ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНАЯ ПОЛОСА АЭРОДРОМА
AIRFIELD LANDING STRIP

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции взлетно-посадочных полос аэродромов.
С увеличением габаритов большегрузных самолетов существующие размеры ширины взлетно-посадочных полос уже не обеспечивают безопасные условия для их эксплуатации. Кроме того, использование большегрузных самолетов требует очень точного выведения их на взлетно-посадочную полосу при посадке. Указанное обстоятельство связано с тем, что в отличие от легкого самолета при неточности захода на посадку у пилота может не оказаться возможности для маневра или повторной попытки. В результате неточности захода на посадку или под действием силы бокового ветра возможно значительное отклонение летательного аппарата от оси взлетно-посадочной полосы, что может привести к аварии.
Известен способ реконструкции взлетно-посадочных полос (ВПП) аэродрома (1), заключающийся в их удлинении, которое производят для первой ВПП, расположенной вдоль существующего первого перрона и имеющей большую длину, на коротком ее участке, расположенном за точкой пересечения продольных осей взлетно-посадочных полос с перенесением зоны ожидания старта самолетов по не за пределы летной полосы второй, более короткой ВПП, удлинение которой производят на меньшую длину, чем удлинение первой ВПП, причем такое удлинение выполняют на ее участке большей длины со стороны, противоположной созданной на ней вне летной полосы первой ВПП зоны ожидания старта по ней самолетов, которую сообщают рулежной дорожкой с зоной ожидания старта первой ВПП. При этом при пересечении продольных осей указанных ВПП под острым углом, равным 36°, первую ВПП длиной 289 м удлиняют на коротком участке на 510 м до 3400 м, а вторую ВПП длиной 2230 м удлиняют на участке большей длины на 150 м и дополнительно на 80 м со стороны зоны ожидания старта по ней самолетов до длины 2430 м, причем вдоль летной полосы первой ВПП со стороны, противоположной первому перрону, возводят второй перрон, а первую ВПП соединяют скоростными рулежными дорожками с магистральной рулежной дорожкой, выполненной вдоль второго перрона вне летной полосы первой ВПП, и дополнительными скоростными рулежными дорожками к первому перрону.
Указанный способ не может быть использован для расширения взлетно-посадочных полос при их реконструкции, т.к. предусматривает увеличение только длины ВПП.
Известно техническое решение конструкции дорожной одежды с использованием армированного монолитного цементобетона (2). Данная конструкция включает песчаный подстилающий слой с уложенным на него гидрофобным рулонным материалом и монолитный цементобетонный слой. Дорожная одежда снабжена расположенной на подстилающем слое геосеткой с волокнами, работающими на растяжение в продольном и поперченном направлениях с образованием нижнего монолитного слоя, а также расположенной на геосетке объемной сотообразной георешеткой, ячейки которой заполнены монолитным цементобетоном с образованием среднего слоя, и хаотично расположенными и равномерно распределенными по всему объему волокнами фибры с образованием среднего слоя. Технический результат изобретения состоит в уменьшении влагопроницаемости и в повышении износоустойчивости и прочности на изгиб дорожной конструкции для возможности ее работы без устройства жесткого основания.
Указанная конструкция дорожной одежды не может быть использована для расширения взлетно-посадочных полос аэродромов при их реконструкции, т.к. в ней не предусмотрена техническая возможность совместной работы этой дорожной одежды с одеждой (покрытием) и основанием существующей ВПП.
Известен способ возведения дорожной одежды (3), заключающийся в забивке свай в земляное полотно через предварительно уложенный слой с расположением их верхних торцов выше уровня подстилающего слоя на высоту, равную ¼-¾ толщины покрытий, используют сваи с горизонтальными выпусками арматуры в верхней части или горизонтальную арматуру прикрепляют к боковой поверхности выступающих над подстилающим слоем свай.
Недостатком указанного технического решения является невозможность обеспечения совместной работы железобетонного покрытия существующей ВПП и полосы расширения, т.к. в нем предусмотрено только более полное использование естественного основания за счет забивки свай.
Прототипом заявляемого технического решения является взлетно-посадочная полоса (4), состоящая из естественного грунтового основания, искусственного основания, железобетонного покрытия с верхней и нижней арматурой.
Недостаток прототипа заключается в том, что в его техническом решении не предусмотрена возможность расширения взлетно-посадочной полосы с обеспечением совместной работы естественного грунтового основания, искусственного основания и железобетонного покрытия.
Расширение взлетно-посадочной полосы аэродрома связано с необходимостью обеспечения совместной работы естественного основания как под существующей частью, так и под полосами расширения. Кроме того, необходимо обеспечить совместную работу железобетонного покрытия существующей взлетно-посадочной полосы и полос расширения. В противном случае возможно образование неровностей на поверхности расширенной взлетно-посадочной полосы, что приведет к еще большему ухудшению условий ее эксплуатации.
