徐 云，文小龍，褚宇光，王武斌，劉 亭

(1. 四川省場道工程有限公司， 四川成都 610081； 2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031； 3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都 610031)

重慶江北高填方機(jī)場土石方施工控制技術(shù)

徐 云1，文小龍1，褚宇光2，王武斌3，劉 亭3

(1. 四川省場道工程有限公司， 四川成都 610081； 2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031； 3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都 610031)

隨著我國航空運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，高填方機(jī)場的建設(shè)越來越多。然而高填方機(jī)場出現(xiàn)的路基病害問題尤為突出，尤其是山區(qū)或重丘區(qū)土石方工程受地形地質(zhì)條件限制，往往存在下臥軟弱夾層、淤泥、軟土或粉質(zhì)土和地下水或泉眼的情況。文章通過攀枝花機(jī)場和重慶江北機(jī)場的對比分析，總結(jié)了影響穩(wěn)定性的因素及控制穩(wěn)定性的措施，研究結(jié)果可為高填方機(jī)場的穩(wěn)定性控制提供參考。

高填方機(jī)場； 路基病害； 穩(wěn)定性控制； 影響分析

1 高填方機(jī)場設(shè)計(jì)施工及現(xiàn)狀

近年來，全國各地設(shè)計(jì)和施工了不少的高填方機(jī)場，如四川的攀枝花機(jī)場、九寨黃龍機(jī)場、康定機(jī)場，貴州的六盤水機(jī)場，重慶江北國際機(jī)場,云南的瀘沽湖機(jī)場,河北承德機(jī)場等機(jī)場，其最大填土高度大多超過70 m[1-2]。其中，在2000年～2003年期間建設(shè)的四川攀枝花保安營機(jī)場，最大填土高度達(dá)到120 m以上，填土區(qū)域均處于單斜面的地形，存在大量的魚塘、水田、耕地和泉眼，而且下臥粉質(zhì)土、淤泥及軟土夾層。該機(jī)場由于填方區(qū)區(qū)域地勘資料不全，地勘資料反應(yīng)填筑體區(qū)域地質(zhì)是穩(wěn)定的，對工后填方區(qū)邊坡穩(wěn)定的不利因素沒有引起高度重視，在施工建設(shè)期間就出現(xiàn)過較大范圍的滑坡，花費(fèi)了較長的時間和巨額費(fèi)用來處治這些滑坡體。通航后，從機(jī)場由北向南方向(即機(jī)場跑道軸線方向)土面區(qū)東側(cè)邊緣從中部至南端均產(chǎn)生不均勻沉陷，圍場路和土面區(qū)排水溝大量拉裂，局部產(chǎn)生塌陷，特別是2009年10月機(jī)場東南側(cè)又發(fā)生大塌方，即12#滑坡，2009年10月3日近300×104m3的填筑體整體失穩(wěn)下滑(圖 1 )，造成滑坡體上緣開裂，邊坡加固結(jié)構(gòu)體破壞(圖 2)，已嚴(yán)重影響到該機(jī)場的正常運(yùn)行，被迫停止?fàn)I運(yùn)并進(jìn)行處治，需要巨額的處治費(fèi)用。高填方機(jī)場出現(xiàn)不均勻沉降和失穩(wěn)滑坡是高填方機(jī)場施工最擔(dān)心和最容易出現(xiàn)的通病問題[3]。

圖1 四川攀枝花保安營機(jī)場易家坪滑坡

圖2 滑坡體邊坡破壞情況

2 高填方機(jī)場填筑體不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定性影響因素

高填方區(qū)填筑體的沉降總量是填筑體下臥地基受填筑體荷載的沉降量和填筑體自身的沉降量的疊加[4]。沉降量的大小取決于地基處理的效果和填筑體的填筑壓實(shí)或夯實(shí)效果，高填方區(qū)域陡峭地形決定了其填筑體的沉降不均勻性[5]。一般情況下填筑高度越高沉降量越大，當(dāng)相鄰區(qū)域沉降量的差異值過大時就會出現(xiàn)裂縫。為了避免土基開裂，就要采取一系列的措施來保證地基和填筑體的處理質(zhì)量。

填筑區(qū)域的地基在土石方填筑后，填筑體強(qiáng)大的荷載在斜坡地段必然產(chǎn)生一個沿斜坡的強(qiáng)大推力(圖3所示，推力大小與斜坡基巖面與水平方向的夾角的正弦成正比，斜坡傾角越大，填筑體產(chǎn)生的推力就越大)，如果填筑體與地基的結(jié)合部位或填筑區(qū)域土體抵抗土體推力的能力不足，一旦地基或填筑體抗剪切破壞的能力小于土體在斜坡上產(chǎn)生的推力，填筑體就會沿斜坡產(chǎn)生位移。當(dāng)這個水平位移達(dá)到一定程度時，填筑體就會失穩(wěn)破壞[6]。而如何提高填筑區(qū)域地基抗剪切破壞的能力就成為高填方填筑體邊坡穩(wěn)定性控制的主要問題[7]。因此，高填方填筑體邊坡的穩(wěn)定性控制取決于填筑體與填筑體區(qū)域地基的結(jié)合程度和填筑體自身的填筑質(zhì)量控制效果。

圖3 高填方土基斷面示意

影響填筑區(qū)域地基抗剪切能力的因素主要有填筑區(qū)域下臥層淤泥、軟弱土或粉質(zhì)土、軟弱夾層、地下水或泉眼等。如果填筑體區(qū)域存在淤泥、軟弱土、粉質(zhì)土和軟弱夾層，那么填筑體與填筑區(qū)域地基結(jié)合部位必然形成一個軟弱帶，其抵抗填筑體強(qiáng)大的沿斜坡方向推力的能力差[8]。填筑區(qū)域的地下水在滑動面上還會起到潤滑作用，這將嚴(yán)重降低地基和土體的抗剪能力，因此地下水是影響填筑體邊坡失穩(wěn)破壞的重要因素[9]。斜坡地形是填筑體產(chǎn)生沿斜坡方向推力的原因，改造斜坡地形也是控制填筑體邊坡失穩(wěn)破壞的重要措施[10]。

