机场高填方工程土基下沉防治措施研究

卞文堂

摘要：针对山区或丘陵地区机场的高填方工程竣工后，常出现地基整体下沉或局部下沉的问题，首先归纳了土基下沉的主要原因，然后给出了有效的高填方防治措施，保证施工及工后有足够的耐久性和稳定性，能够承载飞机机轮的反复荷载作用和抵抗各种自然因素的不利影响。

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.

关键词：机场;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

机场高填方工程是当前研究的热点问题，文献[1]提出目前机场高填方工程的建设尚无统一标准，可借鉴的经验较少，当前机场土石方工程的建设技术标准或控制指标，针对高填方工程，很多需要重新审视。机场高填方工程的“三面一体控制论”的提出与建立及其在四川九寨黄龙机场中的成功应用，期望能提出适合我国国情的《机场高填方工程设计指南》，制定出高填方工程建设标准、规范和控制的指标体系，以指导解决好机场高填方工程建设中碰到的各类突出的工程技术问题，发挥其积极的作用。文献[2]针对九寨黄龙机场“三高四不利”的特点，在建设过程中创造性地进行系统全面的科学研究，首先了解本机场建设的基本特点，明确施工难点。掌握高填方地基变形稳定性规律，在施工中有的放矢，以科学理论指导施工，施工中采用多手段立体质量控制理念，动态设计优化和信息化施工并举，成功地解决了高填方工程建设的各项难题。这种方法在国内机场建设史上是不多见的，成功探索了高原大面积土石方工程建设方法，对于其他类似的工程具有重要的借鉴和参考价值。文献[3]通过对康定机场高填方工程关键技术的研究分析，可得出如下主要结论：①分别采用3000kN·m和2000kN·m能级的强夯处理块石架空区和冰碛软弱土不良地基是可行的，经强夯处理后的有效加固深度可达4～6m;②不均匀冰碛土填筑压实方法有振动碾压、冲击碾压和强夯击实三种主要方法;③康定机场高填方工程的不良地基采取了不同能级的强夯处理，不均匀填料采取了振动碾压、冲击碾压和强夯击实等多种技术措施处理。

通过分析，可以发现在国内该领域的学者针对机场高填方工程问题已经展开了广泛而深入的研究，取得了许多有价值的成果。但是针对机场高填方工程常出现地基整体下沉或局部下沉的问题，现有的参考文献很少，尚需要在深入分析和系统归纳土基下沉的主要原因的基础上，给出有效的防治措施。该问题也是本文要着手解决的关键性问题。

随着民航机场建设的迅猛发展和平原地区土地资源日趋紧张，在山区或丘陵地区建设机场经常遇到高填筑土方及地基边坡处理问题。工程竣工后，随着时间的加长和飞机荷载的反复作用，土基经常出现地基整体沉降或局部下沉现象;基础开裂引起机场道面板断裂;土基滑动或者边坡滑坍病害等。某山区机场周边概貌如图1所示。

为平衡并控制好高填方工程“三面一体”，处理和填筑后土基应保证变形均匀、填筑密实、地基稳定，如图2所示。

本文对山区或丘陵地区机场的高填筑土石方工程进行综合分析，找出常见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

通过对山区或丘陵地区机场的高填方工程进行详细勘测与分析，发现土基下沉原因主要包括9个方面。机场的高填方工程试验示意图如图3、图4所示。

①施工作业前，外业勘测期间没有对高填筑土方区域地质情况进行布探，对其地质结构、各种软弱面的分布状况不明，从技术层面上无法合理进行合理的设计[4];高填方边坡结构设计没有与相应高填方料类相结合，也未对土基验算其稳定性，只按通常地基进行设计，对施工技术及工艺等未进行特殊的要求。

②原地面处理未按施工规范要求进行，高填筑土石方基底承载能力应大于普通地基基础，若按普通地基要求施工，当地基荷载逐渐加大时，原基础的变形将导致地基压缩沉降。

③高填方地基排水方面的原因：高挖填土方施工往往导致水文地质条件改变，进而引起填方工程变形和稳定性问题，尤其是遇到雨天不良天气等，由于机场施工场区面积较大，使土基长时间受水浸泡软化、滲透变形，若施工前和施工过程中未采取排水等措施，土基含水量过大，会引起土质软弱，填筑土料强度降低，而导致土基承载能力下降，引起沉陷，甚至会对周边环境发生次生灾害。

④高填筑土石方施工未严格按规范要求分层填筑，填筑层厚度控制不均，分层压实或整平碾压没有有效地控制含水量[5];对同一工作段的不同土石方填料没有控制;土基压实不均且压实度未达到相关规范要求，易造成局部或整体变形沉降。

⑤施工组织安排不科学，没有按照先低后程序进行高填方区域施工，或高填方区域施工完成后土基没有形成足够的降沉固结，就立即进行后续的铺筑基层或道面施工，从而使机场土基产生局部沉陷。

⑥高填筑施工中，工程技术保障与施工质量管理力度不够，项目管理及现场作业人员的责任心不强;管理人员凭经验任意减少密实度的抽检频率，甚至编造虚假的检测资料，用以应付质量检查[6];施工作业现场管理混乱导致施工中存在质量隐患，危及了土基的整体结构稳定。

