高,其覆盖率已达80%。在我国西部和西南部的一些机场缺少1:5万地形图,则可以用1:10万比例尺的地形图代替,但其精度相对略低i2刖。由于地形图更新较慢,一些新增的人工障碍物不能给予及时补充。针对这一不足,在障碍物采集时必须将地形图和机场细则有效地结合起来,基本按照天然障碍物以地形图为依据、新增人工障碍物以机场细则为依据的原则,对于两种不同比例地图中有差异的障碍物信息,保守的做法就是按照条件较为苛刻的考虑分析。
5.1.2起飞离场中相关规则比较说明
目前,我国的离场规则基本都是参照ICAO的离场规则执行,但在起飞一发失效应急程序的实际设计中,各航空公司在一些细节问题的处理上并不完全统一。如果根据不同离场规则设计出不同的起飞应急程序,对航空公司的运行、空管人员的工作负荷都将有很大的影响。因此,应统一运行标准和所依据的离场规则。
①最小爬升梯度
在厂家认定的飞行手册中,所有的单发数据都是以第二阶段最小2.4的净爬升梯度作为最低标准来考虑的。在没有障碍物限制的机场,飞机最大的起飞重量往往受到第二阶段爬升梯度的限制。
②最大允许转弯坡度/对应的最小速度
转弯高度不同,最大允许转弯坡度是不同的。目前航空公司的正常操作手册里面将最大允许转弯坡度默认为15。,在应急程序设计中也沿用此坡度,这是不准确的。如FAA和JAA规定,在400ft以上转弯,其最大允许转弯坡度/对应的最小速度就可以达到
25º/V2min+10kt。另外,在一些地形复杂的机场,由于15。的最大允许转弯坡度的限制,转弯时转弯半径过大,给程序设计带来了很多困难。因此,本文建议最大允许转弯坡度应根据不同机型、不同的转弯高度来确定,不能简单地认定为15。,具体的转弯坡度可以根据飞机厂家提供的转弯裕度量,按照当时飞机的速度、高度来计算得出。
③保护区的宽度和对正跑道损失
保护区的宽度、对正跑道损失在各规则中的要求也是不同的。对于保护区的宽度,现在的实际设计中大多都采用ICAO的标准,己基本得到统一。对正跑道损失则是说法不一。在起飞一发失效应急程序的设计中,最大起飞重量都是受障碍物的限制,为了简化计算,障碍物是从跑道头开始测量计算的。所以在实际设计中,不需要考虑对正跑道损失。
5.2决策点的选择
决策点是这样定义的,当飞机在这个点之后一发失效,仍可以按照SID正常离场;但如果飞机在这个点之前发生一发失效,则必须执行EOSID。目前,有一种理论上通用的决策点确定方法。在这种方法中,首先要计算出使用应急程序后的最大起飞重量及起飞剖面,如图5.1。然后用使用应急程序后的最大起飞重量确定一发失效时的起飞剖面,如图5.2。最后,将一发失效的起飞剖面由刚好越障处向跑道末端反推,一发失效的起飞剖面和全发起飞剖面的交点即为决策点,如图5.3。
图5.1 全发起飞剖面图
图5.2一发失效起飞剖面图
图5.3两种起飞剖面图的对比
上述的方法比较精确,但在实际应用中是比较复杂繁琐的。为此,本文提出一个简化决策点确定方法的建议,即取SID和EOSID的分离点为决策点。这种方法的好处是决策点比较直观,便于飞行员在实际飞行中对应急程序的操作。但这样确定出的决策点必须沿SID和EOSID进行检查,下面给出决策点的检查方法。
首先在地图上量出决策点到起飞离地端的距离,根据全发起飞航迹和爬升梯度计算出飞机全发起飞到达决策点上空的高度。然后按照一发失效的起飞航迹和爬升梯度分别计算检验飞机沿SID和EOSID继续飞行的越障情况,对于SID,还要检验飞机到达定位点上空的高度是否符合离场要求。如最终检查无误,即可确定该分离点为决策点。
5.3远距离障碍物越障情况讨论
在远距离障碍物的越障计算中,对于B737.700、B737.800、空客系列等性能计算软件比较完善的机型,可以直接利用软件进行计算。但对于B737.300等软件不完善或一些没有性能计算软件的机型,建议利用手册查取图表,然后通过迭代进行计算。利用B737.300的标准起飞分析软件(STAS)进行越障计算时,软件计算的理论依据是在第二爬升段超越所有起飞过程中的障碍物,即改平时净航迹的高度达到最高障碍物高度加35英尺以上。所以用软件计算起飞重量时,需将远距离障碍物进行折算,将其转换成软件可以计算的近距离障碍物,然后再进行越障分析。计算方法如下:
假定一个初始起飞重量Wo(可以选择无障碍物限制的最大起飞重量),用初始重量在飞行手册上查出第二爬升段梯度、平飞加速段距离、最后爬升段梯度,确定起飞剖面,按最后爬升段净梯度(注意1500fl以上梯度损失)将远距离障碍物的高度折算成平飞段结束点处假想障碍物的高度(h=H—d3Xθ%)。将h和dl作为假想障碍物的高度和距离带入软件进行计算,得到新的最大起飞重量W1。然后将(W0+W1)/2作为新的初始重量重复上面的计算,计算得到新的起飞重量W2。再将(WI+W:)/2作为新的初始重量,用此方法重复上面的步骤,直至初始重量与起飞重量表中查得的最大起飞重量相同,此时的重量即为该障碍物限制下的最大起飞重量,最后一步迭代中的起飞剖面即为最大起飞重量下的实际起飞剖面。
5.4导航限制要求
需要制作起飞应急程序的机场绝大多数地形都比较复杂,而且机场的导航设施比较有限。在程序制作中,如果对现有设备的导航原理不甚了解,将可能导致设计出的起飞应急程序在实际中不能应用。
以测距机(DME)为例,DME使用的无线电波是超短波,在电离层下,超短波信。由于超短波的频率高、周期短、传播方式为直线性,因而用于测距可得到较高的测距精度。但因为超短波仅按直线传播,导致它的作用距离近,受视线距离的限制。如果飞机和地面DME台之间有高大的障碍物挡住了超短波的直线传播,则很有可能不能测出飞机的位置信息,如图5.4所示。在这种情况下,可以根据不同情况选择不同的解决方案,如用卫星导航进行定位、增加导航设施或者减少飞机业载等等。当然,为了经济性考虑,应在原有的导航条件下,尽可能通过飞行路线的选择来避免此类情况。
图5.4DME受限制情况示意图
因此,在EOsID的设计中,要注意到导航设施的适用性,从而采取合理可行的方法来进行引导和定位。下面给出交叉定位时对导航台位置的限制要求。
(1)VOR/VOR 当使用两个vOR导航台交叉定位时,对两个导航台与定位点的连线所构成的夹角的大小有~定的限制,该夹角应在30º~150º,如图5.5所示。如不能满足夹角限制,则不能采用这两个导航台给该定位点定位。
(2)NDB/NDB 当使用两个NDB导航台交叉定位时,对两个导航台与定位点的连线所构成的夹角的大小有一定的限制,该夹角应在45º~135º,如图5.6所示。如不能满足夹角限制,则不能采用这两个导航台给该定位点定位。
(2)VOR /DME或NDB/DME 当使用V0R导航台(或NDB)与DME距离弧交叉定化时,VOR台(或NDB)与定位点的连线所构成的夹角应在Oº~23º或157º~180º,如图5.7所示。如不能满足夹角限制,则不能采用这两个导航台给该定位点定位。
第三篇:到达机场后程序办理
到达机场后一般按以下程序办理:
①办登机手续(也就是换登机牌):看看你的航班在哪个柜台办理,机场都有显示屏告诉你哪个航班在哪个柜台,找到相应柜台,将机票、身份证交给机场值机人员。
如果你有大件行李,就在这里托运,经济舱20公斤以内的行李是免费的。要注意托运的行李不要夹带违禁物品,办完登机手续,值机人员会将机票的旅客联、登机牌、行李票,身份证退回给你。准备好机票和有效身份证件,根据航班号和目的地选择相应的柜台,注意不要排错队。(托运行李时有的机场会收一个保险费,10元左右,比如福州机场;如果你的行李箱没锁,有的机场会强制你花5块钱买把小锁,比如广州机场)。
托运的凭证一般贴在机票上,到达并取出行李后,会有工作人员检查托运凭证和行李上的标签是否相对应。小心别拿错别人的,把自己的丢了。
②安全检查:过安全检查时请出示身份证件、机票和登机牌。过安检。到安检通道,通道口有个安检柜台,你将机票的旅客联、登机牌、身份证交给安检员,安检员审核没问题会在登机牌上面盖章。然后过安检门,随身带的物品要从安检门旁的X光安检机过去,你自己要从安检门通过。安检没问题就进候机厅。
③候机:通过安检后,看看你登机牌上面会标明你的航班在哪个登机口登机,找到与登机口对应的候机厅,几号登机口就在几号候机厅候机。每个候机厅的位置,机场都会有显示屏显示,不清楚可以问机场服务人员。找到候机厅就在那里休息吧,等广播通知登机。进入隔离厅后,在登机牌显示的登机区域候机,可以把身份证件、机票放置保管好,只留登机牌登机。
如果你抽烟的话,可以到吸烟室吸烟。记得注意听广播啊。
④登机:登机时间一般在起飞前的20-30分钟;起飞前5分钟(无托运行李的旅客)/起飞前10分钟(有托运行李的旅客)不能到达登机口的旅客,将不能登机。听到登机广播后,在登机口会有服务人员撕登机牌,你就到登机口将登机牌交服务人员,服务人员从登机牌撕一小块,其他部分交回给你,你持登机牌跟着别人上飞机吧。
⑤找机上位置。登机牌上标明有你的位置,如:5D、11C什么的,数字代表第几排,每排的座位是按A、B、C、D、E、F。排的,飞机上的座位号标在放行李的舱壁(座位上方)。找到你的位置坐下,扣上安全带,起飞前关掉手机。当您进入机舱时,可将座位卡交给空中服务员,请他带领或指引入座。到了座位以后,可将随身行李摆在座位顶上的行李舱。
大衣或雨具可交由空服员代为保管,沿途飞机上有任何需要,也都可以要求空服员帮忙,不用客气。飞机起飞和降落前后,摇晃厉害,应系好安全带,不能吸烟。
第四篇:武汉天河机场飞行区运行规则竞赛题
武汉天河机场飞行区运行规则竞赛题
一、必答题
1、在标有正向“停”道路等待位置标志的地方,车辆驾驶员应如何处置?
