某机场高填方道槽区快速沉降稳定关键技术

 张洁玙

 （山西机械化建设集团公司，山西  太原  030009）

[摘要]以山区地形为主要特点的山区机场，高填方道槽区快速沉降稳定问题是其面临的关键问题之一。结合工程实例，对高填方道槽区快速沉降稳定因素进行了分析，并确定相应对策，总结出实现机场快速沉降稳定的一套经济有效的施工技术。

[关键词]机场；场道；高填方；道槽区；沉降；施工技术

[中图分类号]TU751[文章编号]1002 -8498( 2016) 07 -0123 -03

0  引言

 以山区地形为主要特点的山区机场，高填方道槽区快速沉降稳定问题是其面临的关键问题之一。高填方道槽区沉降稳定的时间，特别是工后沉降稳定期，将直接影响道面能否开始施工，成为制约机场工期进展、质量保证的关键问题之一。

 针对上述问题，以某国防机场为例，通过技术攻关，在高填方道槽区完成后2个月内沉降观测总体趋于收敛，达到了目前收集到的机场高填方道槽区快速沉降稳定的最好水平。

1工程概况

 某机场飞行区土石方工程，总填方约2 400余万m3，填筑场地整体为安山岩，抗压强度120~160MPa，软化因数0.81~0.91，表层基岩出露，仅在部分冲沟底部存在较厚的沉积层，在本工程填高最大的冲沟内，沉积软弱土层厚6~7m。填料以场地内爆破岩石为主，土石方工程整体为搬山填沟方式，山势较为平缓。

 由于项目具有特殊性，总工期仅9个月，其中跑道道槽区5个月完成，建成后沉降稳定越快越好，以保证道面开工时间。工程质量要求为优良。机场对于沉降的设计要求为：天然土基处理后填筑体完成后，原则上应至少置放3个月，月均沉降≤5mm可进行基层施工，月均沉降≤3mm可进行道面施工。

2高填方道槽区沉降引发要因分析

2.1  填筑材料的岩土特性

 机场建设中，由于土石方量巨大，填料选择必须遵循“因地制宜、就地取材”的原则，填筑材料受周围资源、场地条件、环境保护要求等条件的制约，不能完全按理想化的条件选用，一些性质较差填料的填人，易于在填筑体中形成软弱结构面，引起沉降加大、沉降期延长。

2.2高填方道槽区的地基稳定性

 相对高填方的自重而言，高填方道槽区的地基稳定性要求高，存在松散土层或较厚的软弱土层需要加固处理。而高填方道槽区一般都存在于冲沟位置，冲沟底部都会存在松散的较厚沉积层，地基整体承载力低。这是引起道槽区高填方沉降的重要原因之一。同时，地基稳定性因素中，还包括地基表面清理的因素，若残留草皮、耕植土等有机物时，易于形成沉降不稳定区。

2.3水的影响

 水的作用是影响高填方道槽区沉降稳定的极其重要的因素，其表现为软化地基和填筑体，在一定程度上降低了岩土的抗剪强度和地基强度，特别是黄土、膨胀土、红黏土、泥岩或页岩等岩土；同时，增加了土体质量，相应增加了滑动力，易于引起大面积的滑塌、失稳。

 而机场建设中，土石方量大、占地面积广，特别是高填方道槽区，多位于原有地形自然排水沟谷中，其建设必然改变场地排水系统，水对整体沉降稳定有着至关重要的影响。

2.4夯（压）实方式的影响

 对高填方道槽区填筑体沉降稳定期直接影响的最关键因素，在于高填方填筑体在自重的影响下、自身固结沉降问题，这与高填方填筑体的夯（压）方式直接相关。

 施工主要加固方法包括：振动碾压、冲击碾压及强夯施工，不同的夯（压）方式对后期沉降有着明显的影响。

2.5高填方填筑体施工接缝的影响

 机场大型土石方工程规模大，土石方量大，多在数千万m3甚至上亿m3，施工中标段划分多，各个标段内又划分若干平行施工区，组织流水作业方能满足工期需要。在标段之间、各作业区之间，存在交接面，即施工接缝，多由施工因素引发，是因质量控制问题产生较大沉降的关键部位。

