機場跑道下穿地下通道及蓋被混凝土施工技術

加 輝

（中國水電十五局三公司,陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

某機場混凝土道面經過近30 年的使用,跑道老舊、起砂露石嚴重,已嚴重影響飛行安全,需進行改造。本次改造內容是新建一條下穿跑道的地下通道,并在舊跑道基礎上再次進行蓋被。跑道下穿段地下通道長80 m,標準斷面為8 m×5 m（寬×高）,為鋼筋混凝土結構；跑道全長2300 m,其中隔離式蓋被混凝土長300 m,直接式蓋被混凝土長2000 m,蓋被平均厚28 cm。

2 施工方案確定

跑道下穿段地下通道地基以中粗砂夾粉質粘土為主,如采用放坡開挖,工程量較大,工期較長,易對跑道地基造成擾動,且產生不均勻沉降。為減小對跑道的影響,加快施工進度,跑道下穿地下通道段基坑采用18 mⅣ型拉森鋼板樁支護。通道施工完后,基坑采用濕貧混凝土回填至跑道槽底。為消除鋼板樁施工對跑道地基及鄰近道面板塊的影響,鋼板樁拔除后在原孔位鉆入Φ40 cm、間距80 cm、樁長9 m 的灰土擠密樁,提高上層跑道的地基承載力。地基處理完成、沉降穩定且滿足監測設計要求后,拆除鄰近基坑的舊道面變位板塊,按照從下至上的順序,恢復舊道面后進行新建蓋被混凝土施工。

跑道蓋被混凝土分為直接式和隔離式兩種。直接式隔離層為一層乳化瀝青+一層油氈；隔離式隔離層為“一氈一布”,即一層乳化瀝青+一層油氈+一層乳化瀝青+一層土工布。即利用乳化瀝青、油氈,“一氈一布”等建筑材料,將舊道面與新建蓋被混凝土隔離,防止跑道上層新建蓋被混凝土出現反射裂縫。模板采用定型可調陰企口鋼模板,按照隔行跳倉的形式支立。混凝土由20 t 自卸車拉運、后退法卸料,人工配合PC60 挖機平倉,用自行式高頻排式振搗機和插入式振搗棒振搗密實后,再適時依次進行整平、揉漿、找平、做面和拉毛作業,使混凝土表面平整度、紋理深度滿足設計要求。拉毛后,噴灑養護劑、覆蓋土工布灑水養護。混凝土達到一定強度后,及時切縫,防止斷板。蓋被混凝土達到設計強度后,依次進行擴縫、倒角、刻槽作業,滿足道面接縫和摩擦阻力的使用要求。

蓋被混凝土分兩期施工。即Ⅰ期先完成地下通道影響區外的新建蓋被,Ⅰ期蓋被與下穿段地下通道同步施工。Ⅰ期蓋被和下穿段地下通道完成后,進行Ⅱ期地下通道影響區蓋被施工。

3 地下通道施工

3.1 基坑鋼板樁支護及開挖

跑道下穿段地通道基坑采用18 mⅣ型拉森鋼板樁支護。頂撐距樁頂0.5 m,底撐距頂撐4.5 m,頂撐和底撐水平距離均為4 m。

跑道板破除后,采用GPS 放樣打樁邊線。鋼板樁采用卡特349 型打樁機,按照單樁打入法逐根施打完成。基坑土方開挖分三層完成。第一層土方開挖深度為1.5 m,用1.2 m3挖掘機挖至頂撐下0.5 m 后安裝第一道橫撐。第二層土方開挖深度為4.5 m,由50 裝載機挖至底撐下0.5 m 后安裝第二道橫撐。第三層土方開挖深度為3.5 m,采用50 t 裝載機挖至設計坑底。

基坑分層開挖期間,同步進行鋼圍檁和橫撐安裝。作業時先安裝牛腿,使其與鋼板樁滿焊,再由人工配合25 t 汽車吊將鋼圍檁分節架設到牛腿上,鋼圍檁調直后與牛腿焊接,用650 mm×600 mm×20 mm厚鋼板將鋼圍檁焊接連成整體。鋼圍檁安裝完后,人工配合25 t 汽車吊逐個安裝各層支座和鋼管橫撐。橫撐吊裝完后,用千斤頂輪流對每道橫撐施加預應力,上部橫撐預加力不小于50 kN,下部橫撐預加力不小于300 kN。預應力施加完后,在活絡頭中鍥緊鋼楔并焊接牢固,松開千斤頂,完成橫撐安裝。

