機(jī)場(chǎng)高填方工程土基下沉防治措施研究

卞文堂

摘要：針對(duì)山區(qū)或丘陵地區(qū)機(jī)場(chǎng)的高填方工程竣工后，常出現(xiàn)地基整體下沉或局部下沉的問題，首先歸納了土基下沉的主要原因，然后給出了有效的高填方防治措施，保證施工及工后有足夠的耐久性和穩(wěn)定性，能夠承載飛機(jī)機(jī)輪的反復(fù)荷載作用和抵抗各種自然因素的不利影響。

Abstract： After the completion of the high-fill project at the airport in mountainous area or hilly area， the problem of the overall sinking or partial sinking of the foundation often occurs. First of all， the main reasons for the sinking of the soil foundation are summarized. Then the effective prevention and control measures are given to ensure that the high-fill engineering has sufficient stability and durability， and can carry the repeated load of the aircraft and resist the adverse effects of various natural factors.

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng);高填方;土基下沉;防治措施

Key words： airport;high fill party;soil sinking;prevention and control measures

0? 引言

機(jī)場(chǎng)高填方工程是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題，文獻(xiàn)[1]提出目前機(jī)場(chǎng)高填方工程的建設(shè)尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少，當(dāng)前機(jī)場(chǎng)土石方工程的建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或控制指標(biāo)，針對(duì)高填方工程，很多需要重新審視。機(jī)場(chǎng)高填方工程的“三面一體控制論”的提出與建立及其在四川九寨黃龍機(jī)場(chǎng)中的成功應(yīng)用，期望能提出適合我國(guó)國(guó)情的《機(jī)場(chǎng)高填方工程設(shè)計(jì)指南》，制定出高填方工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和控制的指標(biāo)體系，以指導(dǎo)解決好機(jī)場(chǎng)高填方工程建設(shè)中碰到的各類突出的工程技術(shù)問題，發(fā)揮其積極的作用。文獻(xiàn)[2]針對(duì)九寨黃龍機(jī)場(chǎng)“三高四不利”的特點(diǎn)，在建設(shè)過程中創(chuàng)造性地進(jìn)行系統(tǒng)全面的科學(xué)研究，首先了解本機(jī)場(chǎng)建設(shè)的基本特點(diǎn)，明確施工難點(diǎn)。掌握高填方地基變形穩(wěn)定性規(guī)律，在施工中有的放矢，以科學(xué)理論指導(dǎo)施工，施工中采用多手段立體質(zhì)量控制理念，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)優(yōu)化和信息化施工并舉，成功地解決了高填方工程建設(shè)的各項(xiàng)難題。這種方法在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)建設(shè)史上是不多見的，成功探索了高原大面積土石方工程建設(shè)方法，對(duì)于其他類似的工程具有重要的借鑒和參考價(jià)值。文獻(xiàn)[3]通過對(duì)康定機(jī)場(chǎng)高填方工程關(guān)鍵技術(shù)的研究分析，可得出如下主要結(jié)論：①分別采用3000kN·m和2000kN·m能級(jí)的強(qiáng)夯處理塊石架空區(qū)和冰磧軟弱土不良地基是可行的，經(jīng)強(qiáng)夯處理后的有效加固深度可達(dá)4～6m;②不均勻冰磧土填筑壓實(shí)方法有振動(dòng)碾壓、沖擊碾壓和強(qiáng)夯擊實(shí)三種主要方法;③康定機(jī)場(chǎng)高填方工程的不良地基采取了不同能級(jí)的強(qiáng)夯處理，不均勻填料采取了振動(dòng)碾壓、沖擊碾壓和強(qiáng)夯擊實(shí)等多種技術(shù)措施處理。

通過分析，可以發(fā)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的學(xué)者針對(duì)機(jī)場(chǎng)高填方工程問題已經(jīng)展開了廣泛而深入的研究，取得了許多有價(jià)值的成果。但是針對(duì)機(jī)場(chǎng)高填方工程常出現(xiàn)地基整體下沉或局部下沉的問題，現(xiàn)有的參考文獻(xiàn)很少，尚需要在深入分析和系統(tǒng)歸納土基下沉的主要原因的基礎(chǔ)上，給出有效的防治措施。該問題也是本文要著手解決的關(guān)鍵性問題。

