机场高填方工程土基下沉防治措施办法

2021-04-03宋兴旺

城市建设理论研究（电子版） 2021年10期

宋兴旺

云南建投第四建设有限公司云南昆明 650501

在我国社会经济腾飞的大背景下，机场数量呈现爆发式增长。在高填方工程竣工之后，选址在丘陵、山区等地建设的机场往往发生地基局部乃至整体下沉的问题，给施工带来了众多不良影响。因此需要切实执行防治举措，以应对高填方工程地基下沉的问题，提升工程的稳定性，让其能经受飞机的多次荷载压力并提高抵抗自然风险的能力。在此基础上，文章系统地分析了机场高填方工程，研究灾害成因和防治举措。

1 机场高填方工程目前的理论背景

作为眼下的研究热门课题，机场高填方工程在施工方面还有很多标准和机制待完善，缺少相关的经验支撑。目前随着高填方工程“三面一体控制论”的理论建立，九寨黄龙机场成功验证了理论的科学性，为我国《机场高填方工程设计指南》的提出提供了方向，建立了关于规范、标准及控制方面的高填方工程指标体系，给机场高填方工程建设出现的众多工程技术常见问题提供了指导及解决思路，对建设具有促进作用。在建设时，由于九寨黄龙机场具备“三高四不利”的特点，为此开展全方位的系统性研究，在掌握机场施工基本特点的基础上，洞悉建设重点。在科学理论基础上有所侧重地展开施工，秉持依靠多样化手段进行全方位质量控制的理念，优化动态设计方案并依靠大数据进行施工，顺利解决高填方工程出现的多种建设难题。对国内机场建设史而言，该方法并不常见，其为高原地区大面积土石方工程的建设提供了新方法，也成为类似的工程建设的重要参考。康定机场建设对我国这一领域的研究起到了非常重要的作用，通过对该机场建设过程的分析，总结出以下三个结论：①施工过程中如果遇到冰碛软弱土情况，以2000kN·m对地基强夯，对块石架空区以3000kN·m的能级强夯，这种方式不能够获得非常好的改善效果，加固深度可以高达4-6m。②可运用冲击碾压、振动碾压及强夯击实三种方法填筑、压实不均匀的冰碛土。③康定机场对不良地基进行能级不同的强夯处理，运用冲击、振动碾压，强夯击实等多种技术举措处理不均匀填料。经分析，国内学者对机场高填方工程建设问题进行了广泛研究，并获得诸多成果。而面对机场高填方工程地基局部乃至整体下沉的问题，目前相关文献较少，在系统性分析、总结下沉原因的基础上，还应提出对应的防治举措。此问题同样也是文章重点关注的关键问题。在民航机场建设腾飞而平原区域土地资源稀缺的前提下，丘陵、山区区域的机场建设常面临地基边坡和高填筑土方的处理问题。工程完工后，由于飞机多次荷载作用以及使用时间延长，土基往往发生局部乃至整体地基下沉，土基滑动甚至边坡滑塌，地基开裂引发机场道面板断裂等病害。为了高填方工程的“三面一体”得以控制及平衡，应保障土基在填筑、处理后能均匀变形，地基稳定且填筑密实性高。

2 高填方工程中土基下沉原因探究

高填方工程中土基下沉的原因，经过不断的研究分析，主要有以下九个方面：

①施工前的外业勘测阶段缺乏工程所在地的地质情况布探，没有掌握各软弱面的分布、地质结构等状况，在技术角度未能科学地进行合理设计；边坡结构设计并未同对应高填方材料结合，土基稳定性测验缺乏，依据普通地基设计施工，在施工工艺、技术方面缺乏针对性要求。

②未按照原地面要求的施工规范进行施工，高填方工程基底的荷载能力原应高于普通地基水平，如果仅按普通地基的标准施工，随着地基负载力的增大，地基的变形加大，将会引起土基不均匀沉降。

③高填方地基降排水问题的成因：由于施工改变了当地的地质、水文条件，从而影响了工程的稳定和形变程度，特别是遭逢雨水天气时，大面积的机场施工区域让土基受到雨水持续浸泡，这种情况下会使得土基被逐渐渗透，进而使其软化变形，强度和承载力都会受到很大的影响。如若在施工过程中未采取有效措施降排水，会导致土基的含水量增加，造成土质软化，同时降低了填筑材料的强度，进而降低了土基承载能力，造成沉降，甚至引发周围的次生灾害。

④不遵守分层填筑的施工规范，导致高填筑土石方施工的填筑层薄厚不均，在平整碾压或分层碾压时，含水量没能得到有效控制；面对同时段施工的不同种类的土石方填料，未对其施加有效控制；土基的压实度及压实均匀度未达标，易引起局部乃至整体沉降变形。

