西部某機(jī)場(chǎng)高填方地基填方交界搭接技術(shù)研究

楊 鑫

(西部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)青海機(jī)場(chǎng)有限公司，青海 西寧 810600)

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大大的提升了我國(guó)的綜合國(guó)力，我國(guó)的機(jī)場(chǎng)建設(shè)因此得到了快速發(fā)展。國(guó)家對(duì)機(jī)場(chǎng)建設(shè)加大了資金投入，尤其在中國(guó)的西部地區(qū)，機(jī)場(chǎng)建設(shè)得到了快速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目相較于其它基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目要求更為嚴(yán)格，尤其對(duì)于場(chǎng)地的地形地貌、風(fēng)力風(fēng)向、氣候條件及航空條件的要求較高[1-2]，因此對(duì)于機(jī)場(chǎng)位置的選擇相對(duì)復(fù)雜，相比較于華北平原地區(qū)，西部地區(qū)的山川丘陵地形，給機(jī)場(chǎng)施工帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。機(jī)場(chǎng)修建大多遠(yuǎn)離城市，對(duì)于西部地區(qū)主要修建于靠近山谷地區(qū)，采用削坡填谷的作業(yè)方式，填筑出機(jī)場(chǎng)建設(shè)所需場(chǎng)地，這就涉及到高填方場(chǎng)地填筑施工工藝。

在機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，對(duì)于大面積填方，地基處理搭接技術(shù)的研究相對(duì)薄弱。大面積土方回填過(guò)程中由于原地面高差和施工能力的不同，區(qū)域間搭接在所難免地存在不均勻沉降問(wèn)題，對(duì)工程質(zhì)量影響極大，同時(shí)將會(huì)影響到機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的安全，因此對(duì)于地基處理搭接技術(shù)的研究至關(guān)重要[1-9]。

本文依托西部某機(jī)場(chǎng)高填方土方工程為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)本工程高填方地基處理搭接處壓實(shí)質(zhì)量問(wèn)題的研究，提出了三種施工工藝，并對(duì)三種施工工藝壓實(shí)效果進(jìn)行了分析和研究，通過(guò)本次工程的研究，對(duì)以后類(lèi)似機(jī)場(chǎng)高填方地基處理工程搭接處的施工可起到指導(dǎo)借鑒作用。

1 工程概況

1.1 機(jī)場(chǎng)概況

本文研究的場(chǎng)地位于西部某縣城，該區(qū)域原地勢(shì)高差較大，地勢(shì)總體上呈西北高、東南低，地面高程介于2 115～2 135 m之間。

根據(jù)場(chǎng)地高差關(guān)系，該場(chǎng)地填方最大高度為38 m，填方共計(jì)342.9萬(wàn) m3(壓實(shí)方)(圖1)，同時(shí)場(chǎng)地移交關(guān)系，施工區(qū)域劃分為四個(gè)施工區(qū)域，大面積土方回填過(guò)程中由于原地面高差和各標(biāo)段施工能力的不同，區(qū)域間存在碾壓搭接工程問(wèn)題。因此需對(duì)回填搭接處質(zhì)量控制的措施做專項(xiàng)分析研究。

圖1 土方回填區(qū)域平面圖

1.2 工程地質(zhì)

研究場(chǎng)地的地層在控制深度內(nèi)自上而下依次為①1層雜填土(Q4ml)分布厚度1.8～3.5 m，平均厚度2.2 m；②層黃土狀土(Q3al+pl)分布厚度9.6～17.2 m，平均厚度12.4 m；③層黃土狀土(Q3al+pl)層頂埋深14.5～18.0 m，平均厚度3.5 m；④層卵石(Q41al+pl)層頂埋深5.0～41.0 m，平均厚度3.3 m。其中②黃土狀土層具濕陷性，濕陷深度14.5～19.0 m，濕陷厚度9.6～17.2 m，自地面下1.5 m起算的地基濕陷等級(jí)為III(嚴(yán)重)級(jí)自重濕陷。

1.3 水文地質(zhì)

場(chǎng)地賦存有第四系孔隙潛水，地下水水位埋深13.1～23.8 m，水位標(biāo)高2 107.61～2 118.25 m，地下水由北向南以地下徑流形式排泄于湟水河，含水層主要為卵石層，不具承壓性。場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍土深度為1.23 m。

2 土方回填搭接方案設(shè)計(jì)

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件、地層條件及大面積土方回填的壓實(shí)要求，并結(jié)合具體施工方式及總工期的安排要求，本文提出了土方回填的流水線施工方案(見(jiàn)圖2和圖3)。

圖2 土方回填流水線示意圖1

圖3 土方回填流水線示意圖2

根據(jù)土方回填順序，回填過(guò)程中存在區(qū)域搭接問(wèn)題，故在施工過(guò)程中設(shè)計(jì)了3種搭接施工工藝。

(1)第一種搭接施工工藝

工藝具體做法：施工快的區(qū)域逐層向施工慢的區(qū)域預(yù)留臺(tái)階(見(jiàn)圖4)。

圖4 第一種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

(2)第二種搭接施工工藝

工藝具體做法：不同施工作業(yè)班組間臺(tái)階轉(zhuǎn)化至同一施工作業(yè)班組內(nèi)，作業(yè)班組內(nèi)臺(tái)階自行消化(見(jiàn)圖5)。

