西南地區(qū)超高填方施工方案選擇與試驗(yàn)性施工

王東杰

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西太原 030009)

1 工程概況

銅仁鳳凰機(jī)場位于貴州省銅仁地區(qū)松桃縣和湖南省湘西自治州鳳凰縣的交界處，場區(qū)地形位于云貴高原東緣斜坡地域，武陵山剝蝕低山丘陵地段，場地地勢西南高，東北低。擴(kuò)建的北端跑道地勢較低，最大填方高度近50 m。根據(jù)鉆探揭示，場地上覆土層有耕植土、素填土、淤泥質(zhì)土、紅粘土;下伏基巖為白云巖，地層為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組。本文通過各種不同施工工藝、施工方法及相應(yīng)的質(zhì)量控制指標(biāo)進(jìn)行對比，探索出最佳施工工藝參數(shù)和相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為整個場區(qū)地基處理和土方填筑施工提供可靠的依據(jù)。

2 試驗(yàn)處理指標(biāo)要求及施工方案選擇

2.1 物理指標(biāo)要求

土石方密實(shí)度和固體體積率要求見表1。

2.2 地基處理及土石方填筑方案選擇

針對本工程地質(zhì)問題，根據(jù)不同工程部位的處理指標(biāo)得出以下處理方案:1)魚塘淤泥質(zhì)土:道槽區(qū)、邊坡區(qū)采用置換，土面區(qū)采用拋石碾壓。2)素填土:道槽區(qū)、土面區(qū)采用碾壓。3)地下巖溶:道槽區(qū)、邊坡區(qū)采用開挖回填或灌漿。4)土石方填料:道槽區(qū)、邊坡區(qū)采用強(qiáng)夯或碾壓，土面區(qū)采用碾壓。5)地下水:道槽區(qū)、邊坡區(qū)、土面區(qū)采用設(shè)置盲溝疏排。6)邊坡坡面沖刷:邊坡區(qū)采用坡面防護(hù)。

表1 土石方密實(shí)度和固體體積率要求

3 試驗(yàn)段施工方案

3.1 試驗(yàn)段研究的任務(wù)和目的

1)通過振動碾壓、沖擊碾壓、強(qiáng)夯試驗(yàn)對原地面和填筑體進(jìn)行處理，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、工效上綜合評價(jià)所選方案對本機(jī)場的適宜性。2)通過地基處理方案不同參數(shù)下的試驗(yàn)效果，比選確定一個最佳的參數(shù):a.確定振動碾壓的虛鋪厚度、激振力、碾壓遍數(shù)、行走速度;b.確定沖擊碾壓的虛鋪厚度、沖擊勢能、碾壓遍數(shù)、沖擊速度;c.確定強(qiáng)夯的虛鋪厚度、夯擊能量、夯點(diǎn)布置、單點(diǎn)擊數(shù)。3)采用壓實(shí)度、固體體積率、施工參數(shù)控制、孔隙率、壓實(shí)干容重、波速、壓實(shí)沉降差聯(lián)合控制粗、巨粒土的密實(shí)質(zhì)量，并通過載荷試驗(yàn)和動力觸探反映的密實(shí)填體的物理力學(xué)特征，建立上述質(zhì)量指標(biāo)的力學(xué)對應(yīng)關(guān)系，最后建立一套適用于本機(jī)場的填體密實(shí)質(zhì)量檢測體系。

3.2 試驗(yàn)段分區(qū)及試驗(yàn)內(nèi)容

1)試驗(yàn)段的主要內(nèi)容包括:原地面振動碾壓試驗(yàn)、原地面沖擊碾壓試驗(yàn)、填筑體振動碾壓試驗(yàn)、填筑體沖擊碾壓試驗(yàn)、填筑體強(qiáng)夯試驗(yàn)。2)原地面試驗(yàn)分區(qū)。根據(jù)試驗(yàn)段不同的試驗(yàn)內(nèi)容，將試驗(yàn)段原地面試驗(yàn)區(qū)分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，填筑體試驗(yàn)分為TA區(qū)、TB區(qū)和TC區(qū)，各區(qū)又根據(jù)技術(shù)參數(shù)和處理對象的不同分為若干亞區(qū)(見表2)。3)填筑體試驗(yàn)分區(qū)。根據(jù)填筑體試驗(yàn)內(nèi)容的不同，將填筑體試驗(yàn)區(qū)分為TA區(qū)、TB區(qū)、TC區(qū)三個區(qū)。各區(qū)又根據(jù)技術(shù)參數(shù)和處理對象的不同分為若干亞區(qū)(見表3)。

表2 原地面試驗(yàn)分區(qū)情況表

表3 填筑體試驗(yàn)分區(qū)情況表

3.3 試驗(yàn)段施工技術(shù)參數(shù)

1)原地面試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)。試驗(yàn)區(qū)A區(qū):碾壓方法采用振動碾壓，施工機(jī)具采用50 t激振力壓路機(jī)，走速不大于3 km/h，碾壓遍數(shù)為4，6，8，10遍。試驗(yàn)區(qū)B區(qū):碾壓方法采用沖擊碾壓，施工機(jī)具采用25 kJ三邊壓路機(jī)，走速不小于12 km/h，碾壓遍數(shù)為10，15，20，25遍。試驗(yàn)選用三邊沖擊輪。原地面沖擊壓路機(jī)的基本型號為25 kJ。振動碾壓在4遍～10遍之間，沖擊碾壓在10遍～25遍之間，不同土石料壓實(shí)度可控制到90～96，碾壓遍數(shù)應(yīng)以實(shí)際檢測結(jié)果為主。

