昆明新機(jī)場地震動控制施工技術(shù)研究

邸利軍，韓 照

（1.中國航空港建設(shè)第十工程總隊，河北 保定 071052；2.空軍工程大學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710038）

1 工程概況

昆明新機(jī)場位于著名的小江活動斷裂帶，該斷裂帶以地震強(qiáng)度大、頻度高著稱，是我國西南地區(qū)的強(qiáng)震帶，而且工程地質(zhì)條件復(fù)雜，屬于巖溶地貌，紅黏土具有特殊巖土結(jié)構(gòu)特征，如果不對填土場地加以適當(dāng)控制，新機(jī)場局部填筑上部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計將十分困難。針對這一特點，選擇具有代表性的若干試驗區(qū)，取得成果后再進(jìn)行推廣。通過實驗研究，昆明新機(jī)場地震動控制施工，主要對紅黏土地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理，采用凸塊碾壓和沖擊碾壓的方式進(jìn)行填筑體施工，使機(jī)場地震動參數(shù)得到控制。整個工程完成碎石樁施工3 416根，共40 307.9 m，原地面清理8.8萬m3，回填土方及爆破料77萬m3（其中沖溝22萬m3）、強(qiáng)夯8.59萬m2，50 cm碎石濾水層7 104.05 m3，盲溝砌筑689.15 m。

2 施工方案

2.1 試驗小區(qū)選擇依據(jù)

（1）典型的原狀地貌，包含簡單和復(fù)雜的地形，填筑深度有深有淺。

（2）有多種填料，可以有針對性地進(jìn)行不同填料場地試驗。

（3）與地基處理和土石方填筑試驗相結(jié)合，特別與施工場地參數(shù)檢測相結(jié)合以便對比研究。

（4）與土石方填筑試驗相同的條件，如施工方便等。實際上地震動控制試驗小區(qū)與土石方填筑試驗小區(qū)不可分割，雖各有側(cè)重，但在后來實施中完全結(jié)合在一起。

2.2 試驗小區(qū)劃分

（1）選擇場區(qū)西部一條沖溝，劃出120 m×120 m的區(qū)域作為地震動試驗小區(qū)，著重試驗不同填料、填筑順序、施工工法、施工質(zhì)量對地震動的影響。

（2）依據(jù)巖土工程勘察報告，該試驗區(qū)選擇對原地面進(jìn)行碎石樁地基處理，填筑體選擇了石料填筑、混合料填筑的施工工藝。

（3）地震動控制區(qū)上部沖溝部分為避免積水，按常規(guī)土石方填筑工程一并進(jìn)行回填。

（4）碎石樁處理溝谷（地震動控制填土范圍），僅在原地面鋪填2 m厚風(fēng)化料后進(jìn)行強(qiáng)夯處理。填土標(biāo)高進(jìn)行分層控制，并進(jìn)行相應(yīng)的地震動控制檢測和靜力參數(shù)檢測。

3 施工步驟

3.1 紅黏土地基處理

（1）紅黏土地基處理。根據(jù)試驗要求，當(dāng)土層厚度大于8 m時，采用碎石樁對地基進(jìn)行處理，碎石樁用振動沉管樁施工，外管直徑426 mm，樁間距2.5 m，等邊三角形布置，成樁直徑450 mm。

（2）樁體材料為碎石，含泥量不大于5%，最大粒徑不大于50 mm時，碎石樁應(yīng)穿過紅黏土、黏土等土層到達(dá)基巖面。施工順序從中間向外圍施工。碎石樁頂部鋪0.50 m碎石墊層，分兩層碾壓，后鋪1.50 m砂泥巖，均分層碾壓，最后填石料強(qiáng)夯。

（3）因紅黏土分布厚度的不同，選取3塊面積為20 m×40 m的試驗小區(qū)進(jìn)行不同夯擊能的強(qiáng)夯試驗研究，分別采用2 000 KN·m、3 000 KN·m和4 000 KN·m三種夯擊能，墊層厚度為2 m，墊層料采用驗證試驗小區(qū)邊坡破碎帶爆破石料。試驗參數(shù)，見表1。

表1 不同夯擊能試驗對比

試驗檢測項目：處理前后波速測試，處理前鉆探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、室內(nèi)土工試驗，處理后載荷試驗等。經(jīng)綜合分析，認(rèn)為3 000 KN·m強(qiáng)夯處理紅黏土地基效果明顯，應(yīng)采用3 000 KN·m能級處理紅黏土地基。

