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飛行區(qū)特殊地質(zhì)圍界及基礎(chǔ)的處理和應(yīng)用實踐

2021-03-20 06:03盛榮武王傳林王隆輝
民航管理 2021年2期
關(guān)鍵詞:凍土高原機場

□ 盛榮武 王傳林 王隆輝/文

機場飛行區(qū)圍界是將公共活動區(qū)與機場航空器活動區(qū)物理隔離,對保障航空器免受非法干擾,確保運行安全起著非常重要的作用。由于機場圍界受地理環(huán)境、氣候等影響非常明顯,這些對圍界安防設(shè)施的安全防范作用的有效發(fā)揮都提出了較大的挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)機場圍欄(墻)主要分為:鋼筋網(wǎng)圍欄、磚墻圍欄、鋼板網(wǎng)圍欄、鋼筋混凝土板塊(條)圍欄、鋼圍欄以及其他圍欄,基本以行業(yè)規(guī)范標準、一般氣候、地質(zhì)、水文等條件作為建設(shè)圍界技術(shù)要求的參考依據(jù)。

近幾年,在國家一系列政策的支持下,西部地區(qū)機場得到了前所未有的發(fā)展,機場數(shù)量及運輸量不斷增長。對于一些西部特殊自然條件區(qū)域機場的建設(shè),從機場運行角度出發(fā),關(guān)注機場圍欄(墻)建設(shè)技術(shù)要求的同時,更應(yīng)考慮圍界在后期使用過程中是否適應(yīng)當?shù)刈匀粭l件以及對周邊人類和動物的活動是否達到較好的防范效果。

本文在嚴格按照《民用運輸機場安全保衛(wèi)設(shè)施(MH/T 7003-2017)》對圍界建設(shè)的技術(shù)要求下,針對西部高原及山區(qū)特殊地貌機場飛行區(qū)圍界在實際運行中存在的一些問題進行分析探討。一方面是針對高原特殊氣候、土壤凍融對一些特殊地貌機場圍界基礎(chǔ)的凍脹破壞,影響機場安全運營進行分析研究;另一方面是針對一些山區(qū)機場,近年來生態(tài)環(huán)境逐漸好轉(zhuǎn),機場周邊植被逐漸增多,野生動物開始在機場圍界周邊出沒,對機場鋼網(wǎng)圍界造成破壞,進入飛行區(qū),影響飛行安全進行分析研究。本文以某高原機場圍界運行為示范,結(jié)合當?shù)靥厥鈿夂蚣暗刭|(zhì)條件,提出滾網(wǎng)刺圈圍界方案并進行試驗段實驗驗證,在防止凍土對圍界基礎(chǔ)的破壞以及防止動物入侵方面取得了較好效果,最終在該機場實現(xiàn)全面應(yīng)用。通過研究分析,滾網(wǎng)刺圈圍界的技術(shù)方案也值得在河灘、湖泊等沖擊形成的土質(zhì)區(qū)域、高原凍土、高填方邊坡區(qū)域等特殊地質(zhì)機場或者類似地理氣候條件的地區(qū)得到借鑒和推廣應(yīng)用。

高原及山區(qū)機場圍界情況分析

(一)高原機場特殊氣候、地質(zhì)環(huán)境對機場圍界及基礎(chǔ)的影響

我國高原機場大部分處于我國西部山區(qū)和青藏高原,機場海拔高、氣候條件復(fù)雜,冷熱交替,土壤凍融現(xiàn)象明顯。以某高原機場為例,飛行區(qū)圍界處于河灘濕地區(qū)域,地下水位高,機場海拔高,年平均溫度為0℃左右,凍土深度平均達到2.4 米左右。在機場建成通航后,飛行區(qū)圍界就陸續(xù)開始出現(xiàn)傾斜情況(見圖1),經(jīng)現(xiàn)場查看、分析,引起圍界出現(xiàn)傾斜的主要原因為土壤凍融所致。機場在后續(xù)的巡檢維護工作中,付出了大量的人力物力,也多次組織相關(guān)人員到現(xiàn)場考察,但由于各種原因,一直沒有真正消除凍土對圍界的破壞,機場方也只能組織人員加大巡視檢查力度,臨時采取斜拉鋼索、木棒支撐等措施,但效果甚微,圍界傾斜出現(xiàn)愈演愈烈的趨勢,消耗了大量人員維護精力和維護成本,對機場的安全運營造成很大的安全隱患。