隨著民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)的迅猛發(fā)展和平原地區(qū)土地資源日趨緊張，在山區(qū)或丘陵地區(qū)建設(shè)機(jī)場(chǎng)經(jīng)常遇到高填筑土方及地基邊坡處理問題。工程竣工后，隨著時(shí)間的加長(zhǎng)和飛機(jī)荷載的反復(fù)作用，土基經(jīng)常出現(xiàn)地基整體沉降或局部下沉現(xiàn)象;基礎(chǔ)開裂引起機(jī)場(chǎng)道面板斷裂;土基滑動(dòng)或者邊坡滑坍病害等。某山區(qū)機(jī)場(chǎng)周邊概貌如圖1所示。

為平衡并控制好高填方工程“三面一體”，處理和填筑后土基應(yīng)保證變形均勻、填筑密實(shí)、地基穩(wěn)定，如圖2所示。

本文對(duì)山區(qū)或丘陵地區(qū)機(jī)場(chǎng)的高填筑土石方工程進(jìn)行綜合分析，找出常見病害的原因及治理的方案。

1? 高填筑土石方方工程土基下沉原因分析

通過對(duì)山區(qū)或丘陵地區(qū)機(jī)場(chǎng)的高填方工程進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)與分析，發(fā)現(xiàn)土基下沉原因主要包括9個(gè)方面。機(jī)場(chǎng)的高填方工程試驗(yàn)示意圖如圖3、圖4所示。

①施工作業(yè)前，外業(yè)勘測(cè)期間沒有對(duì)高填筑土方區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行布探，對(duì)其地質(zhì)結(jié)構(gòu)、各種軟弱面的分布狀況不明，從技術(shù)層面上無(wú)法合理進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)[4];高填方邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有與相應(yīng)高填方料類相結(jié)合，也未對(duì)土基驗(yàn)算其穩(wěn)定性，只按通常地基進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)施工技術(shù)及工藝等未進(jìn)行特殊的要求。

②原地面處理未按施工規(guī)范要求進(jìn)行，高填筑土石方基底承載能力應(yīng)大于普通地基基礎(chǔ)，若按普通地基要求施工，當(dāng)?shù)鼗奢d逐漸加大時(shí)，原基礎(chǔ)的變形將導(dǎo)致地基壓縮沉降。

③高填方地基排水方面的原因：高挖填土方施工往往導(dǎo)致水文地質(zhì)條件改變，進(jìn)而引起填方工程變形和穩(wěn)定性問題，尤其是遇到雨天不良天氣等，由于機(jī)場(chǎng)施工場(chǎng)區(qū)面積較大，使土基長(zhǎng)時(shí)間受水浸泡軟化、滲透變形，若施工前和施工過程中未采取排水等措施，土基含水量過大，會(huì)引起土質(zhì)軟弱，填筑土料強(qiáng)度降低，而導(dǎo)致土基承載能力下降，引起沉陷，甚至?xí)?duì)周邊環(huán)境發(fā)生次生災(zāi)害。

④高填筑土石方施工未嚴(yán)格按規(guī)范要求分層填筑，填筑層厚度控制不均，分層壓實(shí)或整平碾壓沒有有效地控制含水量[5];對(duì)同一工作段的不同土石方填料沒有控制;土基壓實(shí)不均且壓實(shí)度未達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求，易造成局部或整體變形沉降。

⑤施工組織安排不科學(xué)，沒有按照先低后程序進(jìn)行高填方區(qū)域施工，或高填方區(qū)域施工完成后土基沒有形成足夠的降沉固結(jié)，就立即進(jìn)行后續(xù)的鋪筑基層或道面施工，從而使機(jī)場(chǎng)土基產(chǎn)生局部沉陷。

⑥高填筑施工中，工程技術(shù)保障與施工質(zhì)量管理力度不夠，項(xiàng)目管理及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的責(zé)任心不強(qiáng);管理人員憑經(jīng)驗(yàn)任意減少密實(shí)度的抽檢頻率，甚至編造虛假的檢測(cè)資料，用以應(yīng)付質(zhì)量檢查[6];施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理混亂導(dǎo)致施工中存在質(zhì)量隱患，危及了土基的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