答:①停车;
②观察前方航空器活动动态;
③确认车辆不会阻碍滑行通道上的飞机运行方可通行。
2、依据民航局170号令,机动车驾驶员的哪些情形将受到记12分,收回驾驶证,两年内不得再申领驾驶证的处理?
答:①碰撞航空器的;
②造成航空器复飞或中断起飞的; ③至人死亡的。
3、只有在航空器处于安全靠泊状态下,进行保障作业的车辆才允许进入机位安全区。航空器安全靠泊状态应该满足哪些条件?
答:①发动机关闭; ②防撞灯关闭;
③轮挡按规范放置(主起落架外侧机轮前后和前轮前后挡上轮挡)。
④航空器刹车松开(轮档放好后,机务指挥协调人员应当向航空器驾驶员发出松刹车信号)。
4、防止航空器尾气伤害应做到哪几点?
答:①与未关掉发动机的航空器保持一定的安全距离。②当航空器引擎正在开动或防撞灯亮起时,车辆不得在航空器后方通过。
③靠近航站楼主楼机位上航空器推出时,必须推行越过CS(或DS线)才能开车滑出。
④航空器试车时无关人员不得进入飞机试车危险区。
5、车辆在穿越滑行道时,如何防止车辆与航空器发生冲突? 答:①遇有正向“停”标志,必须在标志前停车观察,在确认安全后,方可通过。
②如需让行于航空器时,车辆必须在“停”标志前停车等待。③驾驶员严禁在滑行道上停车。④车辆在穿越机位滑行线时,需注意观察和避让正在入位或离位的航空器。
6、靠近/对接航空器有哪些注意事项? 答:①保障车辆对接航空器前,须在距航空器15米外试踩刹车,确认刹车良好后方可实施对接操作。实际环境不足15米的情况下,应在机位安全线以外试刹车。
②驾驶员在航空器旁停放车辆时,须确保车辆与航空器及邻近设备保持足够的安全距离,并严格按规定的操作程序工作。
③车辆和航空器处于靠接、联结状态时,车辆应当使用制动、轮挡。
④不得在机位内倒车。
⑤驾驶液压装置车辆应当保持液压升降筒和脚架升降到工作位置之后才允许进行保障作业。
7、低能见度天气行驶有哪些规定?
答:①车辆应尽量减少在停机坪上的行驶。②严禁任何车辆驶进航空器运转区。③最高车速限制减至每小时20公里。④随着能见度的减低,驾驶员必须按当时的情况,适当减低车速,以确保安全。
8、若车辆在滑行道、停机位内发生故障,驾驶员应如何处置? 答:①立即报告现场运行指挥中心指挥室(即机场6号,电话:02765687546或02765687666)。
②发生故障的车辆必须把危险警告灯亮起。③有警示牌的应设置警示牌。
④迅速将故障车辆移至不影响飞行安全的区域。
9、机坪作业人员如何防范“FOD”? ①保障作业完成后,及时清理工作现场; ②在飞行区不乱扔杂物; ③养成随手清洁的习惯; ④落实清洁卫生制度;
10、航空器活动区发生交通意外时驾驶员如何处置? ①立即报告。在航空器活动区内发生交通意外时,车辆驾驶员必须首先报告现场运行指挥中心指挥室(机场6号,电话:02765687546,02765687666)。
②必要救护
涉及人员伤亡的交通事故,除必要的救护及防止损失措施外,车辆驾驶员还应立即向机场医疗部门(电话:02785818617)报告。
③保护现场
相关人员应留在原地,保护现场,且肇事车辆不得被移动。④等待和协助事故调查和处理
航空器活动区内车辆交通意外由机场公安局进行调查、取证和处理。
二、抢答题(共60题,其中,单项选择题20题,判断题40题)
(一)单项选择题(选择正确答案的序号,共20题)
1、在航空器活动区域行驶的一切车辆,遇有航空器滑行或拖行时,在航空器一侧 米外避让,不得在滑行的航空器前 米内穿行或 米内尾随,不得从机翼下穿行。(③)
①20,200,30 ②200,30,50 ③20,200,50 ④50,200,50
2、车辆停放车位线标志车辆的停放位置,此线为 ③,在机坪各个车辆停放区。
①红色 ②黄色 ③白色 ④绿色
3、接机人员应当至少在航空器入位前 ④,对机位适用性进行检查。
①30分钟 ②15分钟 ③10分钟 ④5分钟
4、机场管理机构可根据本机场的实际情况实行分区限速管理,武汉天河机场内场最高时速不得超过 ③。
①80公里/小时 ②50公里/小时 ③40公里/小时 ④25公里/小时
5、在低能见度的情况下,车辆最高时速不得超过 ②。①30公里/小时 ②20公里/小时 ③10公里/小时
6、航空器活动区机场内用于航空器起飞、着陆和滑行的区域,由 ① 组成。
①机坪和运转区 ②跑道路和滑行道 ③客运机坪和货运机坪
7、与航空器抢道,造成飞机刹车,按《控制区安全行为管理规定》应扣责任驾驶员12分,③ 内不得进入控制区,不得重新办理控制区工作证件。
①60天 ②90天 ③120天
8、与飞机抢道,未造成机组刹车,扣 ③。①2分 ②6分 ③9分 ④12分
9、对接航空器车辆时未按规定放置轮挡,扣 ①。①2分 ②3分 ③4分 ③6分
10、车辆对接航空器的速度不得超过
①。
①5公里/小时。②10公里/小时。③15公里/小时。④20公里/小时。⑤25公里/小时。
11、武汉天河机场航空器大车试机位位于 ③。①2号机坪 ②3号机坪 ③5号机坪
12、武汉天河机场C类飞机在试机位试大车时,在北风向情况下机头应向: ②。
①南 ②北 ③西 13、3号机坪313号机位南侧的服务车道不完备,在此错车时,①。
①主服务道路上车辆礼让弯道上车辆。②弯道上车礼让主服务道路上车辆辆。
③主服务道路上车辆和弯道上车辆都靠右行驶。
14、在A指廊和B指廊消防通道上行驶的车辆,车速不得超过 ①。
①10公里/小时 ②20公里/小时 ③30公里/小时
15、车辆应按交通标志、标线通行,且应靠道路右侧行驶。若要超越前面的车辆,必须从前面车辆的 超车,禁止从 超车。(①)
①左边,右边 ②右边,左边
16、保障车辆对接航空器前,须在距航空器
②
米外试踩刹车,确认刹车良好后方可实施对接操作,实际环境不足时,应在机位安全线以外。
①10米 ②15米 ③20米 ④25米
17、在滑行道或机位上发生车辆故障或交通意外时,驾驶员首先拨打电话: ①,向机场现场运行指挥中心报告事发情况,并果断处置。
①65687546 ②85818119 ③85818617 ④65687536
18、发生人员伤亡事故时,驾驶员还应立即向机场医疗部门(电话号码:
③)报告,并对受伤人员采取必要的救护措施。
①65687546 ②85818119 ③85818617 ④65687536
19、按照《武汉天河机场控制区安全行为管理规定》被扣6分之后,违规人员 ③ 天不得进入控制区工作。
①15 ②30 ③7 ④90 20、在航空器活动区内开车与正在引导航空器的引导车抢道,依照《武汉天河机场控制区安全行为管理规定》,驾驶员应受到扣(②)分处罚。
①2 ②6 ③9 ④12
(二)判断题(判断正确或错误,共40题)
1、在航空器活动区内必要时才可使用远光灯。(×)
2、未关掉发动机的车辆,驾驶员有急事时可不随车等候。(×)
3、在停机坪上,车内非驾驶人员可以吸烟。(×)
4、在跑道、滑行道上作业的车辆必须配备能够与塔台保持不间断的双向通信联络的设备。(√)
5、摆渡车转弯半径过大,可在3号机坪相邻两个停靠B737型飞机之间穿行。(×)
6、专用停车位有空时其它车辆可临时停放。(×)
7、当航空器在加油时,在停机位内的车辆不得阻碍加油车前方的紧急通道。(√)
8、进入设备等待区等待作业时,驾驶员须随车等候。(√)
9、行李拖车拖挂托盘时,行李拖斗拖挂不得超过4节,大托盘不得超过4节;小托盘不得超过6节。(√)
10、车辆应按指定的通道口进入和驶离航空器活动区,并主动接受执勤人员的检查;进入航空器活动区后,自觉接受机坪监管员的检查和指挥。(√)
11、所有在机坪从事保障作业的人员,均应当按规定佩带工作证件,穿着工作服,并配有反光标识。(√)
12、保障车辆对接航空器后,应当处在制动状态,可不放置轮挡。(×)
13、在航空器活动区行驶的车辆,必须按规定配备有效的灭火器材,并放置在易取之处。(√)
14、行车路线上禁止停车。(√)
15、当航空器引擎正在开动或防撞灯亮起时,车辆不得在航空器后方穿过。(√)16、3号停机坪共有25个机位,其中东侧301~312机位机头朝东,需自滑进,顶推出;西侧313~325机位机头朝西,可自滑进出。(√)
17、除特殊紧急情况外,机场不得开启警笛、警报等产生高分贝噪音的设备。(√)
18、控制区内车辆驾驶室中可以吸烟。(×)
19、车辆应按交通标志、标线通行,且应靠道路右侧行驶。若要超越前面的车辆,必须从前面车辆的左边超车,禁止从右侧超车。(√)
20、涉及人员伤亡的交通事故,除必要的救护及防止损失措施外,相关人员应留在原地,保护现场,且肇事车辆不得被移动。(√)
21、航空器活动区滑行通道和机位内禁止检查或修理车辆。(√)
22、车辆拖曳牵引杆在航空器活动区行驶时,其速度不得超过20公里/小时。(√)
23、在航空器准备推出停机位前,除飞机牵引车外,任何车辆、设备均须撤离机位安全区。(√)
24、机位内禁止无人观察和指挥情况下倒车。(√)
25、车辆严禁驶入廊桥活动区、高杆灯保护区、机位电源保护区及加油井保护区。(√)
26、驾驶液压装置车辆,应当保持液压升降筒和脚架升降到工作位置之后才允许进行保障作业。由于有液压支撑脚,停靠航空器完毕后可不放轮挡。(×)
27、车辆和航空器处于靠接、联结状态时,车辆应当使用制动、轮挡。(√)