(二)西南一些山區(qū)及高填方機場圍界情況分析

我國西南地區(qū)有許多高填方支線機場,有的圍界部分設(shè)置在邊坡上,偶遇大風、暴雨等惡劣天氣,圍界的穩(wěn)定性相對較差,容易傾覆。同時,有些機場圍界低于機場道面的平面,增加了管理巡查的難度。機場圍界在建設(shè)時,嚴格按照民航相關(guān)規(guī)范標準進行設(shè)計,機場邊坡圍界投入使用時,圍界底部與土面的間距是符合要求的。后期經(jīng)過一段時間的運行,雨水沖刷、動物掏刨填土,部分地段圍界底部間距逐漸加大,形成孔洞,導(dǎo)致動物入侵,造成飛行安全隱患。

近年來隨著整體生態(tài)環(huán)境逐漸好轉(zhuǎn),機場周邊植被逐漸增多,一些動物撬開圍界進入飛行區(qū)(見圖2),活動區(qū)域涉及土面區(qū)、排水溝及停機坪邊緣,晝夜活動時間無規(guī)律可循,給機場運行安全造成了巨大的壓力。

一些機場由于周邊部分居民法制觀念淡薄,曾從圍界外圍非法進入飛行區(qū),甚至發(fā)生過起損壞助航燈光的事件,給飛行造成了重大的安全隱患。一些支線機場運行資金緊張,圍界監(jiān)控設(shè)備安裝有限,存在監(jiān)控盲區(qū),某機場曾經(jīng)發(fā)生過精神病患者翻越圍界,進入飛行區(qū)步行到停機坪的事件,所幸機坪工作人員及時發(fā)現(xiàn)并對其采取了強制措施,沒有造成更大安全事件。

滾網(wǎng)刺圈圍界在某高原機場的實踐及應(yīng)用案例分析

西南某高原機場,地處河谷濕地區(qū)域,機場海拔高、年平均氣溫低、凍土深、地下水位高等特點,導(dǎo)致該機場在機場運行之初,圍界就陸續(xù)出現(xiàn)傾斜、基礎(chǔ)受到嚴重破壞的情況。

針對圍界受土壤凍融影響出現(xiàn)的問題,機場多次組織相關(guān)單位到現(xiàn)場進行實地調(diào)研,研究解決問題的措施、辦法。經(jīng)過分析研討,相關(guān)人士也提出了幾種方案,但都因為施工復(fù)雜、工程造價太大,圍界改造方案一直未最終確定,對機場的運行安全以及運營維護成本造成很大影響。

2013 年底,經(jīng)過3 個多凍脹周期的運行,機場組織內(nèi)部運行人員針對河灘、濕地、凍土等特殊地貌及高原特殊氣候?qū)缁A(chǔ)的影響,研究討論、共商辦法。經(jīng)過探討,結(jié)合青藏鐵路針對凍土施工方法,機場初步提出了一種新思路、新想法,就是采用軌道基礎(chǔ)施工理念,在地面面層鋪設(shè)一定厚度碎石層,在此基礎(chǔ)上設(shè)置地梁和滾網(wǎng)刺圈圍界,避免凍土對圍界基礎(chǔ)的直接影響,結(jié)合民航圍界規(guī)范標準,主要在以下三個方面加以考慮:一是利用碎石和刺圈的緩沖及柔性,減小圍界傾斜的情況;二是滿足圍界高度和強度要求;三是刺圈刀片起到防止動物入侵和人員攀爬效果。初步構(gòu)思了滾網(wǎng)刺圈圍界方案,為驗證該方案實際使用效果,該機場在2014 年5月在圍界破壞最嚴重的濕地區(qū)域進行了100 米試驗段施工(見圖3)。2015 年底,通過一個完整凍融周期試驗段運行效果觀察,軌道基礎(chǔ)及滾網(wǎng)刺圈圍界確實很好的解決了凍土對圍界及基礎(chǔ)的破壞,試驗段圍界幾乎沒有變形,后續(xù)基本也無需進行大量的人工維護,大大減輕了航站運行壓力和維護成本。