圖5 第二種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

(3)第三種搭接施工工藝

工藝具體做法：施工能力強(qiáng)的作業(yè)班組每填一層預(yù)留1.5 m臺(tái)階，施工能力弱的作業(yè)班組挖除50 cm虛土后進(jìn)行搭接(見(jiàn)圖6)。

圖6 第三種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

3 不同工藝搭接施工的質(zhì)量分析

為了驗(yàn)證三種搭接工藝的施工質(zhì)量，施工完成后對(duì)采用三種不同搭接方式的區(qū)域展開(kāi)了壓實(shí)度檢測(cè)，結(jié)果表明，三種搭接工藝中，距離搭接邊緣50 cm以外區(qū)域的回填壓實(shí)度均能滿足要求，但第一種搭接工藝距搭接邊緣0～50 cm范圍內(nèi)的回填質(zhì)量壓實(shí)度存在明顯差異，不滿足設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)質(zhì)量存在問(wèn)題。

三種工藝在距離搭接邊緣0～50 cm區(qū)域內(nèi)壓實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1～表3。

表1 第一種搭接施工工藝

表2 第二種搭接施工工藝

表3 第三種搭接施工工藝

分析第一種工藝0～50 cm區(qū)域范圍內(nèi)質(zhì)量不合格原因：施工快的區(qū)域回填區(qū)域邊緣0～50 cm壓路機(jī)無(wú)法有效碾壓，壓實(shí)質(zhì)量無(wú)法保證，從而產(chǎn)生了質(zhì)量問(wèn)題集中區(qū)(圖7)。

圖7 工藝1問(wèn)題集中區(qū)域平面示意圖(單位均為cm)

對(duì)于采取了第二、三種搭接方案的施工區(qū)域，整體壓實(shí)度均能滿足設(shè)計(jì)要求，但根據(jù)后續(xù)滿夯補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同等夯擊能的條件下，第二種搭接方案在搭接區(qū)域的夯沉量明顯偏大，比兩側(cè)的夯沉量增加約7～10 cm；而第三種搭接方式整體性質(zhì)量較好，搭接區(qū)域及兩側(cè)的夯沉量差異較小。

分析表明：第二種搭接方案雖然解決了搭接邊緣壓實(shí)質(zhì)量問(wèn)題，但在搭接位置始終在同一立面范圍內(nèi)，接茬過(guò)多，影響土體的整體性(圖8)。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因：土方回填接茬部位抗剪強(qiáng)度始終低于其他回填部位，回填層數(shù)越多，對(duì)地基土的整體強(qiáng)度影響越大。

圖8 工藝2搭接處夯沉量示意圖

分析發(fā)現(xiàn)第三種搭接方案，施工過(guò)程中不僅保證了搭接處壓實(shí)質(zhì)量，還避免了回填邊緣無(wú)法有效壓實(shí)的隱患和同一立面出現(xiàn)過(guò)多接茬的問(wèn)題。施工中較實(shí)用(見(jiàn)圖9)。通過(guò)比較此種施工工藝下搭接區(qū)域夯沉量與非搭接區(qū)域夯沉量無(wú)明顯變化，可有效減小不均勻沉降。

圖9 工藝3搭接處夯沉量示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文以西部某機(jī)場(chǎng)土方回填為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)采用3種搭接方式形成施工方案，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣室內(nèi)試驗(yàn)及滿夯補(bǔ)強(qiáng)結(jié)果，探討了三種搭接方案的質(zhì)量效果，通過(guò)討論比選出最優(yōu)的施工方案，并對(duì)類(lèi)似工程提出相關(guān)施工建議。所得結(jié)論如下：

(1)第一種搭接方案雖然未產(chǎn)生額外工程量同時(shí)容易操作，但是回填邊緣無(wú)法壓實(shí)，無(wú)法保證施工質(zhì)量；第二種搭接方案雖然在搭接處壓實(shí)度可以保證質(zhì)量，并且易于管理，但是施工慢的區(qū)域難以跟上施工進(jìn)度，操作較為困難，且后續(xù)滿夯加強(qiáng)后的夯沉量與兩側(cè)差異較大，對(duì)地基整體強(qiáng)度影響較大；第三種搭接方案保證了壓實(shí)質(zhì)量，且能避免搭接處工后不均勻沉降，同時(shí)施工時(shí)容易操作，但是施工過(guò)程中產(chǎn)生額外工程量。通過(guò)比選，第三種搭接工藝為最優(yōu)施工工藝。

(2)就目前我國(guó)的發(fā)展來(lái)看，我國(guó)在公路、機(jī)場(chǎng)新老路堤搭接處都取得了相當(dāng)?shù)某晒?，但是在機(jī)場(chǎng)各施工區(qū)域搭接部位存在質(zhì)量問(wèn)題，如何更有效的評(píng)價(jià)壓實(shí)質(zhì)量及檢測(cè)方法還有待系統(tǒng)研究確定。