28、按照总局191号令,登机桥(或客梯车)操作员(或驾驶员)在收到机务的对接手势,对接航空器完毕后,其它车辆才能越红线展开作业。(√)
29、为航空器提供保障服务的车辆,允许在航班入位前进入专用停车位、保障作业等待区或临时停车区,但不得进入机位安全区。等待时驾驶员须随车等候。(√)
30、除了在停机位内进行保障作业的车辆外,其它车辆必须沿着行车道行驶,不得穿越停机位。(√)
31、未关掉发动机的车辆,驾驶员必须随车等候。(√)
32、车辆应当按划定的停车位及停车方向进行停放,车辆停放以不影响其它车辆的正常行驶和作业为原则。(√)
33、车辆在机尾路行驶,需注意观察避让正在入位或离位的航空器。(√)
34、当航空器在加油时,在停机位内的车辆不得阻碍加油车前方的紧急通道。(√)
35、环场路只允许围界巡视车、驱鸟车、灯光及导航设备检修车辆及其他经飞行区管理部批准的车辆行驶,其他车辆禁止驶入。(√)
36、必要时在航空器活动区内可使用远光灯。(×)
37、饮酒、服用国家管制的精神药品或麻醉药品者不得驾驶机动车。(√)
38、机动车在夜间必须开启开车头照明灯、近光灯、示宽灯和尾灯,在雾天车辆应开启雾灯。(√)
39、如果工作需要,驾驶员允许在飞行区驾驶与准驾车型不符的车辆。(×)
40、备有乘客座位的车辆或移动设备方可搭载人员,所载人员人数不得超过车辆牌照上列明的准许人数。(√)
第五篇:机场飞行区管理与场道施工教案范文
第一章 路基土石方工程施工
第一节 填方路基施工
1.1.1 概述
一、路基施工的重要性、特点及施工方法
1、重要性
路基施工的重要性:是路基强度和稳定性的保证,不少公路病害的重要原因就是路基施工质量不良,引起交通阻塞,并消耗大量的养护和维修费用。
在公路建设中,路基土石方工程数量很大,个别公路路基工程要占全部公路的65%,某些重点路段往往是公路施工进度的关键。
2、特点
1)、路基土石方工程量大,沿线分布不均匀;
2)、路基工程的项目较多,如土方、石方、圬工砌体等;
3)、公路施工是野外操作,经常会遇到自然条件差、运输不便、设备与施工队伍的供应与调度困难,路基工地分散,工作面狭窄,遇有特殊地质不良地段,使一般的技术问题复杂化;
4)、隐蔽工程较多。3、施工方法 主要有这么几种:
a 人工施工(效率低、强度大、进度慢); b 简易机械化施工(生产效率较高),c 水力机械化施工
d 机械化施工使用配套机械。
二、路基施工的一般程序与内容
路基施工过程:、施工前的准备工作
主要是组织准备、物质准备和技术准备三方面。2、修建小型人工构筑物
主要是小桥涵、档土墙。要求其先完工。3、路基土石方工程
包括开挖路堑,填筑路基,压实、整平,建排水沟渠及加固工程。4、路基工程的检查与验收。
1.1.2 路基填筑
一、路基填筑材料
(一)、各类土的的工程性质
1、不易风化的石块:包括漂石、卵石,强度高、稳定性好,使用场合与施工季节不受限制;
2、碎(砾)石土:强度较高、内磨擦系数高、水稳性好、材料的透水性大、施工压实方便;若细粒含量增多,则透水性和水稳性会下降;
3、砂土:无塑性、透水性和水稳性良好,具有较大的磨擦系数、粘结性小,易于松散,对流水冲刷和风蚀的抵抗能力差,不易压实;
4、砂性土:强度、稳定性好,是最好的路基填筑材料
5、粘性土:内磨擦系数小、粘聚力大、毛细现象显著、透水性小、水稳性差
6、粉性土:毛细现象严重,水稳性差,不良用土;
7、膨胀土、重粘土:几乎不透水、粘结力特强,湿时膨胀性和可塑性都很大;
8、易风化的软质岩石:水稳性差,浸水后易崩解、强度显著降低,变形量大。(二)、规范中对路基用土的规定
1、路基填料不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土。采用盐渍土、黄土、膨胀土填筑路堤时,就遵照有关规定执行。
2、液限大于50%,塑性指数大于26的土,以及含水量超过规定的土,不得直接作为路基填料。
3、钢渣、粉煤灰等材料,可用作路基填料,其它工工业废渣在使用前应进行有害物质的含量试验。
4、捣碎后的种植土,可用于路堤边坡表层。
二、路基填筑施工工艺流程
(一)、路基填筑施工的工艺流程图
(二)、路基填筑施工的主要施工工序
1、料场选择
2、基底处理
1)、路基用地范围内的树木、灌木丛等均应在施工前砍伐或移植清理,砍伐的树木应移置于路基用地之外,进行妥善处理。
2)、路堤压实:
①原地面的坑、洞、墓穴应用原地土或砂性土回填,并按规定压实。
②原地基为耕地或松土时应先清除有机土、种植土、草皮等,清除深度应达到设计要求,一般不小于15CM,平整后按规定要求压实。
③原土强度不符合要求时,应进行换填,深度不小于30CM,并予分层压实到规定要求。④路堤原地基应在填筑前进行压实,当路堤填土高度小于路床厚度(80CM),基底的压实度不宜小于路床的压实度标准。
⑤当路堤原地基陡于1:1.5时,应挖成台阶,台阶宽度不小于1M,并夯实。
3、填筑
(1)填筑方式
①水平分层填筑法:每填一层压实到规定值,再填。
②纵向分层填筑法:纵坡大于12%(20°)的路段应沿纵坡分层,逐层碾压密实。③横向填筑:适用于无法自下而上分层填土的陡坡、断岩或泥沼地区。(不易压实)
④混合填筑:当公路路线穿过深谷陡坡,尤其是要求上不的压实度标准较高时,下层采用横向填筑,上层采用水平分层填筑。
施工程序:取土、运输、推土机初平、平地机整平、压路机碾压
施工要领:控制每层填料布料均匀,松铺厚度不超过30CM,最佳含水量条件下碾压。
(2)沿横断面一侧填筑的方法
挖出向内倾斜的台阶,然后分层填筑碾压到规定的密实度。(3)不同土质混填时的方法 不同土质混填筑路堤时,不同性质土应分别填筑,不得混填。每种填料层累计总厚度不宜小于0.5m,以透水性较小的土填筑路堤下层时,应做4%的双向横坡;如用于填筑上层时,除干旱地区外,不应覆盖在由透水性较好的土所填筑的路堤边坡上。为防止相邻两段用不同土质填筑的路堤在交接处发生不均匀变形,交接处应做成斜面,并将透水性差的土填在斜面的下部。
(4)填石路堤的填筑方法
1)填石路堤的基底处理同填土路堤。
2)高速公路、一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤均应分层填筑,分层压实。二级及二级以下且铺设低级路面的公路在陡峻山坡段施工特别困难或大量爆破以挖作填时,可采用倾填方式将石料填筑于路堤下部,但倾填路堤在路床底面下不小于1.0m范围内仍应分层填筑压实。
填石路堤的压实度检验:我国现行《公路路基技术规范》(JTJ033)规定的压实标准为在规定深度范围内,以通过12t以上振动压路机进行压实试验,当压实层顶面稳定,不再下沉(无轮迹)时,可判为密实状态。
3)填石路堤的施工要求
①填石路堤的石料强度不应小于15MPa(用于护坡的不应小于20MP。)。填石路堤石料最大粒径不宜超过层厚的2/3。
②分层松铺厚度:高速公路及一级公路不宜大于0.5m;其他公路不宜大于1.0m。
③填石路堤倾填前,路堤边坡坡脚应用硬质石料码砌。当设计无规定时,填石路堤高度小于或等于6m时,其码砌厚度不应小于lm;当高度大于6m时,码砌厚度不应小于2m。
④高速公路及一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内应填筑符合路床要求的土并分层压实,填料最大粒径不得大于10cm。其他公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内宜填筑符合路床要求的土并压实,填料最大粒径不应大于15cm。(5)土石路堤的混填方法
土石路堤填筑应分层填筑,分层压实。当含石量超过7o%时,整平应采用大型推土机辅以人工按填石路堤的方法进行,当含石量小于70%时;土石混合直接铺筑;松铺厚度控制在40cm以内,接近路堤设计标高时,需改用土方填筑。
分层松铺厚度:不宜超过40cm。
土石混合料中石料强度大于20Mpa时,石料最大粒径不宜超过层厚的2/3,否则应剔除。当石料强度小于15Mpa时,石料最大粒径不宜超过压实层厚。
高速公路及一级公路土石路堤路床顶面以下30-50cm范围内应填筑符合路床要求的土并分层压实,填料最大粒径不得大于10cm。其他公路土石路堤路床顶面以下30cm范围内宜填筑符合路床要求的土并压实,填料最大粒径不应大于15cm。
1.1.3 路堤机械化施工
(一)、推土机
1、性能:切削、推运、开挖、填积、回填、平整、疏松、压实。
2、适用性:适用于季节较强,工程量集中,施工条件较差的工程环境,主要用于50-100m短距离 4 的作业。
3、作业方式:铲土、运土、卸土、空回。
(二)、铲运机
1、适用性
取决于土质特性、运距、机器本身的性能和道路状况。
3铲运机的经济运距视类型不同而异,一般与斗容量的大小成正比。斗容量6m以下的铲运机的最短
3运距不小于100m为宜,最长不应超过350m,经济运距为200-300m。斗容量10-30m的自行式铲运机,最小运距不小于800m,最长运距可达1500m以上。
注:铲运机在施工中应尽可能地利用地形下铲装和运输以提高生产率。一般铲装时的下坡角不应大于7-8度,如坡度过大,铲下的土不易进入斗内,效率反而降低。
2、作业方式 1)一次铲装法
2)交替铲装法(跨铲法)3)波浪式铲土法 4)下坡铲土法