3 高填方機(jī)場填筑體不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定的控制措施

通過對高填方機(jī)場的工程事例的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和高填方機(jī)場土石方填筑體不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析，總結(jié)出以下幾個方面的工作經(jīng)驗(yàn)和措施，用以控制好高填方機(jī)場填筑體不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定性。

(1)首先地勘單位要探明填筑體區(qū)域的地形地質(zhì)狀況及水文條件。

(2)對于斜坡地帶高填筑體邊坡工程應(yīng)特別注意填筑體下部軟弱層(包括覆蓋土層的淤泥、流沙、軟黏土、粉質(zhì)土、軟質(zhì)的炭質(zhì)泥巖等抗剪切能力較弱的土質(zhì))的清除和處理，減少地基加載后的沉降量，提高填筑體與填筑區(qū)域地基的結(jié)合能力和地基抗剪切破壞的能力，消除可能誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的滑動面。

(3)填筑體地基下的地下水和填方邊坡覆蓋面雨水侵蝕對邊坡穩(wěn)定性的影響是巨大的，必須將地下水用片石或碎石

盲溝引出填筑體以外，同時將地表水進(jìn)行有序排放，減少地下水和雨水對填筑體的侵蝕，也是消除誘發(fā)填筑體滑坡的重要因素。

(4)對單斜坡地帶(即坡度陡于1∶5)的施工，必須開挖臺階，而且必須是在清除覆蓋土、軟弱夾層后形成的臺階(如果在未清除覆蓋土、軟弱夾層就形成臺階，那就是“假臺階”)，臺階的高寬比一般按1∶2，高度根據(jù)地形條件和壓實(shí)方法確定，臺階面要求內(nèi)傾。即破壞掉斜坡上可能形成的滑動面，改變填筑體在填筑區(qū)域產(chǎn)生沿斜坡方向推力的狀況，保證填筑體與山體有效搭接，是確保填筑體穩(wěn)定的重要措施。

(5)高填方的填筑材料不能使用抗剪切破壞的能力差的淤泥、軟黏土、粉質(zhì)土。

填筑體沉降主要是地基在受荷載后的沉降和填筑體自身的沉降量總和，特別是高填方區(qū)的沉降量控制是一個至關(guān)重要的技術(shù)問題，提高填筑體的壓實(shí)效果，既可以提高填筑體的整體性和強(qiáng)度，同時也減少填筑后期的工后沉降量，也是減少填筑體不均勻沉降和提高填筑體邊坡穩(wěn)定性的重要措施，對高填方機(jī)場采用強(qiáng)夯法施工技術(shù)不失為降低工后沉降量的較好的施工方法。

4 實(shí)施案例

重慶江北國際機(jī)場02L跑道儀表著陸Ⅱ類運(yùn)行工程土石方填土高度超過90 m，是一個單斜面的填筑體，而且原始地面上存在水塘、水田，下臥淤泥、軟黏土和粉質(zhì)土情況。由于業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位都十分重視高填方的穩(wěn)定性控制問題，多次組織現(xiàn)場考察論證該高填方區(qū)域的軟土處理方案，最后決定清除填方區(qū)域的所有淤泥、軟黏土及粉質(zhì)土，并形成內(nèi)傾大臺階，臺階高度不低于2 m，寬度不小于4 m，將所有存在地下水的地段用碎石或片石盲溝將地下水引出填筑體外，消除了高填方不穩(wěn)定因素，然后按設(shè)計(jì)分層填筑施工，主體土石方填筑施工采用地基強(qiáng)夯和分層強(qiáng)夯，坡面12 m范圍按0.5 m厚分層振動壓實(shí)方法施工。在分層施工過程中，對強(qiáng)夯邊緣未夯實(shí)部分進(jìn)行翻挖清除到土石方振動壓實(shí)區(qū)，作為填料利用與新運(yùn)輸來土石方一起進(jìn)行振動壓實(shí)。圖4為重慶江北高填方機(jī)場施工示意圖。填筑施工完畢后，通過近一年時間的現(xiàn)場沉降和位移觀測，邊坡

圖4 重慶江北高填方機(jī)場施工示意

最大位移不超過5cm，最大沉降量不超過11cm，都完全在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，邊坡穩(wěn)定性良好。

5 結(jié)束語

如何控制好高填方機(jī)場不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定性問題，關(guān)鍵是要清楚地認(rèn)識到高填方機(jī)場填方區(qū)填筑質(zhì)量控制的重要性，清楚產(chǎn)生高填方機(jī)場施工質(zhì)量通病的機(jī)理原因，消除影響高填方機(jī)場填方區(qū)填筑質(zhì)量控制的不利因素，拿出切實(shí)可行的預(yù)防措施。特別是對填筑體處于單斜面山體不利地形條件下的高填方機(jī)場填方區(qū)不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定性問題，更要引起高度的重視，應(yīng)該采取“預(yù)防為主，處治為輔”的原則，一旦出現(xiàn)病害，處治的費(fèi)用將是預(yù)防費(fèi)用的數(shù)倍，甚至數(shù)十倍。因此要從源頭上抓好高填方機(jī)場的施工建設(shè)，杜絕重大質(zhì)量事故的發(fā)生，避免重大經(jīng)濟(jì)損失。

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徐云(1970～)，男，高級工程師。

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[定稿日期]2015-01-16