3.2 地下通道混凝土

下穿段地下通道混凝土按照先墊層,再底板帶1 m 高側墻,再2 m 高側墻,最后剩余側墻及頂板的順序施工。底板、側墻和頂板模板均為15 mm 厚木模板。木模板采用100 mm×100 mm 厚方木作豎向背肋,方木間距30 cm,水平背肋采用Φ48 mm×3.2 mm 鋼管支撐,鋼管間距60 cm。木模采用Φ16 止水拉桿穿孔對拉,拉桿縱橫間距0.6 m,用“3”型卡固定在鋼管上。模板外側用Φ16 鋼筋和Φ48 鋼管支撐。地下通道頂板采用盤扣式滿堂支架支撐。立桿縱橫間距為90 cm×90 cm,頂部安裝可調U 托。頂板主楞用14#槽鋼縱向擺設,間距90 cm；次楞用100 mm×100 mm 方木橫向擺設,間距30 cm；面板采用15 mm 厚木模板。

地下通道混凝土采用10 m3混凝土罐車運輸,徐工HB37V 型汽車泵輸送入倉。墊層混凝土采用人工平倉,平板振搗器振搗后抹平；底板、側墻和頂板混凝土由人工用φ50插入式振搗棒分層振搗密實。混凝土澆筑完后,噴灑養護劑養護。

3.3 濕貧混凝土回填及鋼板樁拔除

濕貧混凝土采用徐工HB37 V 汽車泵入倉,分三層對稱回填。第一層回填高4 m,從基底回填至底撐下0.5 m,在通道2 m 高側墻澆筑完后進行。第二層回填高3.2 m,接第一層濕貧混凝土頂面回填至頂撐下0.5 m,在通道側墻和頂板混凝土完成且底撐拆除后進行。第二層濕貧混凝土強度達到70%后拆除頂撐,回填第三層濕貧混凝土至道槽底。

鋼支撐在回填濕貧混凝土強度達到70%后,由人工配合25 t 汽車吊逐層拆除。先采用千斤頂支頂活絡頭的頂板,適當加力頂緊后,再拆除活絡頭的預應力固定楔鐵,最后將千斤頂逐步卸力。千斤頂移除后,切斷活絡頭支座與鋼圍檁間的焊縫,逐根吊離鋼支撐,再焊斷每節鋼圍檁間的鋼板焊縫,分節吊離鋼圍檁后拆除牛腿。

鋼板樁在鋼支撐拆除且濕貧混凝土強度達到80%后,采用卡特349 型液壓打樁機拔除。拔除時,邊振邊拔,人工同步回填細砂。

3.4 灰土擠密樁

場地平整后,用GPS 放樣孔位,按照隔排跳打的方式采用CFG-15 型長螺旋鉆機鉆孔。樁位偏差控制在5 cm 以內,樁孔垂直度偏差不大于1%。鉆孔產生的旋挖料由50 t 裝載機清除。

夯填料為2∶8 灰土。2∶8 灰土用30 小裝載機倒入孔內,用夯實機1.8t 重錘分層夯實。夯填料每層虛鋪厚度60 cm,回填前先用重錘將孔底夯擊3 錘,待底夯處理完后再分層夯填樁身。夯填料倒入孔后,夯實落錘高度不小于3 m,夯實遍數不小于10 錘,壓實度不小于96%。

樁身施工完后,采用26 t 自行式振動碾對樁頂和道槽土基碾壓。碾壓合格后設置變形觀測點,待基坑兩側土體變形收斂且滿足設計要求后,進行上層道面結構層施工。

3.5 沉降監測

跑道下穿地下通道段沉降監測,采用天寶03 型電子水準儀,按照閉合水準測量的方式監測。灰土擠密樁施工完后,在2022 年2月10日至2022年4月10日60天的靜置觀測期內,共進行了20 次沉降監測。通過對觀測點的監測和數據分析,發現沉降量最大的點位為3 號樁,其最大單日沉降速率為1 mm/d,沉降累計最大值為3 mm,均在設計要求的雙控范圍內,且達到連續2 月觀測的沉降量每月不超過5 mm 的設計要求。此外,其余1#、2#、4# 和5# 樁位的沉降觀測值也未超過3 mm,符合相關設計規范要求。

根據設計要求的沉降穩定標準,跑道下穿地下通道段基礎沉降已趨于穩定,符合沉降穩定標準要求,對上層跑道影響很小,可進行上層道面施工。

3.6 舊道面恢復

跑道下穿段地下通道基礎沉降穩定且滿足設計要求后,拆除基坑臨邊的變位板塊,按照從下至上的順序,逐層進行舊道面恢復和新建蓋被混凝土施工。

基層級配碎石和水穩料均采用20 t 自卸車運至作業面,人工配合1.2 m3挖機攤鋪、整平,26 t 自行式振動碾碾壓合格。水穩層覆蓋土工布灑水養護14 天后,進行上層道面混凝土施工。