3.2 填筑體施工

（1）若每層填土攤鋪厚度50 cm，可采用振動凸塊碾法進(jìn)行碾壓，相鄰碾跡的搭接寬度不小于碾寬的1/10；填土整平后，振動碾壓12遍；紅黏土填筑料的含水率應(yīng)控制在最優(yōu)含水量的±2%之間，在其含水率較大時，需要采取一定的施工措施如晾曬、循環(huán)施工等對其進(jìn)行控制。50 cm碎石濾水層完成后進(jìn)行土方填筑碾壓2 074 m標(biāo)高，虛鋪厚度為40 cm，碾壓遍數(shù)為12遍，共計26層。

（2）試驗小區(qū)填筑體強(qiáng)夯施工，試驗小區(qū)2 074 m標(biāo)高至2 086 m標(biāo)高填筑體，主要采用強(qiáng)夯法施工，共分3層施工，每層虛鋪厚度為5 m，每亞層虛鋪厚度為1 m。

（3）若每層填土攤鋪厚度60～70 cm，可采用沖擊碾壓法進(jìn)行碾壓；填土整平后，沖擊碾壓20遍；紅黏土填筑料的含水率應(yīng)控制在最優(yōu)含水量的±2 %之間，在其含水率較大時，需要采取一定的施工措施如晾曬、循環(huán)施工等對其進(jìn)行控制。試驗小區(qū)2 086 m標(biāo)高至2 090 m標(biāo)高填筑體，主要采用沖壓法施工，共分6層施工，每層虛鋪厚度為0.8 m，壓實后厚度為0.6 m，沖壓遍數(shù)為25遍，壓實度不小于0.93。

（4）由于紅黏土的壓實性較差，盡量將紅黏土填料用于道槽、道槽影響區(qū)及邊坡穩(wěn)定影響區(qū)以外的其它區(qū)域。

3.3 沖溝施工

（1）沖溝部位選定。首先對沖溝底部填筑300 cm厚的陡坡填料，進(jìn)行2 000 KN·m點夯處理，8～12擊，夯點為正方形5.0×5.0 m布置；點夯完成后，推平夯坑用25 t振動平碾振動碾壓12遍，密實度不小于90%。

（2）沖溝強(qiáng)夯施工。沖溝原地基處理主要采用填筑3 m填料，進(jìn)行強(qiáng)夯法施工，強(qiáng)夯主要工藝參數(shù)如下：夯擊能采用2 000 KN·m，夯錘用靜接地壓力30～50 kPa的圓形帶氣孔鋼錘，夯點布置4×4 m梅花形，單點夯擊次數(shù)8～10擊，或最后兩擊夯沉量不大于5 cm。

（3）沖溝填筑體土方碾壓施工。沖溝原地基處理主要采用填筑3 m填料后進(jìn)行強(qiáng)夯法施工，完成后進(jìn)行土方填筑碾壓至設(shè)計標(biāo)高，虛鋪厚度為40 cm，碾壓遍數(shù)為12遍，共計54層；其間為配合設(shè)計試驗，還進(jìn)行沖壓試驗施工。

4 質(zhì)量控制

按照ISO9001：2000質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，實行全面質(zhì)量管理，建立健全工程管理和質(zhì)量保證體系，試驗小區(qū)重點進(jìn)行的是地震動控制試驗，主要的監(jiān)測項目有：面波勘探、波速測試、土層模量和阻尼比監(jiān)測、脈動測量、人工爆破或擊振試驗等。試驗小區(qū)第三方檢測由質(zhì)檢中心進(jìn)行，從其出具的檢測報告表明，本工程各項指標(biāo)符合設(shè)計要求和規(guī)范要求。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001），當(dāng)?shù)刃Ъ羟胁ㄋ俅笥诒?的數(shù)值時，紅黏土無震陷影響。

表2 臨界等效剪切波速

試驗填筑場地地震動控制目標(biāo)為8度，實測填筑場地等效剪切波速Vse均大于140 m/s，且場地相對均勻，地震動控制符合規(guī)范。

5 結(jié)束語

針對場區(qū)所處的復(fù)雜地質(zhì)條件，提出分塊選區(qū)進(jìn)行試驗的方案，有針對性地對紅黏土的地基處理、碾壓回填、沖溝施工，進(jìn)行綜合性的試驗研究，取得初步成果后推廣至較大的試驗段，在進(jìn)一步的反饋、修正、驗證的基礎(chǔ)上，應(yīng)用到整個場區(qū)的設(shè)計與施工。本工程對碎石樁處理地基、分層碾壓及強(qiáng)夯施工均提出了技術(shù)要求，同時根據(jù)不同試驗區(qū)的試驗結(jié)果，要求在施工過程中對各種工法、不同能級、不同填料的施工參數(shù)選定，通過一系列技術(shù)措施，較好地解決了昆明新機(jī)場地震動控制施工技術(shù)中遇到的難題。

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