⑤施工工序安排不合理，在高填方区域施工时未按先低后高的顺序进行施工，竣工后给予土基沉降凝固的时间不充足，随即便转向之后的道面施工、基层铺筑上，进而引发机场土基发生局部沉降。

⑥施工过程中缺乏强有力的质量管理和工程技术保障，项目负责人及施工人员缺乏责任意识；管理人员依靠经验肆意降低密实度的检验频次，甚至在检测资料上胡编乱造，潦草应对质量检查；施工现场的混乱管理为施工质量埋下隐患，进而影响了土基结构的整体稳定性。

⑦未在施工中遵循纵横向搭接的处理要求，尤其是多个错误的作业面搭接，造成土基发生不同程度的沉降及出现局部裂隙。

⑧预留的边坡填筑宽度不足，让边坡损蚀严重，用“贴补法”修整的土坡存在原边土坡与填补土结合不紧密的缺陷，难以被碾压密实，从而造成整体的低性能，进而引发边坡的局部松动乃至滑坡。

⑨填筑用料选择不合理，也是影响土基质量稳定性的重要原因。

3 高填方工程防治土基沉降的防治措施

由于丘陵、山区地域的机场高填方工程在竣工后往往发生土基局部乃至整体沉降的问题，应采取强有力的防治举措，来达到保障机场安全飞行的目标。

①在土基挖方后进行专门布探，深入了解土基的地质节理、层理、断面和地下水的分布状况，依照规定要求进行专项设计，在边坡设计时确定相对应的填料，当项目没有按照规定程序测算土基荷载能力、稳定性或沉降程度时，应该进行补做，以保障工程质量。

②在土基原地面实施填筑施工前，应碾压原地基，若土基杂质多且有机含量高，造成地基难以压实，则要依规填换土质；若土基土质松软，且常规碾压难以达到地基对稳定性和沉降程度的要求，则要特殊化处理土基。

③填筑施工前要进行填筑的相关实验，明确恰当的碾压遍数、碾压最佳含水量、铺筑层系数、施工的机械设备和班组等数据；进行分层填筑时，需要严格依规进行逐层平整碾压；压实填料时，施工方应依照规定频次逐层核查压实度，保障土基的压实度合乎施工规范。填筑土方石时，要采取过程控制，利用实时监控技术控制原土基处理、土方石爆破、开掘、调运和填补等过程，并及时检测填料的沉降程度。

④加强对原地基、边坡及填筑体等的排水力度，按照施工现场的整体状况，在施工前夕加装排水沟、管及截水沟等排水、防渗漏设施，让施工场地储存的降水、地下水、冲积水和冻胀水都能及时排出，防止水源侵扰、冲刷作业面和角坡、边坡等。排水横坡应在施工时设置在每层填方处，按照施工气象情况和当地土质状况判断设置情况，使得工程的表层积水得以迅速排出。在满足施工期的排水需要的同时，临时排水的设置要考虑要未来的机场排水设施。

⑤建立完善的质量管控体系和施工组织，提升专业技术人员、管理人员的能力，落实管理任务，让有关人员凭证上岗；组织科学合理的施工，禁止盲目地抢抓工期和进度；依规依程序施工，将质量放在第一位，不允许质量不过关的工程进行后续施工。

⑥对待“三面一体”，即交接面、临空面、底基面、填筑体这四要素时，应进行严控。填挖交界处作为地基处理的薄弱环节，容易发生沉降不均匀，应根据原地面坡度，将开挖台阶同超挖放坡结合起来；面对交界处地基处理方式的差异，要采取多种搭接措施：如设置土木合成材料、垫层，扩大冲击、强夯碾压等范围。

⑦施工时要超宽填筑、碾压边坡。在进行分层填料前需按照设计边坡线划出实际的土基填筑边线，通常每层超宽的设计宽度不会小于50cm，经压实修缮后，挖除超填部分以保障严密的边坡填筑；如果边坡缺土，应在修整时开挖台阶，层层压实填筑，避免使用“贴补法”，确保土基具备密实边坡和完整性。

⑧在填筑土石料的选择上，优先选用稳定性高、承载力强、干密度大的材料。施工地挖出的土方石材料多样，则要将填料归类，在不同的施工区域选用不同的填筑材料；要保障每层土方石材料的填筑均匀，不得混合填筑不同的土方石材料，并且要摒弃颗粒直径过大的土方石，确保每层填料的严实度在规定范围内。

⑨采取措施对边坡加以保护，可以采用浆砌片石和混凝土护坡、拱形骨架护坡、锚固法护坡、喷浆或喷混凝土、植草防护等措施。将边坡防护与绿化结合起来，立足施工地土质、含水量、气候等条件，选种既经济又易养护的植物品种；可以通过预制水泥混凝土块、砌石、搭建混凝土框架等方式进行工程防护；一些土木合成材料，诸如土工网、土工网垫、土工格栅等都可被用在防护工程上，在铺设期间要将其固定在坡面，预防其发生位移。