⑦施工中未按规范要求对高填方纵横向搭接处理，特别是多个以上作业面搭接错误，导致土基的出现局部裂缝或不均匀沉降。

⑧边坡填筑时预留宽度不够，土基边坡亏损严重，采用“贴补法”进行修整，填补土难易与原边坡土紧密结合，同时碾压密实困难，整体性能差，容易造成边坡局部松动甚至滑坡。

⑨土基填筑材料料选择不当，也是造成土基质量不稳定的重要因素。

2  防治高填筑土石方工程土基下沉措施

针对山区或丘陵地区机场的高填筑土石方工程完工后，经常出现地基整体下沉或局部下沉的问题，必须采取有效的防治措施，以满足飞行安全保障对机场的需求。

①应对高填方土基进行挖方后专项补探，掌握其地质层理、节理、断层及了解有无地下水或其分布情况，并按规范要求进行特殊设计，高填方边坡设计应规定相应的填料，若设计没有验算其稳定性、地基承载力或沉降量等项目时应按规定程序补做，确保工程质量。

②土基原地面填筑，施工前必须对原地基进行碾压，如果土的有机质含量和其他杂物多而不易压实，应按规定换填[7];如果地基为松软土，通过对原地面进行常规的填前碾压不能满足地基稳定和沉降要求时，要对其进行特殊处理。

③高填方土基的填筑，土基施工前应进行填筑试验，确定施工班组、机械配备、碾压时最宜含水量、铺筑层系数和适宜的碾压遍数;土石方分层填筑时，严格按照施工规范要求进行，逐层整平碾压;在压实过程中，施工单位应按规定的频率逐层检查压实度，确保土基压实度符合规范要求。

在土石方填筑施工过程中应对原地基处理和土石方爆破、开挖、调配、填等施工过程进行控制，采用施工实时监控技术，并对填筑体沉降进行检测。

④做好原地基、填筑体、边坡及临时防排水工作，施工前应根据整个施工现场状况，安排好截水沟、排水沟及排水管等排水防渗设施，及时排走施工现场大气降水、冲积水源、地下水源及冻胀水源等，避免施工作业面层遭受水的侵扰及边坡、坡角遭受水的冲刷[8]。施工中，每层填方应根据土质情况和施工时气候状况设置排水横坡，及时排除施工层表面积水。临时排水应满足施工期排水要求，并宜结合机场长久性排水设施设置。

⑤应配备完善的施工组织和质量管理体系，相关管理、专业技术人员能力要强，管理工作要到位，相关人员持证上岗;严密组织科学施工，严禁盲目的赶工期，抢进度;严格遵照规范程序施工，始终坚持质量第一，工程质量不合格不允许进行下道工序施工。

⑥严格控制高填方土基“三面一体”要素，即底基面、临空面、交接面和填筑体的施工。在填挖交界处是地基处理的薄弱环节，易引起差异沉降，根据原地面坡度，可开挖台阶或超挖放坡与开挖台阶相结合;在不同地基处理方法交界处，采取扩大强夯、冲击碾压范围或设置垫层、土工合成材料等措施进行搭接。

⑦边坡施工应超宽填筑，超宽碾压。每层填料前应根据设计边坡线，实地放出土基填筑边线，一般较设计宽度每层超宽填筑不小于50cm，压实后修整，去除超填部分，以确保边坡填筑密实;若土基边坡亏土，整修时应开挖台阶，分层填筑压实，严禁采用贴补找平的方法，保证土基的整体性和边坡密实。

⑧高填方土基应选择水稳性好、干密度大、承载能力好的土石料填筑。场区开挖的土石方材料性质多样时，应对填料进行分类，对不同场区，填筑不同填料;每层土石方填料应均匀，不同土石方填料不得混杂填筑，同时，应剔除超大颗粒土石方，保证各点密实度符合规范要求。

⑨对高填方边坡进行砌石护坡或种植灌木、草皮，强化边坡植被保护。植物防护宜与边坡绿化相结合，根据当地气候、土质、含水率等因素选用易成活、便于养护和经济的植物种类;工程防护可采用砌石、混凝土框架、水泥混凝土预制块等形式;土工格室、土工网、土工网垫等土工合成材料也可用于工程防护，铺设时应在坡面固定，防止滑动。

3  结束语

为降低高填筑土石方土基的病害带来的不利影响，有必要进行提早预见、提早防治，发现问题尽早采取有效的补救措施，积累经验，把病害降到最低限度，确保高填方工程有足够的稳定性和耐久性，能承载飞机的反复荷载作用和抗御各种自然因素的不利影响。

参考文献：

[1]李强，魏弋锋.机场高填方工程“三面一体控制论”[J].机场建设，2006（3）：22-24.

[2]范永政，卢小兵.九寨黄龙机场高填方工程建设方法思考[J].机场建设，2007（1）：3-6.

[3]范永政.康定机场高填方工程关键技术研究[J].机场建设， 2013（1）：3-5.

[4]周祖勇.桥下新建高填方道路对桥墩的影响及保护措施分析[J].西部交通科技，2017（12）：52-55.

[5]閆少华.高填方湿陷性黄土路堤填筑技术[J].工程建设与设计，2018（1）：166-168.

[6]张阳，彭志辉.高填方波形钢板拱桥优化设计技术研究[J]. 公路工程，2017，42（6）：122-127.

[7]张兴元，杨宏平，闫铁成.董志塬区黄土高填方地基工后沉降特性试验研究[J].中国建材科技，2017（6）：114-115.

[8]郭振华.某高速公路高填方路基病害处治设计综述[J].山西建筑，2017，43（34）：131-133.