(三)、平地机
平地机是一种装有以铲土刮刀为主。配备其他多种可换作业装置,进行刮平和整型连续作业的工程机械
1、适用性
平地机主要用途有:从路线两侧取土,填筑不高于1cm的路堤;修整路堤的横断面;旁刷边坡;开挖路槽和边沟,以及大面积平整等。此外,还可以在路基上拌和、摊铺路肩上的杂草以及冬季道路除雪等。
2、作业方式 1)选择铲土角
铲土角是指刮刀切削刃与地面的夹角。铲刀角的大小由作业类型确定,一般60度左右的切削角适用于平整作业。平整、切削、剥离土壤时,则需要较小的铲土角。
2)选择刮刀回转角
刮刀回转角w,对于切削、剥离、混合作业及硬土切削作业时,可取30-50度;对于进行最后一道刮平以及进行松软或轻质土刮整作业时,可取0-30度;在狭窄地段,短距离施工时,将刮刀回转180度,平地机可以在倒退状态下作业。
3)斜行作业 4)刮刀侧移 5)刮刀移土作业
(四)、挖掘机
1、适用于挖掘和装载土、石、砂砾和散装材料。
2、特点:效率高、产量大、但移动性能较差。
注:当工程量较小可选用斗容量较小,机动性强的轮胎式全液压挖掘机。
(五)、装载机
装载机是一种工作效率较高的铲土运输机械,它兼有推土机和挖掘机两者的工作能力,可以进行铲掘、推运、整平、装卸和牵引等多种作业。
注:
1、装载机的经济合理运距:若整个采、装、运作业循环时间少于3min时,自铲自运是经济合理的。
2、装载机的斗容量与汽车车厢容积的匹配:通常以2-4斗装满一车箱为宜,车厢长度要比装载斗宽大25%-75%,装载机铲斗45度倾斜卸载时,斗齿最低点的高度要比车厢侧壁高20cm至1m。
3、充分发挥装载机的效率 装载机作业循环时间,小型的不超过15s,大型的不超过20s,而且应考虑装载机行走与转弯速度。
1.1.4 边坡施工与路基修整
一、边坡施工
(一)注意事项:
1、放样
2、做好坡度式样
3、随时测量:控制标高
4、留有余量:以方便进一步修正
(二)边坡施工压实
1、边坡机械压实:从下往上用振动压路机卷振压实
2、适当加大宽度和高度,然后分层填土、压实,多余部分铲除清理。
二、路基整修
1、路基表面整修:人工配合机械
2、路基边坡整修:从上而下整修
1.1.5桥、涵台背填土施工
1、原因
①路基本身的压缩沉降 ②地基沉降
③路基与台背接头处,产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基下沉。
2、台背填土的施工与控制
①设置横向泄水管或盲沟(台背全宽范围铺防水材料)②回填材料一般选用透水性好的碎石或岩渣
3、注意事项
①填料细料含量不能过大
②填筑前,在土拱设置泄水管或盲沟
③回填以前,桥涵的台前防护工程及桥梁上部结构应完成 ④应做到两侧对称施工
⑤控制填筑厚度,保证压实质量和透水性
1.1.6填石及高填方路堤施工
一、填石路堤施工(同上)
1)填石路堤的基底处理同填土路堤。
2)高速公路、一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的填石路堤均应分层填筑,分层压实。二级及二级以下且铺设低级路面的公路在陡峻山坡段施工特别困难或大量爆破以挖作填时,可采用倾填方式将石料填筑于路堤下部,但倾填路堤在路床底面下不小于1.0m范围内仍应分层填筑压实。
填石路堤的压实度检验:我国现行《公路路基技术规范》(JTJ033)规定的压实标准为在规定深度范围内,以通过12t以上振动压路机进行压实试验,当压实层顶面稳定,不再下沉(无轮迹)时,可判为密实状态。
3)填石路堤的施工要求
①填石路堤的石料强度不应小于15MPa(用于护坡的不应小于20MP。)。填石路堤石料最大粒径不宜超过层厚的2/3。
②分层松铺厚度:高速公路及一级公路不宜大于0.5m;其他公路不宜大于1.0m。
③填石路堤倾填前,路堤边坡坡脚应用硬质石料码砌。当设计无规定时,填石路堤高度小于或等于6m时,其码砌厚度不应小于lm;当高度大于6m时,码砌厚度不应小于2m。
④高速公路及一级公路填石路堤路床顶面以下50cm范围内应填筑符合路床要求的土并分层压实,填料最大粒径不得大于10cm。其他公路填石路堤路床顶面以下30cm范围内宜填筑符合路床要求的土并压实,填料最大粒径不应大于15cm。
二、高填方路堤施工
水稻田或常年积水地带,用细粒土填筑高度在6m以上,其他地带填土或填石高度在20m以上称为高填方路堤。
分层填筑,分层压实。
第二节 挖方路基施工
路堑施工就是按设计要求进行挖掘,并把挖掘出来的土方运到路堤地段作填料,或者运到弃土地点。
路堑开挖方式应根据路堑的深度和纵向长度,以及地形、土质、土方调配情况和开挖机械设备条件等因素确定,以加快施工进度和提高工作效率。1.2.1 土方路堑开挖
一、土方路堑的开挖方式
1、全断面横挖法(从路堑的一端或两端按横断面全宽逐渐向前开挖,这种开挖方法适宜较短的路堑。)一层横向全宽挖掘法:适应于开挖深度小且较短的路堑; 多层横向全宽挖掘法:适应于开挖深而短的路堑。注:每层挖掘台阶深度:人工1.5-2.0m,机械3-4m。
各层要有独立的临时排水设施
2、纵挖法(沿路堑纵向将高度分成不大的层次依次开挖,它适用于较长的路堑。它又分为:分层纵挖法、通道纵挖法和分段纵挖法。)1)分层纵挖法——适用于较长的路堑开挖;
2)通道纵挖法——便于土方挖掘和外运的流水作业;
3)分段纵挖法——适用于路堑过长,弃土运距过远的傍山路堑或一侧的堑壁不厚的路堑开挖。
3、混合式开挖
适用于路堑纵向长度和挖深都较大的情况。通道纵挖法+横挖法。
二、雨期开挖路堑
1)在土质路堑开挖前,在路堑边坡坡顶2m以外开挖截水沟并接通出水口。
2)开挖土质路堑宜分层开挖,每挖一层均应设置排水纵横坡。挖方边坡不宜一次挖到设计标高,应沿坡面留30cm厚,待雨期过后整修到设计坡度。以挖作填的挖方应随挖随运随填;
3)土质路堑挖至设计标高以上30—50cm时应停止开挖,并在两侧挖排水沟。待雨期过后再挖到路床设计标高后再压实。
4)土的强度低于规定值时应按设计要求进行处理。
5)雨期开挖岩石路堑,炮眼应尽量水平设置。边坡应按设计坡度自上而下层层刷坡,坡度应符合设计要求。
三、冬期开挖路堑
1)当冻土层破开挖到未冻土后,应连续作业,分层开挖,中间停顿时间较长时,应在表面覆雪保温,避免重复被冻。
2)挖方边坡不应一次挖到设计线,应预留30cm厚台阶,待到正常施工季节再削去预留台阶,整理达到设计边坡。
3)路堑挖至路床面以上lm时,挖好临时排水沟后,应停止开挖并在表面覆以雪或松土,待到正常施工时,再挖去其余部分。
4)冬期开挖路堑必须从上向下开挖,严禁从下向上掏空挖“神仙土”。
5)每日开工时选挖向阳处,气温回升后再挖背阴处,如开挖时遇地下水源,应及时挖沟排水。
6)冬期施工开挖路堑的弃土要远离路堑边坡坡顶堆放.弃土堆高度一般不应大于3m,弃土堆坡脚到路堑边坡顶的距离一般不得小于3m,深路堑或松软地带应保持5m以上.弃土堆应摊开整平,严禁把弃土堆于路堑边坡顶上。
1.2.2土方路堑开挖机械化施工
1、推土机作业
1)平地上两侧弃土,横向开挖 2)纵向开挖山坡路堑
2、铲运机作业
1)横向弃土开挖 2)纵向移挖作填
3、挖掘机作业(配合运输车辆)1)全断面开挖(高度5m以下)2)分层开挖(高度5m以上)
4、推土机和铲运机联合作业
坚持由低地段向高地段开挖,以挖成一段、成型一段为原则,不宜打乱长堑、顺沟纵向犁翻的有力条件,以利排水和便于雨后作业。1.2.3土方路堑开挖施工中应注意的问题
1、土方开挖要求
1)路基开挖前应对沿线土质进行检测和实验。2)保证边坡稳定。
开挖时应自下而上进行
3)如遇外界影响导致土质受到影响,需采用一定方法处理后再行施工。4)挖方路基施工标高,应考虑压实的下沉值
2、排水设施的开挖
应先在适当的位置开挖截水沟,并设置排水沟,以排除地面水和地下水。路堑设有纵坡时,下坡的坡段可以直接一挖到底,而上坡的坡段必须先挖成向外的斜坡,最后再挖去剩下的土方。路堑为平坡时,两端都要先挖成向外的斜坡,最后挖去余下的土方。
开挖要求:
1)排水沟渠的位置、断面尺寸应符合设计图纸的要求。2)平曲线外边沟沟底纵坡应与曲线前后的沟底相衔接。3)路基坡脚附近不得积水。
4)排水沟渠应从下游出口向上游开挖。
3、边坡开挖
开挖时,应自上而下,逐层进行,以防边坡塌方,尤其在地质不良地段,应分段开挖,分段支护。
4、弃土处理
要求:不得妨碍路基的排水和路堑边坡的稳定,同时,弃土应尽可能用于改地造田,美化环境。1.2.4石方路堑开挖
一、石方路堑开挖方式:
石方路堑的开挖通常采用爆破法,有条件时宜采用松土法,局部情况可采用破碎法开挖。施工时,采用的爆破方法,要根据石方的集中程度、地质、地形条件及路基断面形状等具体条件而定。主要方法有钢纤炮、深孔爆破、葫芦炮、光面爆破与预裂爆破和抛坍爆破。
1.常用爆破方法的特点及优点
(1)综合爆破是根据石方的集中程度,地质、地形条件,公路路基断面的形状,综合配套使用的一种比较先进的爆破方法。一般包括小炮和洞室两大类。小炮主要包括钢钎炮、深孔爆破等钻孔爆破;洞室炮主要包括药壶炮和猫洞炮,洞室炮则随药包性质、断面形状和地形的变化而不同。用药量1t以上为大炮,1t以下为中小炮。
(2)钢钎炮:通常指炮眼直径小于70mm和深度小于5m的爆破方法。1)特点:炮眼浅,用药少,并全靠人工清除;所以工效较低。
