綏東機場高填方碾壓試驗研究

熊復(fù)慧，李向東，葛 贏，周麗娜

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

綏東機場飛行區(qū)指標為4C，機場以A320、B737、ERJ、新舟60系列機型和國產(chǎn)ARJ21機型等主要使用機型。機場位于丘陵地貌區(qū)，擬建場地地形總體上呈東高西低的態(tài)勢，坡度一般3°～8°，地面絕對高程介于400～450 m之間，附近無河流，局部有沖溝。整個場區(qū)填、挖方總量約為920萬m3，最大填方高度43.4 m，最大挖方高度31 m。跑道道面采用水泥混凝土道面，道面標高411.4～426.4 m，西高東低，跑道縱坡坡度0.6%。道面影響區(qū)填方高度，跑道中心點以東多在10 m以下，跑道中心點以西多在10～20 m之間，最大約27.2 m。填方邊坡坡頂線(平整范圍線)處最大填方高度28.2 m，坡頂與坡腳最大高差43.4 m[1-2]。

1 高填方填筑試驗?zāi)康?/h2>

鑒于綏東機場工程地址條件比較復(fù)雜，場地挖方形成的填料主要有黏土、碎石、中～全風化花崗巖、中～全風化玄武巖，屬于不均勻的土巖組合基地，擬在現(xiàn)場開展土石方填筑試驗?，F(xiàn)場試驗的目的是為大面積土石方填筑施工提供優(yōu)化的工藝方法、施工參數(shù)及檢測指標[1，3-4]。

(1)確定合適的土石方壓實工法及施工參數(shù)。

(2)確定合適的土石方填筑質(zhì)量檢驗控制指標等。

通過土石方填筑現(xiàn)場試驗，施工質(zhì)量預(yù)期達到試驗成果為：道槽區(qū)壓實度達到96%(土料)以上、固體體積率達到0.85以上(石料以及土石混合料)，土石方壓實度滿足設(shè)計要求。

2 填筑材料性能檢測

填筑試驗擬選擇有代表性料源，主要為場區(qū)挖方區(qū)全-強風化花崗巖、全-強風化玄武巖等。用作填筑試驗的土料、石料及土石混合料填料，要求其不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)Cc=1～3，最大粒徑不大于層厚的2/3且小于0.8 m，級配良好[5-6]。將現(xiàn)場試驗用的土石填料取回實驗室進行重型擊實試驗及顆粒分析試驗，具體試驗方法參照《公路土工試驗規(guī)程》(JTGE 40—2007)。全風化花崗巖經(jīng)重型擊實測定試驗結(jié)果曲線如圖1所示，試驗結(jié)果如表1所示。全風化玄武巖、強風化玄武巖的顆分曲線如圖2、圖3所示，試驗結(jié)果如表2所示。

表1 全風化花崗巖試驗結(jié)果

表2 強風化玄武巖顆分試驗結(jié)果

圖1 全風化花崗巖擊實試驗曲線

圖2 全風化玄武巖顆分試驗曲線

圖3 強風化玄武巖顆分試驗曲線

3 填筑試驗描述

振動碾壓試驗由22 t、36 t兩種規(guī)格壓路機完成，每個試驗區(qū)面積為10 m×15 m，將填料分別攤鋪成厚度為30 cm 、40 cm 、50 cm 和50 cm 、70 cm 、90 cm 共6個試驗區(qū)。沖擊碾壓試驗每個試驗區(qū)面積為100 m×30 m，將填料分別攤鋪成厚度為50 cm 、70 cm 和90 cm 共3個試驗區(qū)。填筑試驗區(qū)分區(qū)及試驗參數(shù)見表3。

表3 填筑試驗區(qū)分區(qū)及試驗參數(shù)

4 振動碾壓試驗結(jié)果分析

4.1 Z22H、Z36H區(qū)碾壓試驗結(jié)果分析

Z22H、Z36H碾壓遍數(shù)與壓實度、松鋪系數(shù)關(guān)系如圖4所示，壓實度0.96以上的僅有Z22H-30 cm 10遍、Z36H-50 cm 4遍、Z36H-50 cm 5遍。較經(jīng)濟的振動碾碾壓方案為Z22H-30 cm 10遍、Z36H-50 cm 4遍。

圖4 Z22H、Z36H碾壓遍數(shù)與固體體積率、松鋪系數(shù)關(guān)系

4.2 Z22X1、Z36X1區(qū)碾壓試驗結(jié)果分析

Z22X1、Z36X1碾壓遍數(shù)與固體體積率、松鋪系數(shù)關(guān)系如圖5所示，固體體積率85%以上的有Z22X1-30 cm 6～10遍、Z22X1-40 cm 8～10遍、Z36X1-50 cm 3～5遍、Z36X1-70 cm 4～5遍、Z36X1-90 cm 4～5遍。較經(jīng)濟的振動碾碾壓方案為Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 4遍，為保證合格率選用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 5遍。

4.3 Z22X2、Z36X2區(qū)碾壓試驗結(jié)果分析

Z22X2、Z36X2碾壓遍數(shù)與固體體積率、松鋪系數(shù)關(guān)系如圖6所示，固體體積率85%以上的有Z22X2-30 cm 8～10遍、Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-50 cm 4～5遍、Z36X2-70 cm 4～5遍、Z36X2-90 cm 5遍。較經(jīng)濟的振動碾碾壓方案為Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-90 cm 5遍，為保證合格率選用Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-70 cm 4遍。

圖5 Z22X1、Z36X1碾壓遍數(shù)與固體體積率、松鋪系數(shù)關(guān)系

圖6 Z22X2、Z36X2碾壓遍數(shù)與固體體積率、松鋪系數(shù)關(guān)系

5 沖擊碾壓試驗結(jié)果分析

CH碾壓遍數(shù)與壓實度關(guān)系如圖7所示，壓實度0.96以上的僅有CH-50 cm 20遍、CH-50 cm 25遍。較經(jīng)濟的沖擊碾壓試驗方案為CH-50 cm 20遍。

圖7 CH碾壓遍數(shù)與固體體積率關(guān)系

CX1碾壓遍數(shù)與固體體積率如圖8所示，固體體積率85%以上的有CX1-50 cm 15～25遍、CX1-70 cm 20～25遍，CX1-90 cm 25遍。較經(jīng)濟沖擊碾壓試驗方案為CX1-90 cm 25遍，為保證合格率選用CX1-70 cm 25遍。

圖8 CX1碾壓遍數(shù)與固體體積率關(guān)系

圖9 CX2碾壓遍數(shù)與固體體積率關(guān)系

CX2碾壓遍數(shù)與固體體積率關(guān)系如圖9所示，固體體積率85%以上的有CX2-50 cm 15～25遍、CX2-70 cm 20～25遍，CX2-90 cm 25遍。較經(jīng)濟的沖擊碾壓試驗方案為CX2-90 cm 25遍，為保證合格率選用CX2-70 cm 20遍。

6 結(jié) 論

(1)全風化花崗巖的材料特性達不到填筑料要求，故舍棄用全風化花崗巖作為填筑材料。

(2)全風化玄武巖作為填筑料時，可選用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 4遍、CX1-90 cm 25遍，為保證合格率，故選用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 5遍、CX1-70 cm 25遍方案。

(3)強風化玄武巖作為填筑料時，可選用Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-90 cm 5遍、CX2-90 cm 25遍,經(jīng)試驗論證最終選擇Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-70 cm 4遍、CX2-70 cm 20遍方案。