Технический результат изобретения направлен на улучшение условий безопасности взлета и посадки большегрузных летательных аппаратов путем обеспечения совместной работы железобетонного покрытия существующей части взлетно-посадочной полосы и полосы расширения, а также естественного и искусственного оснований.
Технический результат достигается тем, что взлетно-посадочная полоса аэродрома, содержащая естественное грунтовое основания, основание из цементобетона, железобетонное покрытие с верхней и нижней арматурой, дополнительно содержит с каждой стороны полосы расширения, основание которых выполнено из полимербетона толщиной не более толщины уплотнившегося под существующей частью взлетно-посадочной полосы слоя естественного грунтового основания, на поверхность полимербетона уложен слой цементобетона толщиной не более толщины слоя основания из цементобетона существующей части взлетно-посадочной полосы, при этом верхняя арматура железобетонного покрытия полосы расширения соединена с верхней арматурой железобетонного покрытия существующей части взлетно-посадочной полосы, нижняя арматура железобетонного покрытия полосы расширения соединена с продольными арматурными стержнями свай, установленных вертикально по площади полосы расширения и под углом не менее угла естественного откоса грунта естественного основания у края существующей части взлетно-посадочной полосы в направлении ее оси.
Схема взлетно-посадочной полосы представлена на фиг.1.
Взлетно-посадочная полоса состоит из естественного грунтового основания 1, на которое уложено основание из цементобетона 2 существующей части взлетно-посадочной полосы. В процессе эксплуатации взлетно-посадочной полосы под нею слой грунта 3 естественного основания 1 уплотнился. На основание из цементобетона 2 уложено железобетонное покрытие 4, включающее верхнюю 5 и нижнюю 6 арматуру. Полоса расширения состоит из основания, выполненного из полимербетона 7 толщиной не более уплотненного слоя 3 естественного основания 1. На поверхность полимербетона 7 уложен слой цементобетона 8 толщиной не больше толщины слоя основания из цементобетона 2 существующей части взлетно-посадочной полосы. Это необходимо для обеспечения совместной работы основания под существующей частью взлетно-посадочной полосы и под полосой расширения при передаче на естественное грунтовое основание нагрузок, возникающих на поверхностях железобетонного покрытия существующей взлетно-посадочной полосы 4 и 10 полосы расширения при посадке и движении летательного аппарата. Толщина слоя полимербетона 7 составляет не менее толщины слоя уплотнившегося грунта 3, что позволяет обеспечить одинаковые условия работы железобетонного покрытия 4 существующей взлетно-посадочной полосы и железобетонного покрытия 10 полосы расширения. Толщина слоя полимербетона 7 более толщины уплотнившегося слоя 3 естественного грунтового основания 1 не целесообразна, т.к. это не приведет к улучшению условий работы конструкции при дополнительном расходе строительных материалов. Минимальную толщину цементобетонного слоя 8 определяют расчетом при проектировании по известным методикам. Максимальная толщина слоя цементобетона 8 не превышает толщину слоя основания из цементобетона 2 под железобетонной плитой покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы, т.к в противном случае возможно уменьшение толщины железобетонной плиты покрытия 10 полосы расширения, что связано со снижением ее несущей способности. Если толщина железобетонного покрытия 10 полосы расширения будет равной толщине железобетонного покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы, то превышение толщины слоя цементобетона 8 над толщиной основания из цементобетона 2 под существующей частью взлетно-посадочной полосы приведет к тому, что уровни наружных поверхностей железобетонных покрытий 4 и 10 не совпадут, и эксплуатация взлетно-посадочной полосы окажется невозможной. Верхняя арматура 9 железобетонного покрытия 10 соединена с верхней арматурой 5 железобетонного покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы. Для этого верхняя арматура 5 железобетонного покрытия 4 вскрыта на расстояние не меньше двадцати пяти ее диаметров. Такой размер вскрытия верхней арматуры 5 обусловлен необходимостью предотвращения эффекта выдергивания арматурных стержней 9 железобетонного покрытия 10 полосы расширения. Кроме того, такое расстояние позволяет обеспечить надлежащее соединение верхней арматуры 5 железобетонного покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы с арматурой 9 покрытия 10 полосы расширения. Цементобетонное основание 8 опирается на сваи 12 и 13, при этом сваи 13 установлены под углом не менее угла естественного откоса грунта естественного основания 1. Такая установка свай позволяет наиболее полно использовать несущую способность грунта естественного основания и обеспечить его совместную работу с искусственным основанием полосы расширения. Продольная арматура 14 свай 12 и 13 соединена с нижней арматурой 11 покрытия 10 полосы расширения и отогнута в горизонтальной плоскости, что позволяет объединить основание и покрытие полосы расширения. Отгибы арматурных стержней 14 свай 12 и 13 необходимы для предотвращения смещения железобетонного покрытия полосы расширения в сторону от оси взлетно-посадочной полосы под действием сил, возникающих при посадке летательного аппарата. Отогнутые продольные стержни свай не выходят за пределы верхней арматуры, что позволяет не нарушать защитный слой бетона покрытия.