2)优点:它比较灵活,因而它又是一种不可缺少的炮型,在综合爆破中是一种改造地形,为其他炮型服务的辅炮型。
(3)深孔爆破就是孔径大于75mm、深度在5m以上、采用延长药包的一种爆破方法。
1)特点:炮孔需用大型的潜孔凿岩机或穿孔机钻孔,是大量石方(万方以上)快速施工的发展方向之一。
2)优点:劳动生产率高,一次爆落的方量多,施工进度快,爆破时比较安全。
(4)药壶炮是指在深2.5~3.0m以上的炮眼底部用小量炸药经一次或多次烘膛,使炮眼底成葫芦 9
形,将炸药集中装入药壶中进行爆破。
1)特点:此法主要用于露天爆破,其使用条件是:岩石应在Ⅺ级以下,不含水分,阶梯度(H)小于10~20m,自然地面坡度在70°左右。经验证明,药壶炮最好用于Ⅶ一Ⅸ级岩石,中心挖深4~6m,阶梯高度在7m以下。
2)优点:是小炮中最省工、省药的一种方法。
(5)猫洞炮系指炮洞直径为0.2~0.5m,洞穴成水平或略有倾斜(台眼),深度小于5m将药集中于炮洞中进行爆破的一种方法。
1)特点:其最佳使用条件是:岩石等级一般为Ⅸ级以下,最好是V~Ⅶ级;阶梯度最小应大于眼深的两倍,自然地面坡度不小于50°,最好在70°左右。
2)优点:在有裂缝的软石、坚石中,阶梯高度大于4m,采用这爆破方法,可以获得好的爆破效果。
(6)爆破(洞室)施工方法:大爆破是采用导洞和药室装药,用药量在1000kg以上的爆破方法。
特点:适用于当路线穿过孤独山丘,开挖后边坡不高于6m,而且根据岩石产状和风化程度确认开挖后边坡稳定的地形条件。
优点:一次爆破方量大,能有效地提高路堑的开挖速度。(7)光面爆破
光面爆破是在开挖限界的周边,适当排列一定间隔的炮孔,在有侧向临空面的情况下,用控制抵抗线和药量的方法进行爆破,使之形成一个光滑平整的边坡。(8)预裂爆破
预裂爆破是在开挖限界处按适当间隔排列炮孔,在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下,用控制药量的方法,预先炸出一条裂缝,使拟爆体与山体分开,作为隔振减振带,起保护和减弱开挖限界以外山体或建筑物的地震破坏作用。(9)微差爆破
两相邻药包或前后排药包以毫秒的时间间隔(一般为15一75ms)依次起爆,称为微差爆破,亦称毫秒爆破。多发一次爆破最好采用毫秒雷管。多排孔微差爆破是浅孔深孔爆破发展的方向。(10)定向爆破
在公路工程中用于以借为填或移挖作填地段,特别是在深挖高填相间、工程量大的鸡爪形地区,采用定向爆破。(11)松动爆破。2.松土法
为了有利于开挖边坡的稳定和保护既有建筑物的安全,大马力推土机不断普及,用松土法开挖岩石被越来越广泛地采用。
(二)爆破开挖路堑施工方法
1)恢复路基中线,放出边线,钉牢边桩。
2)根据地形,地质及挖深选择适宜的开挖爆破方法,制订爆破方案,作出爆破施工组织设计,报有关部门审批。
3)用推土机整修施工便道,清理表层覆盖土及危石。
4)在地面上准确放出炮眼(井)位置,竖立标牌,标明孔(井)号,深度,装药量。5)用推土机配合爆破,创造临空面,使最小抵抗线方向面向回填方向。6)炮眼布置在整体爆破时采用“梅花 型”或“方格型”,预裂爆破时采用“一字型”,洞室爆破根据设计确定药包的位置和药量。
7)在居民区及地质不良可能引起坍塌后遗症的路段,原则上不采用大中型洞室爆破。
在石方集中的深挖路堑采用洞室爆破时,应认真设计分集药包位置和装药量,精确测算爆破漏斗,防止超爆、少爆或振松边坡,留下后患。
8)爆破施工要严格控制飞石距离,采取切实可行的措施,确保人员和建筑物的安全,如采用毫秒微差爆破技术
9)控制爆破也可以采用分段毫秒爆破方法
10)确保边坡爆破质量,采用预裂爆破技术,光面爆破技术和排眼毫秒爆破技术,同时配合选择合理的爆破参数,减少冲击波影响,降低石料大块率,以减少二次破碎,利于装运和填方。
11)装药前要布好警戒,选择好通行道路,认真检查炮孔、洞室,吹净残渣,排除积水,做好爆破器材的防水保护工作,雨季或有地下水时,可考虑采用乳化防水炸药。
12)装药分单层、分层装药,预裂装药及洞室内集中装药。光眼装药后用木杆捣实,填塞黏土,洞室装药时,将预先加好的起爆体放在药包中心位置,周围填以硝酸安全炸药,用砂黏土填塞,填塞时要注意保护起爆线路。
13)认真设计,严密布设起爆网络,防止发生短路及二响重叠现象。
14)顺利起爆,并清除边坡危石后,用推土机清出道路,用推土机、铲运机纵向出土填方,运距较远时,用挖掘机械装土,自卸汽车运输。
15)随时注意控制开挖断面,切勿超爆,适时清理整修边坡和暴露的孤石 1.2.5深挖路堑施工
路堑边坡高度大于或等于20m时称为深挖路堑。
1、土质高路堑
不能采用不加控制的爆破法施工和掏洞取土法。
2、石质高路堑
一般采用中小爆破法施工,特殊情况可考虑大爆破方案。
第三节 路基压实
1.3.1路基压实和意义
1、压实使土的强度大大增加
2、压实使土基的塑性变形明显减小
3、压实使土的透水性降低,毛细上升高度减小 1.3.2影响压实效果的因素
1、含水量对压实的影响
土中含水量对压实效果的影响比较显著。当含水量较小时,由于粒间引力使土保持着比较疏松的状态或凝聚结构,土中空隙大都互相连通,水少而气多,在一定的外部压实功能作用下,虽然土空隙中气体易被排出,密度可以增大,但由于水膜润滑作用不明显以及外部功能不足以克服粒间引力,土粒相对移动不容意,因此压实效果比较差;含水量逐渐增大时,水膜变厚,引力缩小,水膜起润滑作用,外部压实功能比较容易使土体相对移动,压实效果渐佳;土中含水量过大时,空隙中出现了自由水,压实功能不可能使气体排出,压实功能一部分被自由水所抵消,减小了有效压力,压实效果反而降低。
然而,含水量较小时,土粒间引力较大,虽然干密度较小,但其强度可能比最佳含水量时还要高。可是此时因密实度较低,空隙多,一经饱水,其强度会急剧下降。这又得出一个结论:在最佳含水量情况下压实的土水稳性最好。
最佳含水量和最大干密度是两个十分重要的指标,对路基设计和施工很有用处。
2、土质对压实效果的影响
在同一压实功能作用下,含粗粒越多土,其最大干密度越大,而最佳含水量越小。
对不同土的击实实验结果表明:
a、土的类别不同,它的最大密实度和最佳含水量不同;
b、分散性较高的土,它的 Wo 的绝对值较高,但 δ o 的绝对值较小。C、亚沙土和亚粘土的压实性能较好,而粘性土的压实性能较差。
3、压实厚度对压实的影响
在相同土质和相同压实功能的条件下,压实效果随压实厚度的递增而减弱。试验证明,表层压实效果最佳,越到下面压实效果逐渐减小。因此,对不同压实机械和不同的土质压实时控制的层度不同。一般情况下,夯实不宜超过20cm,12-15t光面压路机不宜超过25cm,振动压路机或夯击机不超过50cm。
4、压实功能对压实的影响
同一类土,其最佳含水量随压实功能的加大而减小,而最大干密度则随压实功能的加大而增大。当土偏干时,增加压实功能能对提高干密度的影响较大,偏湿时则收效甚微。故对偏湿的土企图加大压实功能的办法来提高土的密实度是不经济的,若土的含水量过大,此时增大压实功能就会出现“弹簧”现象。另外,当压实功能加大到一定程度后,对最佳含水量的减少和最大干密度的提高都不明显了,这就是说单纯用增大压实功能来提高土的密度未必合算,压实功能过大还会破坏土体结构,效果适得其反。
1.3.3压实机具的选择与操作
1、用静力光轮压路机碾压路基
静力光轮压路机只适用于碾压较薄的填土路基。这是因为静力光轮压路机的滚轮与土壤的接触面积较大,单位压力小,压实能力由表面向下逐渐减少,使得上层密度大于下层密度,路基的整体密实性差。
使用静力光轮压路机碾压时,宜采用“薄填、慢驶、多次”的方法,即:填土层厚度较薄(25-30cm左右),碾压速度先慢后快,先轻碾后重碾。
实验表明,使用静力光轮压路机碾压时,土壤的密实度随填土厚度的增加而下降,随碾轮重量和碾压次数的增加而增加;但当碾压次数超过8次后,其密实度增加很少甚至不再增加,因此应注意选择经济合理的压实次数,一般不超过8次。
2、用轮胎式压路机碾压路基
轮胎式压路机适用于压实各种土壤,对压实较为潮湿的粘性土最有效,其碾压有效深度可达30cm以上。
轮胎压路机的最大特点是,可以根据土质情况改变轮胎的内压力,将作用于土壤的最大应力控制在土壤的极限强度内;另一个特点是,充气轮胎具有变形性,使土壤压实深度保持在一定的深度范围之内;第三个特点是,轮胎与土壤接触面积大,压力分布均匀,土料承压时间长,压实密度好。
3、用振动压路机压实路基 ①碾压岩石填方路基时,应根据岩石填方的厚度选用不同吨位的振动压路机(见表5),同时还应注意压路机的行驶速度。通常,压实效果与碾压遍数成正比,与行驶速度成反比;实验表明,行驶速度为3-6km/h时压实效果最佳。
②碾压砂和砾石等非粘土路基时,可采用高频率、低振幅的振动压路机。碾压速度在3-6km/h范围内变化,碾压次数约2-3遍。若铺层过厚可降低碾压速度。
③碾压无塑性粉土路基时,铺层厚度可达0.7-1.0m,可采用10-15t的重型压路机。④碾压含有一定数量粘土的粉质土路基,可采用较低或中等静线压力振动压路机。
⑤碾压粘土路基时,应采用大吨位振动压路机;碾压高强度粘土路基时,必须采用养足碾振动压路机;碾压粘性土路基时,应采用高振幅、低频率的压实方法,碾压速度为3-4km/h。1.3.4土基压实标准