2)原地面強(qiáng)夯參數(shù)。試驗(yàn)區(qū)C1區(qū):單擊夯能2 000 kN·m，第一遍點(diǎn)夯夯點(diǎn)間距4 m，單點(diǎn)擊數(shù)10擊～14擊，第二遍點(diǎn)夯夯點(diǎn)間距4 m，單點(diǎn)擊數(shù)8擊～10擊，墊層厚度1.5 m，夯點(diǎn)正方形布置。滿夯為800 kN·m，d/4搭接3擊～5擊。試驗(yàn)區(qū)C2區(qū):單擊夯能3 000 kN·m，第一遍點(diǎn)夯夯點(diǎn)間距4.5 m，單點(diǎn)擊數(shù)10擊～14擊，第二遍點(diǎn)夯夯點(diǎn)間距4.5 m，單點(diǎn)擊數(shù)8擊～10擊，墊層厚度2.0 m，夯點(diǎn)正方形布置。滿夯為800 kN·m，d/4搭接3擊～5擊。說明:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫定墊層厚度分別為1.5 m和2 m，實(shí)際可以根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。因滿夯效率較低，因此考慮在點(diǎn)夯后，可劃出一定區(qū)域，用沖擊碾壓代替滿夯，通過檢測效果進(jìn)行對比。實(shí)際應(yīng)按照最后兩擊平均夯沉量不超過5 cm來控制。

3)填筑體試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)見表4，表5。

表4 填筑碾壓參數(shù)

說明:填筑體振動碾壓按照填料不同進(jìn)行，TA1區(qū)進(jìn)行石料碾壓，TA2區(qū)進(jìn)行土料碾壓，虛鋪厚度從0.4 m開始試驗(yàn)。沖擊碾壓可按照填料不同進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，即每種沖擊能級下土料、石料各進(jìn)行一層試驗(yàn)。

表5 填筑體強(qiáng)夯參數(shù)

說明:滿夯因效率較低，因此考慮在點(diǎn)夯后，可劃出一定區(qū)域，用沖擊碾壓代替滿夯，通過檢測效果進(jìn)行對比。實(shí)際應(yīng)按照最后兩擊平均夯沉量不超過5 cm來控制。填筑體強(qiáng)夯進(jìn)行兩層，一層為純石料，一層為土石混合料。

3.4 試驗(yàn)段檢測方案

1)原地面土及填料的物理力學(xué)特性試驗(yàn)。原地面土試驗(yàn)項(xiàng)目為重型擊實(shí)試驗(yàn)和天然含水量。填筑體填土料試驗(yàn)項(xiàng)目為重?fù)魧?shí)試驗(yàn)、天然含水量、天然密度及比重。填筑體填石料試驗(yàn)項(xiàng)目為顆粒分析、最大干密度、顆粒密度、塊體干密度、表觀密度和毛體積密度。2)原地面檢測。振動碾壓區(qū)檢測項(xiàng)目為干密度(振壓前、振壓4，6，8，10 遍后)、表面沉降(振壓前、振壓 4，6，8，10 遍后)。沖擊碾壓區(qū)檢測項(xiàng)目為干密度(沖壓前、沖壓10，15，20，25遍后)、表面沉降(沖壓前、沖壓10，15，20，25遍后)。原地面強(qiáng)夯檢測項(xiàng)目為干密度、顆粒分析、固體體積率、動探試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、波速測試、地面平均夯沉量。3)填筑體檢測。振動碾壓區(qū)檢測項(xiàng)目:干密度、表面沉降。沖擊碾壓區(qū)檢測項(xiàng)目:干密度、顆粒分析、表面沉降、波速、載荷試驗(yàn)、動力觸探、反應(yīng)模量。填筑強(qiáng)夯檢測項(xiàng)目:顆粒分析、干密度、表面沉降、單點(diǎn)夯沉量、載荷試驗(yàn)、波速、動力觸探、反應(yīng)模量。

4 試驗(yàn)施工安排要點(diǎn)

總體施工分兩個階段:第一階段為原地面試驗(yàn)施工:先進(jìn)行振動碾壓，后進(jìn)行沖擊碾壓和強(qiáng)夯作業(yè)施工，各區(qū)內(nèi)按同向流水模式組織施工。第二階段為填筑體試驗(yàn)施工:填筑體施工試驗(yàn)分區(qū)內(nèi)應(yīng)進(jìn)行碾壓施工后再進(jìn)行強(qiáng)夯施工。振動碾壓分層厚度為0.4 m，0.5 m，0.6 m，0.7 m，沖擊碾壓分層厚度為 0.8 m，0.9 m，1.0 m，1.1 m，施工中按進(jìn)行振動碾兩層后，沖擊碾壓一層的順序施工。強(qiáng)夯分層厚度為4.0 m，4.5 m兩層進(jìn)行施工，施工人員應(yīng)在振動碾壓及沖擊碾壓施工達(dá)到強(qiáng)夯分層厚度后再進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)。

5 結(jié)語

分層碾壓、分層強(qiáng)夯、沖擊碾壓這三種工藝是處理高填方常用的方法，在實(shí)際施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況，在大面積施工前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性施工，以確定合理的工藝組合和施工參數(shù)，才能起到最佳的處理效果。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 79-2002，建筑地基基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ MH 5014-2002，民用機(jī)場飛行區(qū)土(石)方與道面基礎(chǔ)施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ MH 5007-2000，民用機(jī)場飛行區(qū)工程竣工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］ DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］ 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［7］ 某機(jī)場高填方試驗(yàn)段工程設(shè)計(jì)文件［Z］.