⑦施工中未按規(guī)范要求對(duì)高填方縱橫向搭接處理，特別是多個(gè)以上作業(yè)面搭接錯(cuò)誤，導(dǎo)致土基的出現(xiàn)局部裂縫或不均勻沉降。

⑧邊坡填筑時(shí)預(yù)留寬度不夠，土基邊坡虧損嚴(yán)重，采用“貼補(bǔ)法”進(jìn)行修整，填補(bǔ)土難易與原邊坡土緊密結(jié)合，同時(shí)碾壓密實(shí)困難，整體性能差，容易造成邊坡局部松動(dòng)甚至滑坡。

⑨土基填筑材料料選擇不當(dāng)，也是造成土基質(zhì)量不穩(wěn)定的重要因素。

2? 防治高填筑土石方工程土基下沉措施

針對(duì)山區(qū)或丘陵地區(qū)機(jī)場(chǎng)的高填筑土石方工程完工后，經(jīng)常出現(xiàn)地基整體下沉或局部下沉的問題，必須采取有效的防治措施，以滿足飛行安全保障對(duì)機(jī)場(chǎng)的需求。

①應(yīng)對(duì)高填方土基進(jìn)行挖方后專項(xiàng)補(bǔ)探，掌握其地質(zhì)層理、節(jié)理、斷層及了解有無(wú)地下水或其分布情況，并按規(guī)范要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，高填方邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)規(guī)定相應(yīng)的填料，若設(shè)計(jì)沒有驗(yàn)算其穩(wěn)定性、地基承載力或沉降量等項(xiàng)目時(shí)應(yīng)按規(guī)定程序補(bǔ)做，確保工程質(zhì)量。

②土基原地面填筑，施工前必須對(duì)原地基進(jìn)行碾壓，如果土的有機(jī)質(zhì)含量和其他雜物多而不易壓實(shí)，應(yīng)按規(guī)定換填[7];如果地基為松軟土，通過對(duì)原地面進(jìn)行常規(guī)的填前碾壓不能滿足地基穩(wěn)定和沉降要求時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行特殊處理。

③高填方土基的填筑，土基施工前應(yīng)進(jìn)行填筑試驗(yàn)，確定施工班組、機(jī)械配備、碾壓時(shí)最宜含水量、鋪筑層系數(shù)和適宜的碾壓遍數(shù);土石方分層填筑時(shí)，嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行，逐層整平碾壓;在壓實(shí)過程中，施工單位應(yīng)按規(guī)定的頻率逐層檢查壓實(shí)度，確保土基壓實(shí)度符合規(guī)范要求。

在土石方填筑施工過程中應(yīng)對(duì)原地基處理和土石方爆破、開挖、調(diào)配、填等施工過程進(jìn)行控制，采用施工實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，并對(duì)填筑體沉降進(jìn)行檢測(cè)。

④做好原地基、填筑體、邊坡及臨時(shí)防排水工作，施工前應(yīng)根據(jù)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況，安排好截水溝、排水溝及排水管等排水防滲設(shè)施，及時(shí)排走施工現(xiàn)場(chǎng)大氣降水、沖積水源、地下水源及凍脹水源等，避免施工作業(yè)面層遭受水的侵?jǐn)_及邊坡、坡角遭受水的沖刷[8]。施工中，每層填方應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和施工時(shí)氣候狀況設(shè)置排水橫坡，及時(shí)排除施工層表面積水。臨時(shí)排水應(yīng)滿足施工期排水要求，并宜結(jié)合機(jī)場(chǎng)長(zhǎng)久性排水設(shè)施設(shè)置。

⑤應(yīng)配備完善的施工組織和質(zhì)量管理體系，相關(guān)管理、專業(yè)技術(shù)人員能力要強(qiáng)，管理工作要到位，相關(guān)人員持證上崗;嚴(yán)密組織科學(xué)施工，嚴(yán)禁盲目的趕工期，搶進(jìn)度;嚴(yán)格遵照規(guī)范程序施工，始終堅(jiān)持質(zhì)量第一，工程質(zhì)量不合格不允許進(jìn)行下道工序施工。