舊道面混凝土板塊恢復和新建蓋被混凝土工藝相同,見后述蓋被混凝土施工方法。舊道面混凝土恢復養護14 天后,進行上層新建蓋被混凝土施工。

4 跑道蓋被混凝土施工

4.1 施工工藝流程

基礎面處理→測量放樣→模板安裝→混凝土拌合運輸→攤鋪→振搗→混凝土整平、揉漿、抹平、做面及拉毛→養護、拆模→切縫→擴縫、倒角→刻槽→清縫、嵌縫→質量檢測。

4.2 施工方法

4.2.1 基礎面處理

采用小型移動式高壓清洗機將舊道面上附著的油污、橡膠輪胎印等清理干凈后鋪設隔離層。油氈搭接長度為10 cm～15 cm,接頭涂刷瀝青后壓實。土工布自然搭接,搭接長度不小于20 cm。

4.2.2 測量放樣

利用已布設測量控制點,用萊卡TS15 型全站儀和天寶03 型電子水準儀放樣。

4.2.3 模板安裝

模板采用定型陰企口鋼模板,按照“隔行跳倉”的形式支立,標高采用DSZ2 型水準儀和小型撬臺工具調整。模板底部空隙大于2 cm 時用木條封堵,空隙小于2 cm 時用砂漿封堵,合格后加固。

4.2.4 混凝土運輸、攤鋪

混凝土用20 t 自卸車運至現場、后退法卸料,人工配合PC60 挖掘機攤鋪,攤鋪長度不宜超過150 m。卸料后,人工鏟取少量細料,沿模板內側扣壓在對折后的油氈表面,防止油氈位移。攤鋪料和油氈壓料一般超前攤鋪長度5 m～10 m。混凝土出料后運至施工面進行攤鋪、振搗、做面（不含拉毛）允許最長時間見表1。填倉混凝土施工允許間隔時間見表2。

表1 混凝土拌合物從攪拌機出料至做面的允許最長時間

表2 填倉混凝土施工允許間隔時間表

4.2.5 混凝土振搗

混凝土采用FZ-PZ-01 自行式高頻排式振搗機振搗,模板周邊由人工手持φ50 插入式振搗棒補振。先用插入式振搗棒插搗模板邊角,防止出現蜂窩麻面,再用自行式振搗機、按小于0.8 m/min 的速度實行全寬全厚振搗。

4.2.6 混凝土整平、揉漿、抹平、做面及拉毛

（1）整平

人工用2.2 kW 振動行夯在混凝土表面拖振,緩慢往復移動3～4 次,同時人工挖高補低找平,直至混凝土表面泛漿均勻平整。

（2）揉漿

人工用兩道Φ12 mm 鋼滾筒在混凝土表面來回滾動揉漿。第一道滾筒慢滾3～5 遍,第二道滾筒猛拉快滾、反復揉搓,使灰漿飽滿。揉漿時兼用橡膠刮板找平。

（3）抹平

兩次滾筒作業后,混凝土處于塑性狀態時,用長6 m 的鋁合金鋼尺抹平,檢查表面平整度,清除多余浮漿,使砂漿厚度控制在3 mm～5 mm。

（4）做面

做面由專人在收面站橋上進行,次數不宜少于3 遍,采用兩道塑料抹或木抹和一道鐵抹的工藝。

（5）拉毛

通常在用手觸及表面砂漿不粘手且能將指紋印在水泥漿上時,按垂直道面中心線方向拉毛。拉毛應光滑、連續、均勻、飽滿,用鋼卷尺檢查板塊兩端拉毛線型與面板接縫的距離,確保線型與接縫平行。拉毛每兩刷搭接長1 mm～2 mm。

4.2.7 養護、拆模

養護采用噴灑養護劑加覆蓋土工布灑水的方式。養護時間不少于14 天。拆模時間以不損壞混凝土邊角、企口為準,具體最早拆模時間應符合表3 規定。

表3 混凝土成型后最早拆模時間

5 下穿段地下通道及跑道蓋被施工情況

跑道下穿段地下通道施工時段為2021 年11 月4 日至2022 年1 月25 日,歷時83 天,共完成了鋼板樁支護160 延米,土方開挖1.4 萬m3,地下通道混凝土8430 m3,濕貧混凝土回填1392 m3及1835 m 灰土擠密樁。

跑道新建蓋被混凝土分兩期施工。Ⅰ期非通道影響區施工時段為2021 年11 月8 日至2021 年12 月26 日,歷時49天（扣除雨天、大風等影響,實際有效施工天數38 天）,完成蓋被混凝土11.75 萬m2,日平均施工強度為3090 m2/d,日最大施工強度為4670 m2/d。Ⅱ期通道影響區施工時段為2022 年4 月11 日至2022 年5 月6 日,歷時26 天（扣除養護、雨天等影響,實際有效施工天數12 天）,完成舊道面混凝土恢復和新建蓋被混凝土2.25 萬m2。

6 結語

實踐證明,某機場在跑道下穿地下通道及上層新建蓋被施工中,通過采用鋼板樁、濕貧混凝土、灰土擠密樁、直接式和隔離式蓋被混凝土等施工技術,保證了施工質量,縮短了工況沉降周期,加快了施工進度,節約了工程造價,取得了顯著的經濟和社會效益,為同類機場改擴建施工提供了借鑒經驗。