西部某機場高填方地基填方交界搭接技術研究

楊 鑫

(西部機場集團青海機場有限公司，青海 西寧 810600)

經(jīng)濟的快速發(fā)展大大的提升了我國的綜合國力，我國的機場建設因此得到了快速發(fā)展。國家對機場建設加大了資金投入，尤其在中國的西部地區(qū)，機場建設得到了快速發(fā)展，機場建設項目相較于其它基礎建設項目要求更為嚴格，尤其對于場地的地形地貌、風力風向、氣候條件及航空條件的要求較高[1-2]，因此對于機場位置的選擇相對復雜，相比較于華北平原地區(qū)，西部地區(qū)的山川丘陵地形，給機場施工帶來了更大的挑戰(zhàn)。機場修建大多遠離城市，對于西部地區(qū)主要修建于靠近山谷地區(qū)，采用削坡填谷的作業(yè)方式，填筑出機場建設所需場地，這就涉及到高填方場地填筑施工工藝。

在機場建設中，對于大面積填方，地基處理搭接技術的研究相對薄弱。大面積土方回填過程中由于原地面高差和施工能力的不同，區(qū)域間搭接在所難免地存在不均勻沉降問題，對工程質(zhì)量影響極大，同時將會影響到機場運營的安全，因此對于地基處理搭接技術的研究至關重要[1-9]。

本文依托西部某機場高填方土方工程為研究對象，通過對本工程高填方地基處理搭接處壓實質(zhì)量問題的研究，提出了三種施工工藝，并對三種施工工藝壓實效果進行了分析和研究，通過本次工程的研究，對以后類似機場高填方地基處理工程搭接處的施工可起到指導借鑒作用。

1 工程概況

1.1 機場概況

本文研究的場地位于西部某縣城，該區(qū)域原地勢高差較大，地勢總體上呈西北高、東南低，地面高程介于2 115～2 135 m之間。

根據(jù)場地高差關系，該場地填方最大高度為38 m，填方共計342.9萬 m3(壓實方)(圖1)，同時場地移交關系，施工區(qū)域劃分為四個施工區(qū)域，大面積土方回填過程中由于原地面高差和各標段施工能力的不同，區(qū)域間存在碾壓搭接工程問題。因此需對回填搭接處質(zhì)量控制的措施做專項分析研究。

圖1 土方回填區(qū)域平面圖

1.2 工程地質(zhì)

研究場地的地層在控制深度內(nèi)自上而下依次為①1層雜填土(Q4ml)分布厚度1.8～3.5 m，平均厚度2.2 m；②層黃土狀土(Q3al+pl)分布厚度9.6～17.2 m，平均厚度12.4 m；③層黃土狀土(Q3al+pl)層頂埋深14.5～18.0 m，平均厚度3.5 m；④層卵石(Q41al+pl)層頂埋深5.0～41.0 m，平均厚度3.3 m。其中②黃土狀土層具濕陷性，濕陷深度14.5～19.0 m，濕陷厚度9.6～17.2 m，自地面下1.5 m起算的地基濕陷等級為III(嚴重)級自重濕陷。

1.3 水文地質(zhì)

場地賦存有第四系孔隙潛水，地下水水位埋深13.1～23.8 m，水位標高2 107.61～2 118.25 m，地下水由北向南以地下徑流形式排泄于湟水河，含水層主要為卵石層，不具承壓性。場地標準凍土深度為1.23 m。

2 土方回填搭接方案設計

依據(jù)現(xiàn)場地形條件、地層條件及大面積土方回填的壓實要求，并結合具體施工方式及總工期的安排要求，本文提出了土方回填的流水線施工方案(見圖2和圖3)。

圖2 土方回填流水線示意圖1

圖3 土方回填流水線示意圖2

根據(jù)土方回填順序，回填過程中存在區(qū)域搭接問題，故在施工過程中設計了3種搭接施工工藝。

(1)第一種搭接施工工藝

工藝具體做法：施工快的區(qū)域逐層向施工慢的區(qū)域預留臺階(見圖4)。

圖4 第一種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

(2)第二種搭接施工工藝

工藝具體做法：不同施工作業(yè)班組間臺階轉(zhuǎn)化至同一施工作業(yè)班組內(nèi)，作業(yè)班組內(nèi)臺階自行消化(見圖5)。

圖5 第二種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

(3)第三種搭接施工工藝

工藝具體做法：施工能力強的作業(yè)班組每填一層預留1.5 m臺階，施工能力弱的作業(yè)班組挖除50 cm虛土后進行搭接(見圖6)。

圖6 第三種搭接工藝示意圖(單位均為cm)