1、概念:工地实测干容重与室内标准击实试验所得到的干容重之比。
2、压实度是现行规范规定的路基压实标准。
压实度 K= 工地上实际压实达到的密实度 γ / 最大密实度γ0 很明显,压实度是一个以γ0为标准的相对值,意思是压实到最大密实的程度,具体指标的数据可查表。、压实应考虑的因素
进行压实施工要首先确定压实系数,从压实系数表可以看出,K与路基所处的层位、路面等级及自然条件有关。
4、现场测定路基土密度的主要方法: ①环刀法
适宜测定细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度测定 环刀:内径6~8cm,高2~3cm,壁厚1.5~2cm 操作步骤:
a.按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样,整平其两端,将环刀内壁涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上。
b.用切土刀(或钢丝锯)将土样削成略大于环刀直径的土柱。然后将环刀垂直下压,边压边削,至土样伸出环刀为止。将两端余土削去修平,取剩余的代表性土样测定含水量。
c.擦净环刀外壁称质量。若在天平放砝码一端放一等质量环刀可直接称出湿土质量。准确至0.1g。d.按下列计算湿密度及干密度:
式中
ρo——湿密度(g/cm3);
ρd——干密度(g/cm3); mo——湿土质量(g); V——环刀容积(cm3);
ω1——含水量(%);计算至0.01g/cm3。
e.本试验需进行二次平行测定,其平行差值不得大于0.03g/cm3。取其算术平均值。②灌沙法(灌水法)适宜细粒土、中粒土的密实度测定 ③核子密度湿度仪法
利用放射性元素(γ射线和中子射线)测量土的密度和含水量
适用于施工质量的现场快速评定,但不适用做仲裁试验或评定验收试验 1.3.5辗压工序的控制
1、确定不同种类天土最大干密度和最佳含水量
用于填筑路基的沿线土石材料,其性质往往有较大的变化。在路基填筑施工前,必须对主要取土场采集代表性土样,进行土工试验,用规定方法求得各个土场土样的最大干密度和最佳含水量,以便指导路基土的施工。
2、检查控制填土含水量
由于含水量是影响路基土压实效果的主要因素,故需检测欲填入路基中的土的含水量。用透水性不良的土做填料时,应控制其含水量在最佳含水量±2%之内。
3、分层填筑、分层压实
土压实层的密度随深度递减,表面5cm的密度最高。填土分层的压实厚度和压实遍数与压实机械类型、土的种类和压实度要求有关,应通过试验路来确定。一般认为,对于细粒土,用12-25t光轮压路机时压实厚度不超过20㎝;用22-25t振动压路机时(包括激振力),压实厚度不超过50㎝。
4、全宽填筑、全宽碾压
填筑路基时,应要求从基底开始在路基全宽范围内分层向上填土和碾压,尤其应注意路堤的边缘 14
部分。路堤边缘往往压实不到,处于松散状态,雨后容易滑坍,故两侧可采取宽填40-50㎝,压实工作完成后在按设计宽度和坡度予以刷齐整平。
5、加强测试检验及压实控制
检查压实度一般采取灌砂法、环刀法、蜡封法、水带法和核子密度仪法。环刀法适用于细粒土,灌砂法适用于各类土。采用核子仪时应先进行标定,并于灌砂法作对比试验,找出相关的压实度修正系数。尤其是当填土种类发生变化时,必须重新标定,方能保证压实度检测的准确可靠性。
填筑路基时,应分层碾压并分层检查压实,并要求填土层压实度达到要求后方能允许填筑上一层填土,只有分层控制填土的压实度,才能保证全深度范围内的压实质量。
当工地实测压实度小于要求压实度时,应检查填土含水量,当填土含水量W与最佳含水量W0相差在±2%以内,说明压实功能不够,应增加碾压遍数,如果压实遍数超过10遍仍达不到压实度要求,继续增加遍数效果很小,不如减少压实层厚度;W>Wo时,将填土挖松,凉干至Wo再重新碾压;W<Wo时,应洒水使填土含水量接近Wo再进行碾压。
许多地段都是由于路基压实度未能达到规定要求所导致路基出现翻浆、沉陷等破坏现象。因此,路基填筑时压实度必须要达到规定的要求,这样才能保证路基的稳定性。
第四节 湿软地基处理
习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土,而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性,但它的渗透性强,受荷后能够迅速固结,工程处理比较容易。所以主要讨论天然强度低、压缩性高且透水性小的软土上的路基施工。
1、软土地基:当粘土或粉土微小颗粒含量极高,或由孔隙率大的有机质土、泥浆、松砂组成的土层。
性质:天然含水量大,胀缩性高,承载力低,在荷载作用下易产生滑动或固结沉降的土质地基。
2、湿软地基:受地表长期积水和地下水位影响较大的软土地基。软基处理的常用方法:换填土层法,挤密法,化学加固法; 湿软地基处理的主要方法:排水固结法。
注意:实际工程中多种方法结合使用效果更好。
一、换填土层法
一、开挖换土法
1、采用挖掘机械,铲除软土层后换填好土,分层压实
2、全部挖除换土法:软土层厚≤2m;局部挖除换土法:适用于软土层较厚或上部软土层较下部软土层强度低得多得情况。
3、施工要点:(1)选择良好的填料;(2)开挖边坡的坡度;(3)填料应及时运进,随挖随填,防止挖方边坡坍塌。
如:天津港:原路基开挖1.2m左右,回填钢渣,再在钢渣上面作结构层。
二、强制换土法(抛石挤淤法)适用性:适用于长年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,较薄,在特别软弱的地面上施工机械无法进入的情况。
1、把好土直接撒铺在软土地基表层,靠土的自重。
2、施工时应从路中线逐渐向两侧填筑
三、爆破换土法
适用于层厚,稠度大,路堤较高,施工期紧迫
二、挤密法
挤密法以增大密度为目的,加固处理方法分为三类:反压护道法和堆土预压法、重锤夯实法、深层拌和法。
一、反压护道法和堆土预压法
1、反压护道法:(主要起抗滑的平衡作用)不利点:土方量大,占用土地多,沉降期长;高度一般为路堤填土高度的1/2-1/3。施工中应注意:(1)避免一次性高堆填,应分层填筑,分层碾压至规定的密实度;(2)反压护道的填筑速度不得慢于主路堤;
(3)主路堤在施工中或完工后,如能确定反压护道下面的地基强度已增长到要求的值,则可将反压护道的超载部分挖除.2、堆土预压法
堆土预压法是指在软土地基表面预先堆土加压,加速地基的下沉和软土固结。其特点是施工简单,不需要特殊的机械和材料,但软土的排水固结时间长,工期一般较长。
二、重锤夯实法
1、锤重1.5t,锤底直径1-1.5m,落距2.5-4.5m。
2、适用于地下水位0.8m以下稍湿的一般粘性土,砂土,湿陷性黄土,杂填土。
3、重锤的夯实遍数以最后两次的平均夯沉量不超过规定值来控制。
4、强夯法:8-12t,8-20m落距,施工简单,加固效果好,使用经济运用面较广。
三、挤密法
1、粒料桩——用砂、碎石、砂砾、废渣等粒料,粒径宜为20~50mm,含泥量不应大于10%。
施工机械:主要机具是振冲器、吊机或施工专用平车和水泵。
选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。
应配备适用的供水设备,出口水压应为400~600kPa,流量20—30m3/h。起重机械起吊能力应大于100—200kN。
施工工艺应按以下程序进行:
整平地面一振冲器就位对中一成孔一清孔一加料振密一关机停水一振冲器移位。
2、生石灰桩:
成孔填充使用材料为生石灰,颗粒直径不超过30mm要求填充材料要密实。
施工机械:主要机具是振冲器、吊机或施工专用步履式、门架式振动沉桩设备。还应配备适用的空压机,起重机械起吊能力应大于100~200kN。
选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。施工工艺应按以下程序进行:
整平地面一振冲器就位对中→成孔→空气压缩机注入生石灰→边振动边拔出套管→振冲器移位→封紧生石灰桩孔
三、化学加固法
1、概念:利用化学溶液或胶结剂,采用压力灌注或搅拌混合等措施,使土颗粒胶结起来,达到对软土地基加固的目的。
2、方法:(1)注浆法;(2)深层拌和法
3、实例:成孔石灰桩,化学加固法+挤密法 桩径20-30cm,桩距约为桩径的3.5倍。
因为土壤中存在不同程度的盐渍土和湿软地基等特殊地质构造,如新疆218国道段,以前是“车在路上跳,人在车里跳,心往肚里跳”平整度很差。用化学加固法加固风积沙和盐渍土,每公里节约25万元,平整度大大提高,不再是“搓板路”。深层拌和法
在地基的成孔桩中,将石灰或水泥等固化剂与土基软土搅拌混合处理的方法。
1、混合加固土的性质:密度增加;含水量降低;强度提高。
2、深层拌和法的施工 1)DLM施工法
2)喷射粉体搅拌法
喷粉桩径一般60cm,桩间距1.5-2.5m。
深度一般穿透软土地基,当软土层厚度大时,桩长控制在15m以内
四、排水固结法
常用于加固湿软地基,包括天然沉积层和人工冲填的土层,如沼泽土,淤泥及淤泥质土,水力冲积土等。