⑥嚴(yán)格控制高填方土基“三面一體”要素，即底基面、臨空面、交接面和填筑體的施工。在填挖交界處是地基處理的薄弱環(huán)節(jié)，易引起差異沉降，根據(jù)原地面坡度，可開挖臺(tái)階或超挖放坡與開挖臺(tái)階相結(jié)合;在不同地基處理方法交界處，采取擴(kuò)大強(qiáng)夯、沖擊碾壓范圍或設(shè)置墊層、土工合成材料等措施進(jìn)行搭接。

⑦邊坡施工應(yīng)超寬填筑，超寬碾壓。每層填料前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡線，實(shí)地放出土基填筑邊線，一般較設(shè)計(jì)寬度每層超寬填筑不小于50cm，壓實(shí)后修整，去除超填部分，以確保邊坡填筑密實(shí);若土基邊坡虧土，整修時(shí)應(yīng)開挖臺(tái)階，分層填筑壓實(shí)，嚴(yán)禁采用貼補(bǔ)找平的方法，保證土基的整體性和邊坡密實(shí)。

⑧高填方土基應(yīng)選擇水穩(wěn)性好、干密度大、承載能力好的土石料填筑。場(chǎng)區(qū)開挖的土石方材料性質(zhì)多樣時(shí)，應(yīng)對(duì)填料進(jìn)行分類，對(duì)不同場(chǎng)區(qū)，填筑不同填料;每層土石方填料應(yīng)均勻，不同土石方填料不得混雜填筑，同時(shí)，應(yīng)剔除超大顆粒土石方，保證各點(diǎn)密實(shí)度符合規(guī)范要求。

⑨對(duì)高填方邊坡進(jìn)行砌石護(hù)坡或種植灌木、草皮，強(qiáng)化邊坡植被保護(hù)。植物防護(hù)宜與邊坡綠化相結(jié)合，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土質(zhì)、含水率等因素選用易成活、便于養(yǎng)護(hù)和經(jīng)濟(jì)的植物種類;工程防護(hù)可采用砌石、混凝土框架、水泥混凝土預(yù)制塊等形式;土工格室、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊等土工合成材料也可用于工程防護(hù)，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)在坡面固定，防止滑動(dòng)。

3? 結(jié)束語(yǔ)

為降低高填筑土石方土基的病害帶來的不利影響，有必要進(jìn)行提早預(yù)見、提早防治，發(fā)現(xiàn)問題盡早采取有效的補(bǔ)救措施，積累經(jīng)驗(yàn)，把病害降到最低限度，確保高填方工程有足夠的穩(wěn)定性和耐久性，能承載飛機(jī)的反復(fù)荷載作用和抗御各種自然因素的不利影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李強(qiáng)，魏弋鋒.機(jī)場(chǎng)高填方工程“三面一體控制論”[J].機(jī)場(chǎng)建設(shè)，2006（3）：22-24.

[2]范永政，盧小兵.九寨黃龍機(jī)場(chǎng)高填方工程建設(shè)方法思考[J].機(jī)場(chǎng)建設(shè)，2007（1）：3-6.

[3]范永政.康定機(jī)場(chǎng)高填方工程關(guān)鍵技術(shù)研究[J].機(jī)場(chǎng)建設(shè)， 2013（1）：3-5.

[4]周祖勇.橋下新建高填方道路對(duì)橋墩的影響及保護(hù)措施分析[J].西部交通科技，2017（12）：52-55.

[5]閆少華.高填方濕陷性黃土路堤填筑技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（1）：166-168.

[6]張陽(yáng)，彭志輝.高填方波形鋼板拱橋優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J]. 公路工程，2017，42（6）：122-127.

[7]張興元，楊宏平，閆鐵成.董志塬區(qū)黃土高填方地基工后沉降特性試驗(yàn)研究[J].中國(guó)建材科技，2017（6）：114-115.

[8]郭振華.某高速公路高填方路基病害處治設(shè)計(jì)綜述[J].山西建筑，2017，43（34）：131-133.