3 不同工藝搭接施工的質(zhì)量分析

為了驗證三種搭接工藝的施工質(zhì)量，施工完成后對采用三種不同搭接方式的區(qū)域展開了壓實度檢測，結果表明，三種搭接工藝中，距離搭接邊緣50 cm以外區(qū)域的回填壓實度均能滿足要求，但第一種搭接工藝距搭接邊緣0～50 cm范圍內(nèi)的回填質(zhì)量壓實度存在明顯差異，不滿足設計要求，壓實質(zhì)量存在問題。

三種工藝在距離搭接邊緣0～50 cm區(qū)域內(nèi)壓實度試驗結果統(tǒng)計見表1～表3。

表1 第一種搭接施工工藝

表2 第二種搭接施工工藝

表3 第三種搭接施工工藝

分析第一種工藝0～50 cm區(qū)域范圍內(nèi)質(zhì)量不合格原因：施工快的區(qū)域回填區(qū)域邊緣0～50 cm壓路機無法有效碾壓，壓實質(zhì)量無法保證，從而產(chǎn)生了質(zhì)量問題集中區(qū)(圖7)。

圖7 工藝1問題集中區(qū)域平面示意圖(單位均為cm)

對于采取了第二、三種搭接方案的施工區(qū)域，整體壓實度均能滿足設計要求，但根據(jù)后續(xù)滿夯補強試驗發(fā)現(xiàn)，在同等夯擊能的條件下，第二種搭接方案在搭接區(qū)域的夯沉量明顯偏大，比兩側的夯沉量增加約7～10 cm；而第三種搭接方式整體性質(zhì)量較好，搭接區(qū)域及兩側的夯沉量差異較小。

分析表明：第二種搭接方案雖然解決了搭接邊緣壓實質(zhì)量問題，但在搭接位置始終在同一立面范圍內(nèi)，接茬過多，影響土體的整體性(圖8)。出現(xiàn)該問題的原因：土方回填接茬部位抗剪強度始終低于其他回填部位，回填層數(shù)越多，對地基土的整體強度影響越大。

圖8 工藝2搭接處夯沉量示意圖

分析發(fā)現(xiàn)第三種搭接方案，施工過程中不僅保證了搭接處壓實質(zhì)量，還避免了回填邊緣無法有效壓實的隱患和同一立面出現(xiàn)過多接茬的問題。施工中較實用(見圖9)。通過比較此種施工工藝下搭接區(qū)域夯沉量與非搭接區(qū)域夯沉量無明顯變化，可有效減小不均勻沉降。

圖9 工藝3搭接處夯沉量示意圖

4 結語

本文以西部某機場土方回填為研究對象，設計采用3種搭接方式形成施工方案，通過現(xiàn)場取樣室內(nèi)試驗及滿夯補強結果，探討了三種搭接方案的質(zhì)量效果，通過討論比選出最優(yōu)的施工方案，并對類似工程提出相關施工建議。所得結論如下：

(1)第一種搭接方案雖然未產(chǎn)生額外工程量同時容易操作，但是回填邊緣無法壓實，無法保證施工質(zhì)量；第二種搭接方案雖然在搭接處壓實度可以保證質(zhì)量，并且易于管理，但是施工慢的區(qū)域難以跟上施工進度，操作較為困難，且后續(xù)滿夯加強后的夯沉量與兩側差異較大，對地基整體強度影響較大；第三種搭接方案保證了壓實質(zhì)量，且能避免搭接處工后不均勻沉降，同時施工時容易操作，但是施工過程中產(chǎn)生額外工程量。通過比選，第三種搭接工藝為最優(yōu)施工工藝。

(2)就目前我國的發(fā)展來看，我國在公路、機場新老路堤搭接處都取得了相當?shù)某晒窃跈C場各施工區(qū)域搭接部位存在質(zhì)量問題，如何更有效的評價壓實質(zhì)量及檢測方法還有待系統(tǒng)研究確定。