一、砂垫层法(加速沉降发展,缩短固结过程)砂垫层是指作为湿软土层地基固结所需要的上部排水层,同时又是路堤内土体含水量增多的排水层。砂垫层的作用是加速软弱土层的排水固结,从而提高承载能力,减少沉降量,同时防止冻胀,消除膨胀土的胀缩作用,也可处理暗穴。
1、要求
砂垫层厚度0.5-1.0m之间;以中粗砂为宜,要求级配良好,含泥量<3%-5%。
2、施工要点
1)设置放样桩
2)分层摊铺,层厚≤50cm,应将砂加密到要求的密实度 3)摊铺第一层的推土机采用低比压,第二层采用中比压 4)摊铺尽量均匀,注意侧向排水,碾压法施工时,ω0为8%-12%;砂垫层宽度应宽出路基0.5-1.0m。
二、砂井排水法(缩短排水距离,减少固结时间)砂井排水法是在湿软地基中认为设置垂直排水砂井,缩短排水距离,减少固结时间,以达到提高地基抗剪强度的一种方法。一般情况下,砂井上堆载预压的加载量大致可取与设计荷载接近,这样可 17
预压至80%的固结度。
1、要求
砂井直径8-10cm,间距是井径的6-8倍;砂井深度应穿越地基可能的滑动面;砂井排水法的施工深度一般为15-20m。
2、施工要点
(1)铺砂:约0.5-1.2m厚(2)砂井的布置(3)施打砂井
①打入式、振动锤式 ②射水式 ③螺钻式
④袋桩式:平整原地面、摊铺下层砂垫层、机具定位、打入套管、沉入砂袋、拔出套管、机具移位、埋砂袋头、摊铺上层砂垫层。
三、塑料板排水法
1、原理
通过虑膜的渗水和塑料板凹槽在路基的自重或荷载作用下,挤压基底土层,排水板便直接排出地下土层自由水。
2、施工工艺
平整原地面、摊铺下层砂垫层、机具就位、塑料排水板穿靴、插入套管、割断塑料排水板、机具移位、摊铺上层砂垫层。
四、袋装砂井
材料:选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋,采用渗水率较高的中、粗砂,施工机械:主要机具为导管式振动打桩机,在行进方式上普遍采用的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等。
施工工艺流程应按以下程序进行:
整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具定位→打人套管→沉人砂袋→拔出套管→机具移位一埋砂袋头一摊铺上层砂垫层。
第二章 路基排水及防护工程施工
第一节 路基排水工程施工
在道路工程中,水是引起路基路面及部分结构物损害的一个重要原因。影响路基的水分为地下水和地面水两类,因此路基必须具备合适完备的排水系统,保证迅速排泄路基范围的地面水,并对影响路基稳定的地下水进行截留,降低水位或予以排除,从而保证路基具有足够的强度和稳定性。2.1.1地面排水设施施工
地面排水设施主要有边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等。
一、边沟
设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤路基的坡脚外侧,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的小量地面水的沟槽称为边沟。
边沟的断面形式一般有梯形、三角形和矩形。土质边沟多采用梯形。
机械化施工时,土质边沟多采用三角形。石方地段边沟多采用矩形。
边沟的深度一般取0.4-0.8m,底宽不应小于0.4m。在水流较多的情况下需适当加宽或加深。为控制边沟中的水不至于太多,一般每隔300-500m设排水涵一道,用以及时将水排至路基范围以外。
边沟的沟底纵坡一般与路线纵坡相同,并不小于0.2%。
二、截水沟
截水沟是设置在挖方路基边坡坡顶以外或山坡路堤的上方,垂直于水流方向,用以截引路基上方流向路基的地面径流的排水设施。
截水沟可防止地表径流冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚,并减轻边沟的排水负担。
截水沟的断面一般为梯形,底宽不小于0.5m,深度应根据拦截的水量确定,不宜小于0.5m,边坡坡度视土质而定,一般土质取1:1-1:1.5。
截水沟离路堑边坡坡顶的距离视土质不同而异,以不影响路堑边坡稳定为原则。
三、排水沟
设置排水沟的目的,在于用来将水流从路基排至路基范围以外的低洼处或排水设施中。
断面一般为梯形断面,底宽不小于0.5m,深度根据流量而定,不宜小于0.5m,边坡坡度视土质而定,一般土质取1:1-1:1.5,排水沟应尽量做成直线,如必须转弯,其半径不宜小于10-20m。
四、跌水与急流槽
跌水:设置于需要排水的高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段的阶梯型构筑物。其作用是降低流速和消减水的能量。
急流槽:具有很陡坡度的水槽,其作用主要是在很短的距离内以及水面落差很大的情况下排水。从水力计算特点出发,跌水和急流槽的构造分为进水、缓冲、出水三部分。跌水和急流槽一般采用石砌或混凝土构成,要求牢固、不渗水。2.1.2地下排水设施施工
定义:拦截、汇积和排除地下水,或降低地下水位,使路基免遭破坏的结构物。类型:明沟与排水槽、暗沟、渗井、渗沟。
一、明沟与排水槽
当地下水位高,潜水层埋藏不深时,可采用明沟或排水槽截流排除(浅层)地下水及降低地下水位,也可兼排地面水。明沟或排水槽必须深入到潜水层,且不宜在寒冷地区采用。
明沟断面一般采用梯形,边坡采用1:1.0-1:1.5。边坡应以干砌片石加固,并设反滤层使水渗入明沟。
排水槽一般为矩形,可用砼、干砌或浆砌片石筑成,槽底纵坡不应小于3%。
二、暗沟(盲沟)
暗沟是引导地下水流的沟渠。其目的是拦截或降低地下水。通过沟内分层填实的不同的粒径的颗 19
粒材料,利用其透水性,将路基范围内的泉眼或渗沟汇积的水流排到路基范围以外。
断面形式一般为矩形,亦可为上宽下窄的梯形。底宽为0.3-0.5m,高度为1.0-1.5m。沟内下部填石,粒径为3-5cm,水可在缝隙中流动,为防止细料填堵缝隙,粗粒径石块的上部和两侧,分层填入较细料,每层厚约为10cm。暗沟的顶面和底面,一般设有0.3m厚的隔水层。
暗沟的排水量较少,不宜过长,一般以50m为限,沟底具有1%-2%的纵坡,暗沟出水口应高出口外最高水位20cm,以防止水流倒渗。
三、渗井
当平坦地区如路基附近无河流、沟渠或洼地,地面水或浅层地下水无法排除,影响路基稳定,而距地面不深处又有透水层,地下水背离路基,同时地面水流量不大时,可设置渗井。
渗井是立式的排水设施。通常为圆柱形或正方形,直径或边长为1.0-1.5m,井深视地层构造而定,以深入下面渗水层能够向下渗水为限。井内用碎石或卵石等渗水性材料填筑。
四、渗沟
作用是为了切断、拦截有害的含水层和降低地下水位,保证路基经常处于干燥状态。按构造可分为填石渗沟、管式渗沟和洞式渗沟。
1、填石渗沟:也称盲沟,一般用于流量不大、渗沟不长的路段,是目前公路上常用的一种渗沟。
2、管式渗沟:设于地下引水较长的地段,但渗沟过长时,应加设横向泄水管,将纵向渗沟内的水流分段迅速排除。
3、洞式渗沟:当地下水流量较大或缺乏水管时,可采用石砌沟洞,洞孔大小依设计流量而定。渗沟的施工质量是保证其能否发挥作用的隐患。如质量控制不严,造成渗沟淤塞,不但起不到汇流、排水作用,反而会留下隐患。
第二节 路基防护工程施工
类型:主要包括路基边坡的防护、冲刷防护和支挡工程。
功能:防治路基病害,保证路基稳定,改善环境景观,保护生态平衡。
支挡工程:主要指用于支承路基填土或山坡土体,防止路基失稳的挡土墙工程。
一、路基坡面防护 功能:
①保护路基边坡表面 ②免受雨水冲刷
③减缓温差及温度变化的影响
④防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程 ⑤保护边坡整体稳定性 ⑥美化绿化作用 方法:
1、植物防护:种草、铺草皮、植树。
2、工程防护:框格防护、抹面、勾缝灌逢、捶面、喷浆及喷射砼、石砌护坡、护面墙。适用条件:
1、种草:边坡稳定,坡面冲刷轻微的路堤与路堑边坡。
2、铺草皮:迅速绿化的土质边坡。
3、植树:边坡以外的河岸及漫滩,边坡1:1.5或更缓。
4、框格防护:土质或风化岩石边坡,用混凝土或浆砌片石做骨架,框格内植物防护。
5、抹面:
(1)适用条件
①对各种易于风化的软岩层(如泥质砂岩、页岩、千枚岩、泥质板岩等)边坡,当岩层风化不甚严重时;
②所防护的边坡,本身必须是稳定的,但其坡面形状、陡度及平顺性不受限制; ③所防护的边坡,必须是干燥、无地下水的岩质边坡。(2)构造要求
①抹面厚度一般为5-7cm,捶面厚度为10-15cm,一般为等厚截面。
②抹面与捶面工程的周边与未防护坡面衔接处,应严格封闭。如在其边坡顶部做截水沟,沟底与沟边也要做抹面或捶面防护。
③大面积抹面或捶面时,每隔5-10m应设伸缩缝。
6、喷浆和喷射混凝土:边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石挖方边坡。
(1)适用条件
①适用于岩性较差、强度较底、易风化或坚硬岩层风化破碎、节理发育、其表层风化剥落的岩质边坡;
②当岩质边坡因风化剥落和节理切割而导致大面积碎落,以及局部小型坍塌、落石时,可采用局部加固处理后,进行大面积喷浆(喷射混凝土)。