Совокупность новых элементов позволяет производить расширение взлетно-посадочных полос аэродромов при их реконструкции с обеспечением совместной работы естественного и искусственного оснований и покрытия существующей части взлетно-посадочной полосы и полос расширения.
Взлетно-посадочная полоса работает следующим образом. Железобетонные покрытия 4 и 10 воспринимают нагрузки, возникающие при посадке и движении летательного аппарата. При этом верхняя арматура 6 покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы и арматура 11 покрытия 10 полосы расширения воспринимают растягивающие усилия, возникающие в железобетонном покрытии в момент посадки и движения летательного аппарата. После смещения летательного аппарата с места посадки и его движения по полосе возникающие усилия воспринимает верхняя арматура 5 покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы и верхняя арматура 9 покрытия 10 полосы расширения. Нагрузка от летательного аппарата, воспринимаемая железобетонным покрытием 4 существующей части взлетно-посадочной полосы, передается на основание из цементобетона 2 существующей части взлетно-посадочной полосы, откуда далее на естественное основание 1. При этом под основанием из цементобетона 2 естественное грунтовое основание 3 уплотняется в процессе эксплуатации существующей части взлетно-посадочной полосы. Нагрузка от летательного аппарата, приходящаяся на полосу расширения, передается на искусственное основание, состоящее из слоя полимербетона 7, и на основание из цементобетона 8, затем на естественное грунтовое основание 1. При этом нагрузка также передается на сваи 12 и 13 с последующей передачей на естественное грунтовое основание 1. Арматурные стержни 14 свай 12 и 13 воспринимают нагрузку от летательного аппарата, передаваемую через железобетонное покрытие 10 полосы расширения и нижнюю арматуру 11, и передают ее через сваи 12 и 13 на естественное грунтовое основание 1. Свая 13 воспринимает боковые нагрузки и препятствует смещению полосы расширения в поперечном направлении относительно оси взлетно-посадочной полосы.
Взлетно-посадочную полосу аэродрома устраивают следующим образом. На размер не менее полосы расширения с обеих сторон существующей части взлетно-посадочной полосы снимают грунт на глубину уплотнившегося слоя 3 естественного грунтового основания 1. В дно образованной выемки забивают вертикальные сваи 12. С каждой стороны существующей части взлетно-посадочной полосы, у ее кромки забивают сваи 13 под углом не менее угла естественного откоса грунта естественного основания 1. Укладывают слой полимербетона 7 толщиной не менее толщины уплотнившегося слоя грунта 3. На поверхность слоя полимербетона 7 укладывают слой 8 из цементобетона. С обеих сторон железобетонного покрытия 4 существующей части взлетно-посадочной полосы вскрывают верхнюю арматуру 5 на расстоянии не менее двадцати пяти ее диаметров от края в направлении оси взлетно-посадочной полосы. Вскрывают арматурные стержни 14 забитых свай 12 и 13. На поверхность цементобетонного слоя 8 укладывают нижнюю арматуру 11 железобетонного покрытия полосы расширения 10. Арматурные стержни 14 свай 12 и 13 связывают с нижней арматурой 11 железобетонного покрытия полосы расширения. После связывания арматурных стержней 14 с нижней арматурой 11 их отгибают в горизонтальное положение. Сформированный арматурный каркас заливают цементобетоном и выдерживают его до набора проектной прочности. Остальные элементы взлетно-посадочной полосы, не являющиеся предметом рассмотрения в заявляемом техническом решении, устраивают в соответствии с проектом реконструкции.
Источники информации
1. Способ реконструкции взлетно-посадочных полос аэродрома. / Патент РФ №2378164. Е01С 1/02. 10.01.2010.
2. Конструкция дорожной одежды с использованием армированного монолитного цементобетона. / Патент РФ №2248425. Е01С 3/00. 20.03.2005.
3. Способ возведения дорожной одежды. / Патент РФ №2027822. Е01С 5/00. 27.01.1995.
4. Глушков Г.И., Бабков В.Ф., Тригони В.Е. и др. Изыскания и проектирование аэродромов. / Под ред. Г.И.Глушкова. - М.: Транспорт, 1992. - С.172, 285.