通過試驗段運行,該機場上級相關(guān)部門也到現(xiàn)場進行查看、論證,基本認可滾網(wǎng)刺圈圍界運行效果。通過費用初步核算,該方案工程單價費用與大規(guī)模改造單價費用相比較,費用相對較低。該機場后續(xù)在試驗段運行效果的基礎(chǔ)上申報項目對飛行區(qū)全部圍界進行了滾網(wǎng)刺圈改造,設(shè)計單位也結(jié)合試驗段運行情況對圍界設(shè)計方案進行了優(yōu)化完善,以取得更好的運行效果。

高原凍土施工是世界性難題,目前沒有一套相對成熟完整的理論,凍土施工后續(xù)影響可能需要幾年甚至更長的周期來觀察。該機場2014年滾網(wǎng)刺圈圍界從試驗段開始,到2017 年、2019 年對飛行區(qū)圍界全面改造。經(jīng)過近幾年使用觀察,到目前為止?jié)L網(wǎng)刺圈圍界無沉降、傾斜、抬升、破損等現(xiàn)象,較好的解決了當?shù)貎鐾翆绠a(chǎn)生的破壞,提升了安全可靠性,達到了從初步設(shè)想到實驗論證再到實際應(yīng)用的目的。

同時,滾網(wǎng)刺圈圍界的維護,主要是對刺圈的綁扎加固,操作簡單、材料便宜,省力更安全,大大降低了維護成本。

尤為重要的是,滾網(wǎng)刺圈圍界的建成,動物侵入飛控區(qū)事件數(shù)量銳減,數(shù)據(jù)顯示:2017 年年底機場完成第一期滾網(wǎng)刺圈圍界改造并正式投入使用,小動物侵入飛控區(qū)事件數(shù)量分別從2016 年和2017 年每年40 余起,降至2018 年的12 起,經(jīng)過場區(qū)內(nèi)人員觀察,侵入事件均發(fā)生在滾網(wǎng)刺圈未改造區(qū)域;2019 年11 月全面改造完成并投運至2020 年5 月,飛行區(qū)動物侵入事件數(shù)量銳減至2 起,經(jīng)檢查均是在綁扎出現(xiàn)松動,滾網(wǎng)刺圈間隙變大區(qū)域( 主要是接口、拐角處)。后續(xù)機場運行人員對上述區(qū)域進行加固加密,至今未出現(xiàn)動物侵入事件。

綜上所述,滾網(wǎng)刺圈圍界在該機場的全面應(yīng)用,能有效解決凍土對圍界及基礎(chǔ)的影響,使用壽命更長;飛控區(qū)動物侵入事件得以有效控制,更安全更可靠;同時也降低了每年對圍界維護人員和維護資金的投入。

山區(qū)高填方機場圍界建設(shè)改善構(gòu)思

(一)刺圈圍界在山區(qū)機場推廣應(yīng)用分析

針對前述山區(qū)高填方機場圍界運行中面臨的一些問題,本文認為可借鑒和推廣應(yīng)用滾網(wǎng)刺圈圍界改造的成功經(jīng)驗,對圍界進行一些改善處理,以達到圍界運行安全、可靠,防止動物侵入的使用效果。

對于山區(qū)高填方機場,可對邊坡圍界底部基礎(chǔ)全部采用混凝土進行硬化的方式,以利于穩(wěn)固圍界基礎(chǔ)。目前,已有部分機場借鑒并實施了該方式(見圖4),有效防止了因大風、暴雨等惡劣天氣傾覆圍界及動物掏刨打洞入侵飛行區(qū),降低飛行安全隱患風險。

