昆明新机场地震动控制施工技术研究

邸利军，韩 照

（1.中国航空港建设第十工程总队，河北 保定 071052；2.空军工程大学工程学院，陕西 西安 710038）

1 工程概况

昆明新机场位于著名的小江活动断裂带，该断裂带以地震强度大、频度高著称，是我国西南地区的强震带，而且工程地质条件复杂，属于岩溶地貌，红黏土具有特殊岩土结构特征，如果不对填土场地加以适当控制，新机场局部填筑上部结构的抗震设计将十分困难。针对这一特点，选择具有代表性的若干试验区，取得成果后再进行推广。通过实验研究，昆明新机场地震动控制施工，主要对红黏土地基进行强夯处理，采用凸块碾压和冲击碾压的方式进行填筑体施工，使机场地震动参数得到控制。整个工程完成碎石桩施工3 416根，共40 307.9 m，原地面清理8.8万m3，回填土方及爆破料77万m3（其中冲沟22万m3）、强夯8.59万m2，50 cm碎石滤水层7 104.05 m3，盲沟砌筑689.15 m。

2 施工方案

2.1 试验小区选择依据

（1）典型的原状地貌，包含简单和复杂的地形，填筑深度有深有浅。

（2）有多种填料，可以有针对性地进行不同填料场地试验。

（3）与地基处理和土石方填筑试验相结合，特别与施工场地参数检测相结合以便对比研究。

（4）与土石方填筑试验相同的条件，如施工方便等。实际上地震动控制试验小区与土石方填筑试验小区不可分割，虽各有侧重，但在后来实施中完全结合在一起。

2.2 试验小区划分

（1）选择场区西部一条冲沟，划出120 m×120 m的区域作为地震动试验小区，着重试验不同填料、填筑顺序、施工工法、施工质量对地震动的影响。

（2）依据岩土工程勘察报告，该试验区选择对原地面进行碎石桩地基处理，填筑体选择了石料填筑、混合料填筑的施工工艺。

（3）地震动控制区上部冲沟部分为避免积水，按常规土石方填筑工程一并进行回填。

（4）碎石桩处理沟谷（地震动控制填土范围），仅在原地面铺填2 m厚风化料后进行强夯处理。填土标高进行分层控制，并进行相应的地震动控制检测和静力参数检测。

3 施工步骤

3.1 红黏土地基处理

（1）红黏土地基处理。根据试验要求，当土层厚度大于8 m时，采用碎石桩对地基进行处理，碎石桩用振动沉管桩施工，外管直径426 mm，桩间距2.5 m，等边三角形布置，成桩直径450 mm。

（2）桩体材料为碎石，含泥量不大于5%，最大粒径不大于50 mm时，碎石桩应穿过红黏土、黏土等土层到达基岩面。施工顺序从中间向外围施工。碎石桩顶部铺0.50 m碎石垫层，分两层碾压，后铺1.50 m砂泥岩，均分层碾压，最后填石料强夯。

（3）因红黏土分布厚度的不同，选取3块面积为20 m×40 m的试验小区进行不同夯击能的强夯试验研究，分别采用2 000 KN·m、3 000 KN·m和4 000 KN·m三种夯击能，垫层厚度为2 m，垫层料采用验证试验小区边坡破碎带爆破石料。试验参数，见表1。

表1 不同夯击能试验对比

试验检测项目：处理前后波速测试，处理前钻探、标准贯入试验、室内土工试验，处理后载荷试验等。经综合分析，认为3 000 KN·m强夯处理红黏土地基效果明显，应采用3 000 KN·m能级处理红黏土地基。

3.2 填筑体施工

（1）若每层填土摊铺厚度50 cm，可采用振动凸块碾法进行碾压，相邻碾迹的搭接宽度不小于碾宽的1/10；填土整平后，振动碾压12遍；红黏土填筑料的含水率应控制在最优含水量的±2%之间，在其含水率较大时，需要采取一定的施工措施如晾晒、循环施工等对其进行控制。50 cm碎石滤水层完成后进行土方填筑碾压2 074 m标高，虚铺厚度为40 cm，碾压遍数为12遍，共计26层。

（2）试验小区填筑体强夯施工，试验小区2 074 m标高至2 086 m标高填筑体，主要采用强夯法施工，共分3层施工，每层虚铺厚度为5 m，每亚层虚铺厚度为1 m。

（3）若每层填土摊铺厚度60～70 cm，可采用冲击碾压法进行碾压；填土整平后，冲击碾压20遍；红黏土填筑料的含水率应控制在最优含水量的±2 %之间，在其含水率较大时，需要采取一定的施工措施如晾晒、循环施工等对其进行控制。试验小区2 086 m标高至2 090 m标高填筑体，主要采用冲压法施工，共分6层施工，每层虚铺厚度为0.8 m，压实后厚度为0.6 m，冲压遍数为25遍，压实度不小于0.93。

（4）由于红黏土的压实性较差，尽量将红黏土填料用于道槽、道槽影响区及边坡稳定影响区以外的其它区域。

3.3 冲沟施工

（1）冲沟部位选定。首先对冲沟底部填筑300 cm厚的陡坡填料，进行2 000 KN·m点夯处理，8～12击，夯点为正方形5.0×5.0 m布置；点夯完成后，推平夯坑用25 t振动平碾振动碾压12遍，密实度不小于90%。

（2）冲沟强夯施工。冲沟原地基处理主要采用填筑3 m填料，进行强夯法施工，强夯主要工艺参数如下：夯击能采用2 000 KN·m，夯锤用静接地压力30～50 kPa的圆形带气孔钢锤，夯点布置4×4 m梅花形，单点夯击次数8～10击，或最后两击夯沉量不大于5 cm。

（3）冲沟填筑体土方碾压施工。冲沟原地基处理主要采用填筑3 m填料后进行强夯法施工，完成后进行土方填筑碾压至设计标高，虚铺厚度为40 cm，碾压遍数为12遍，共计54层；其间为配合设计试验，还进行冲压试验施工。

4 质量控制

按照ISO9001：2000质量体系标准，严格控制工程质量，实行全面质量管理，建立健全工程管理和质量保证体系，试验小区重点进行的是地震动控制试验，主要的监测项目有：面波勘探、波速测试、土层模量和阻尼比监测、脉动测量、人工爆破或击振试验等。试验小区第三方检测由质检中心进行，从其出具的检测报告表明，本工程各项指标符合设计要求和规范要求。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001），当等效剪切波速大于表2的数值时，红黏土无震陷影响。

表2 临界等效剪切波速

试验填筑场地地震动控制目标为8度，实测填筑场地等效剪切波速Vse均大于140 m/s，且场地相对均匀，地震动控制符合规范。

5 结束语

针对场区所处的复杂地质条件，提出分块选区进行试验的方案，有针对性地对红黏土的地基处理、碾压回填、冲沟施工，进行综合性的试验研究，取得初步成果后推广至较大的试验段，在进一步的反馈、修正、验证的基础上，应用到整个场区的设计与施工。本工程对碎石桩处理地基、分层碾压及强夯施工均提出了技术要求，同时根据不同试验区的试验结果，要求在施工过程中对各种工法、不同能级、不同填料的施工参数选定，通过一系列技术措施，较好地解决了昆明新机场地震动控制施工技术中遇到的难题。

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