③对于上部岩层风化破碎下部岩层坚硬完整的高大路堑边坡; ④不能承受山体压力,边坡须是稳定的。(2)构造要求:
①喷浆厚度不宜小于1.5-2cm,喷射混凝土的厚度以3-5cm为宜。
②为防止坡面水的冲刷,沿喷浆(喷射混凝土)坡面顶缘外侧设置一条小型截水沟。③浆体两侧凿槽嵌入岩层内。
7、护面墙:易风化或风化严重的软质石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡。
8、砌片石护坡:易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、周期性浸水、受水流冲刷较轻(流速小于2~4M/S)的河岸和水库岸坡的坡面防护。
9、浆砌片石护坡:防护流速较大(3~6M/S)、波浪作用较强、有流水、漂浮物等撞击的边坡。对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再行铺筑。
10、浆砌预制块防护:用于缺石料地区。锚杆铁丝网喷浆或喷射混凝土护坡:用于直面为碎裂结构的硬岩或层状结构以及坡面岩石与基岩分开,有可能下滑的挖方边坡。
二、路基冲刷防护
功能:防止堤岸受水流的冲刷,防止路堤坍塌,保护路基稳定。方法:
1、直接防护:植物、砌石、抛石、石笼、挡土墙
2、间接防护:丁坝、顺坝、格坝、拦河坝 适用条件:
1、抛石:用于经常浸水且水深较大的路基边坡或坡脚,挡土墙、护坡的基础防护。多用于抢修工程。
2、石笼:用于沿河路堤坡脚或河岸受水流冲刷和风浪侵袭,防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、护坡基础局部冲刷深度过大时的路基防护。
3、土工布
对于土质贫瘠,保肥、保水性差的土质边坡
不适于生长植物或虽可生长植物,常因冻害引起坡面剥落的边坡,则常用土工布覆盖
三、支挡构筑物
支挡构筑物即路基加固工程,其作用是支挡路基体,以保证路基在自重及各种自然因素作用下保持稳定。
常用的支挡构筑物主要是挡土墙。
挡土墙:为防止路基填土或边坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物。挡土墙分类:
按位置:路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙
按结构:重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋挡土墙 按材料:石砌挡土墙、砼挡土墙、钢筋砼挡土墙、钢板挡土墙
1、重力式挡土墙的四种主要形式
仰斜墙背式 俯斜墙背式 衡重式 折线墙背式
在平衡土压力方面,衡重式的特点是利用墙身和墙背回填土的重力和地基反力来保持土体稳定
2、几种常见的轻型挡土墙
在平衡土压力方面,锚杆挡土墙的特点是在填土内埋入锚固件,或在稳定土层中插入锚杆利用锚固件的抗拔力,将挡土板拉紧 加筋土挡土墙
在平衡土压力方面,加筋土挡土墙的特点则是利用拉筋与土之间的摩擦力抵抗土压力,并以拉筋端部分墙面板连接挡土 薄壁挡土墙
在平衡土压力方面,薄壁挡土墙的特点是由钢筋混凝土结构构成,用墙背踵板上的地基抗力抵抗 22
土的压力
二、挡土墙施工 一)、重力式挡土墙
重力式挡土墙一般采用明挖基础,当基底松软或水下挖基困难时,可采用换填基础、桩基础或沉井基础。
1、浆砌片石
⑴片石宜分层砌筑,应长短相间与里层砌块咬接成一体,上下层石块交错排列,避免竖缝重合,⑵砌筑较大的片石,宜用在下面,宽面朝下,片石间以砂浆隔开。
⑶砌体中的片石应大小搭配,相互错叠,咬紧密实并配有小石块,作挤浆填缝之用。
2、浆砌块石
⑴用作镶面的块石,表面四周应修整,以便安砌。⑵块石应平砌,每层石料高度应做到基本齐平。
3、料石砌筑
⑴每层镶面料石均应事先按规定的灰缝宽及错缝要求配好石料,再用铺浆法顺序砌筑和随砌随填立缝,并应先砌角石。
⑵镶面石砌筑完毕后,方可砌填心石,其高度与镶面石齐平。
4、墙顶
墙顶宜用粗料石或现浇混凝土做成顶帽,路肩墙顶面宽宜用大石块砌筑,5号砂浆勾缝或抹面,并均应在墙顶外缘线留出10cm帽沿。
5、基础
⑴在松软地层或坡积层地段时,基坑不宜全段贯通,应采用跳槽办法开挖以防治上部失稳。⑵当基底软弱、地形平坦、墙身又超过一定高度时,可在墙趾处伸出一台阶,以拓宽基础。
⑶当地层为淤泥土、杂填土等,可采用砂砾、碎石、矿渣灰土等材料予以换填,或用砂桩、石灰桩、碎石桩、土工织布、粉喷桩等方法处理。
⑷当岩层有空隙裂缝时,应以水泥砂浆或小石子混凝土浇注饱满。
⑸基坑底面开挖宽度应比设计尺寸各边增宽0.5~1.0m,并保持一定开挖边坡度。
6、墙背填料
⑴砌体砂浆强度达到70%以上时,方可回填墙背填料,并应优先选择渗水性较好的砂砾土填筑。⑵墙背回填要均匀摊铺平整,并设不小于3%的横坡逐层填筑,逐层夯实。⑶压实时,临近墙背1.0m范围内,应采用小型压实机具。二)、混凝土挡土墙
混凝土挡土墙的特点是墙身断面小、自重轻、圬工省,适用于石料缺乏、地基承载力较低的路堤和路肩墙。
1、基础施工 ⑴基底处理
与砌石挡土墙基础基本相同。若为软基,可以采用桩基础、加固结剂等加固措施。⑵桩基础
挡土墙的桩体规模不大,常用挤密振冲桩或沉桩。⑶施工方式
混凝土底板可以在地基上直接立模;钢筋混凝土底板则需先浇注垫层,在垫层上放线扎钢筋立模。钢筋混凝土基础施工时,要注意钢筋的保护层厚度,并有可靠的固定措施。混凝土的施工缝应尽量避免设置在基础与墙体的分界面,基础混凝土成型面设置在墙体以上10cm处,其界面做成毛面。
2、墙体模板 ⑴基本要求
挡土墙分段施工时,相邻段应错开间断施工。⑵整体模板
整体模板是目前发展比较快的一种模板技术,它的特点是整体设计、工厂加工、整体拼装。整体模板 23
成型混凝土质量高,功效也大大提高。⑶其他辅助施工
3、墙体钢筋及混凝土施工 ⑴墙体钢筋安装
墙体钢筋安装应在立模前施工。安装模板时,必须控制钢筋的位置,对每根钢筋,控制上下准确位置,拉紧固定。⑵墙体混凝土
钢筋混凝土挡土墙截面较小,钢筋密,混凝土浇注时,塌落度可适当增大,另外,混凝土应分层浇注,分层振捣。三)、加筋土挡土墙
加筋土挡土墙具有圬工工程量少、地基强度要求不高、抗震性能好、造价低、施工方便、进度快等特点,在公路工程中广泛应用于挡土墙和桥台部位。
1、施工准备
⑴面板形式及预制
面板一般采用混凝土预制板,预制构件可以在工厂进行,机械化操作,批量生产。预制模板时采用定型钢模,这种模板专用设计,一次成本大,但综合效益高。⑵筋带选择
筋带采用强度高、受力变形小、能与土料产生足够摩擦力、耐腐蚀材料制成,一端通过预留孔与面板连接,另一端拉直锚固在压实的土料上。⑶填料分类及选用
回填土要求有较好的稳定性和较高的抗剪强度,一般采用中低液限粘土、砂类土、砾碎石土和各种稳定土,对于满足要求的工业废渣也可采用。填料的选用宜根据当地土源情况,尽可能选择力学性能好的土料。
⑷排水滤水构件
为了保证土体稳定,必须控制土壤含水量。施工中通过埋设滤水管网和铺设滤水粒料,及时排除加筋体内积水或渗水。
2、施工方法
加筋土工程施工一般包括:基坑开挖、基底处理、基础浇注、构件准备、面板安装、筋带布设、填料摊铺及压实、封闭压顶、附属构件安装等。⑴基础施工
加筋土挡土墙的基底处理措施同其他挡土墙一样,一般是钢筋混凝土条基,它的作用不仅要承受荷载,而且是作为加筋土挡土墙面板施工的起点和控制点,所以顶面要水平整齐。
2、控制放线
加筋土挡土墙墙面垂直,平面上随现场条件做成直线或曲线。第一层面板安装准备后,每层只需用垂线控制即可。
挡土墙的另一个控制内容是面板的接缝线条。挡土墙的美观主要体现在线条上,要求平顺整齐,接缝大小一致,每层面板安装前都应准确放出每块面板的位置,精确对线。
3、施工技术要点 ⑴面板施工要点
①面板安装以外缘定线。高程、位置和接缝都以外缘为测量点。②为防止相邻面板错位,可采用螺栓夹木或斜撑固定。
③相邻段面板的沉降缝施工应明显错开,以保证沉降缝顺直、等宽和贯通。施工缝与沉降缝宜设在一起,且填缝料应在后一段施工前放入。⑵筋带铺设施工要点
①筋带铺设应与面板的安装同步,进行铺设的底料应平整密实。②筋带不得弯曲,接头和防锈处理应符合标准规定。
③筋带或面板间的钢筋连接,可采用焊接、拉环连接或螺栓连接,且连接处应浇混凝土保护。
④筋带应成扇形辐射状铺设在硬基上,不得与硬质棱角填料直接接触。⑶填料施工要点 ①面板安装、筋带铺设和埋地排水管完成到位并检查验收合格后用准备充足的合格填料进行填料施工。②运土机具不得在未覆盖填料的筋带上行驶,且要离面板1.5m以上。
③填料可用机械或手工摊铺,摊铺应厚度均匀,表面平整,并有不小于3%的向外倾斜横坡。
④填料采用机械碾压。禁止使用羊足碾,不得在填料上急转弯和急刹车,以免破坏筋带。碾压前,应确定最佳含水量及碾压标准,碾压过程应随时检测填料 的含水量和密实度。⑷、其他工程施工要点
①加筋土的排水管、反滤层及沉降缝等设施应同时施工。排水设施施工中应注意水流通道,不得有碍水流或积水等。
②压顶的目的是封固边口,防止外界作用造成面板松动脱落。一般用C15混凝土现浇,厚度20~50cm。但加筋土挡土墙更注重外观,所以压顶应线条平整,与墙体一致。
③错层施工应有明显停顿,一层完工后,再进行第二层施工。错台护板的主要作用是防水。