對于一些機場周邊動物喜好掏刨打洞、破壞鋼網(wǎng)圍界入侵飛行區(qū)情況,可在現(xiàn)有的鋼網(wǎng)圍界底部外側(cè)加裝兩層帶刀片刺圈,防止體型較大兇猛的動物靠近或攀爬、破壞圍界以及人為的攀越圍界,保障飛行區(qū)運行安全。

以上圍界方案實施成本低、效果好、維護簡便,能夠有效降低機場飛行區(qū)圍界管理的人力、物資投入,機場的安全保障能力能夠得到有效提升,可取得事半功倍的效果。

(二)刺圈圍界應(yīng)用后效益分析

1. 安全分析

滾網(wǎng)刺圈圍界技術(shù)在高原及山區(qū)特殊地貌機場的應(yīng)用是保障飛行安全、提供改善服務(wù)質(zhì)量手段的服務(wù)性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目。能避免外來人員和動物的侵入對機場安全運營造成的影響,有利于維護機場的可持續(xù)健康運營,同時給使用該機場的各運輸企業(yè)和個人提供更為可靠、準確、快速、優(yōu)質(zhì)的空中交通服務(wù)奠定堅實的硬件基礎(chǔ),以提高航班正常效率,進而提高其運營效率,有利于促進機場服務(wù)質(zhì)量的提高和民航在整體地區(qū)社會滿意度的提高,確保飛行區(qū)圍界安全可靠及飛行區(qū)安全正常運行。

2. 經(jīng)濟效益分析

滾網(wǎng)刺圈圍界首先不需進行大規(guī)?;A(chǔ)開挖,僅清原地面基床下疏松淺表層土即可,相對于傳統(tǒng)大規(guī)?;A(chǔ)開挖施工比較,滾網(wǎng)刺圈施工大大降低了施工難度,工程費用成本相對較低。其次,各預(yù)制梁之間、上部加強構(gòu)件之間以及滾網(wǎng)刺圈,均為柔性連接,作為構(gòu)筑物,在凍脹情況下,容許的變形量較大,增強圍界適應(yīng)性和耐久性,減小后期巡視維護成本,降低機場運營成本,因而具有較大的間接經(jīng)濟效益。

3. 生態(tài)環(huán)保分析

滾網(wǎng)刺圈圍界不需進行大規(guī)?;A(chǔ)深度開挖及基礎(chǔ)混凝土施工。高原及山區(qū)機場海拔高、氣候條件惡劣、地表植被層薄,生態(tài)環(huán)境脆弱,地表植被一旦被破壞,很難恢復(fù),甚至是無法自然恢復(fù),滾網(wǎng)刺圈圍界避免了對地表植被及高原凍土的破壞,保護了生態(tài)環(huán)境。另外,滾網(wǎng)刺圈圍界上面刺刀可以讓外來動物避讓甚至遠離圍界,減少動物入侵飛行區(qū)情況發(fā)生,避免因動物侵入飛行區(qū)而對動物造成傷害,間接保護了當?shù)匾吧鷦游铩?/p>

4. 對行業(yè)標準修訂完善提供參考價值

滾網(wǎng)刺圈圍界的創(chuàng)新應(yīng)用為高原、山區(qū)高填方及河灘濕地等特殊地貌機場圍界安全、可靠運行提供一種新的模式,經(jīng)過一定時間的運行、效果論證,為局方修訂完善行業(yè)標準提供參考具有積極意義。

當然,滾網(wǎng)刺圈圍界方案確實有很多方面和現(xiàn)有機場圍界設(shè)置規(guī)范標準不一致的地方,也缺乏一些科學(xué)理論支撐,還需要在實際運行中繼續(xù)加以論證。同時建議在一些特殊環(huán)境機場圍界建設(shè)中,能綜合考慮當?shù)馗鞣N特殊因素,提高機場圍界運行的可靠性、適用性。

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