3  高填方道槽区快速沉降稳定相应对策

3.1填筑材料选择

 机场施工普遍具有土石方量大，一般本着“就地取材、挖填平衡”的原则。本项目挖方区及料场表层有较厚沉积层，内部为中风化、弱风化安山岩。考虑填料水稳性对于高填方道槽区整体沉降稳定影响较大，对道槽区填料采用岩性较好的爆破石料，即中风化、弱风化和新鲜的岩料。同时，考虑石料填筑体密实度与填料级配直接相关，对填料要求级配良好，最大粒径≤0. 8m，C v>10。基底处理时垫层填料采用挖方区爆破的石料，碎石最大粒径≤0. 4m，Cu>5，Cc取1～3。

3.2  高填方道槽区地基处理

 填筑场地的地基处理是保证道槽区高填方尽快稳定的关键环节之一。根据勘察资料及实地考察，本项目高填方道槽区沟谷地带存在较厚的软弱沉积层，必须对软弱地基进行整体处理，以提高原土地基的承载力，满足上部填筑体自重压力及建筑荷载附加压力下的强度及变形要求。

 1)施工前首先对现场情况进行踏勘，了解实地地形、地质水文情况，彻底清除表土。

 2)道槽区及其影响区铺填1m厚碎石垫层后进行强夯处理，垫层填料按设计厚度铺填，作为“始夯面”兼有作业面找平作用，局部最大厚度按3m控制。

 3)道槽及其影响区处理方法  ①覆盖土层厚度0~5m的区域  铺填1m厚碎石垫层后，采用2 000kN．m能级强夯法加固；②覆盖土层厚度>5m的区域铺填1m厚碎石垫层后，清除部分沉积物至厚度<5 m，再采用覆盖土层厚度0~5 m处理。

 4)地基处理工艺参数2 000kN .m能级的强夯处理，分2遍夯。第1遍夯点间距按5m正方形布点，第2遍夯点位于第1遍夯点中间，单点击数≥12击，最后2击平均夯沉量≤5cm作为停锤标准。补强方式为1000kN .m满夯，夯1遍，每点2击，D/4搭接。

 5)地基处理检测结果

 天然地基处理后承载力标准值≥200kPa，变形模量≥16MPa。

3.3  高填方道槽区填筑体加固方法

 1)高填方道槽区填筑，摊铺方式采用分层摊铺，每层最大厚度1m。

 2)填筑体按最大虚铺厚度4m进行加固，采用3 000kN-m能级强夯加固法。强夯锤底静接地压力控制在35~50kPa，强夯停锤条件为单点击数≥10击，并同时满足最后2击的平均夯沉量≥0. 05m。

 3)强夯加固完成后，采用25 kJ三边形冲击压路机冲压补强，遍数≥20遍。

 4)本项目检测过程中通过固体体积率控制，道槽区高填方区固体体积率最低83.3%，最高85. 8%，平均84. 5%，全部点数均达到设计要求的83%以上。

3.4水稳措施

3.4.1坑、穴、河沟及池塘处理

 道槽区高填方区域内存在坑、穴和存水的河沟及池塘，在施工中采取先排水，挖淤、晾晒后，回填碎石、分层夯实。水坑、池塘回填后，极易在后期使用过程中聚水形成水囊，发生沉陷，故在水坑、池塘的下游向开挖豁口，以保证排水顺畅。

3.4.2原有排水沟谷的处置

 结合地质、地形条件采取设置主、次、支盲沟的立体盲沟体系方式处理。汇水沟谷设置主盲沟，根据沟谷原有汇水面积和当地极端降水量，沟深、沟宽按1.5~ 2m设计，梯形断面；在汇水支沟设置次盲沟，沟深、沟宽可按1. 0m左右设计，梯形或矩形断面；在泉水出露点设置支盲沟。主、次、支盲沟整体连接成树状，排水坡度≥3%0，逐级汇人下一级盲沟，形成立体排水体系。盲沟主体采用15~40cm块石或>8cm卵砾石，顶层铺填15cm厚5~8cm卵砾石反滤层，底层先铺无纺土工布，再分层铺25cm厚3~ 6cm卵砾石反滤层，由于该机场处于降雨丰沛区，无纺土工布完成后，先行铺设排水管，以增加断面排水面积。

3.5  土石方施工接缝处置措施

 1)为确保道槽区的整体质量，道槽及其影响区内不得出现纵向接缝，即不得沿纵向分区段作业。

 2)为减少施工接缝处理的难度，施工中，分区分段界线尽量避开道槽区高填方区域（即分界线尽量设置在分区分段处填筑标高< 20. 000m处）。无法回避、必须划分时，对施工接缝单独处置。

 3)施工接缝处置方法：施工接缝除按正常布点进行夯实外，接缝两侧填筑体标高相同时，仅对接缝处布置搭接夯点加强处置。即采用与填筑体同等能级(3 000kN . m)强夯，沿接缝处进行搭接夯点加强处理，5m正方形布点，设置l排，单点击数≥10击，夯击1遍。若接缝两侧填筑体填筑标高不同步时，挖设1：2台阶整治后，沿接缝处按上述方法加强处置。同时，逐层对施工接缝处加大密度进行固体体积率检测频次。

4施工检测

 本项目道槽区施工完成后，按要求进行检测，固体体积率全部≥83%，变形模量≥25MPa。工后不均匀沉降≤1%，即弯沉盆半径>50cm，盆地与盆顶之差为50mm。道槽区高填方区域跑道道面施工前累计沉降量对照如表1所示。

 1号跑道道槽区（含高填方区域）从完成交工开始连续监测，2个月后总体趋于稳定；监测至3个月末，累计沉降量最大-2.12mm，最小-0.47mm。末次沉降速度均<0. 03 mm/d，监测累计结果远远小于工后剩余沉降量≤8cm的设计要求。监测结果表明，跑道道槽区沉降速率非常稳定，处理效果十分理想。

5  结论及综合建议

5.1结论

 根据目前收集几十个机场的沉降观测报告分析，该机场在监测2个月后总体趋于稳定。该项目跑道历时150d完成，交验后2个月内沉降观测总体趋于收敛，3个月道槽区工后剩余沉降满足设计要求。

 从地质条件来看，场地整体基岩条件较好，虽然高填方区域整体位于原有冲沟处，表层软弱土层覆盖最厚处，但沉降监测点累计沉降量最大-2.12mm，累计沉降量较为均匀，说明该场地原地基处理、填筑体处理合理可靠。

5.2建议

5. 2.1填料要求

 道槽区填料要优选优质填料，一般为水稳性好的粗粒径填料；同时，对于石质或土石混合料作为道槽区高填方填料量，填料级配是关键之一。

5.2.2道槽区高填方填筑体加固

 加固方式宜采用强夯方式，摊铺方式杜绝一次抛填到位，宜采用分层铺填方式。

5.2.3排水体系

 由于机场土石方量大，面临着改变原有排水体系的特点，而道槽区高填方区域往往位于沟谷地带，必须建立盲沟立体排水系统。同时，大体量的土石方工程，由于填料来源的复杂性和不同填料是否填在适宜位置的影响，应视填料、所在区域雨量条件，间隔一定高度(10~15m)设置水平排水层。

5.2.4施工接缝处置

 1)接缝处采用加强搭接夯点布置方式处理，即采用与填筑体同等能级强夯处置方式，一般以4～5m正方形布点，设置1~2排。施工接缝两侧标高不一致时，先挖台阶处理。 

2)对于扩建机场中，延长跑道长度存在的道槽高填方新、旧填筑体结合面的施工接缝处理，接缝处新旧土体不仅含水量有别、土质有别，而且旧道槽填筑体已经板结稳定，新旧结合处极易发生较大沉降。施工中首先必须对旧填筑体表层植被彻底清除，并挖设倒坡台阶。逐层回填交接处填筑体时，提前对旧道槽结合面处进行取样，测定含水量，必要时进行表层洒水润湿。回填新填填筑体部分，在接缝处即采用文中所述方式处理。

6结语

 本项目通过对多个高填方机场的沉降观测结果与施工方法进行对比、综合分析，总结出实现机场快速沉降稳定的一套有效、经济的高填方道槽区施工技术和有关机场地基沉降稳定及沉降控制的规律性认识，将大大缩短高填方机场的建设周期，对我国山区机场建设有现实指导意义。