机场高填方边坡治理及检测策略分析

睢忠强

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）

0 引言

我国机场所处地形环境烦琐复杂，尤其是山区机场，有高填方、高烈度的特点，而机场建设周期紧张，增加工程建设难度，对此增强机场高填方边坡的稳定性，成为实际机场建设的关键性目标[1]。本文选取某山区机场，依据相关理论计算方法，根据该机场地质条件复杂、填挖高度大等问题，加强理论与实践研究，提出一些具有可借鉴性的研究方案。

1 机场高填方边坡的失稳类型及影响因素

1.1 失稳类型

机场高填方边坡所处区域范围，虽然稳定性在技术措施下大幅度增强，但仍存在地基及地形变化，再加上多种不确定因素，造成难以防控其稳定性。由于高填方边坡中边坡的稳定受到边坡变化影响，根据边坡不稳定及变形情况，失稳形式主要表现为裂缝、沉降、塌陷、边坡滑塌等。专家根据调查研究和现场检测，将高填方边坡出现变形失稳的破坏类型称为“沉陷”[2]。沉陷主要表现为两种：

第一种是填筑体下方的天然地基的地基承载力不够。

第二种是填筑体自身因素导致。

1.2 影响因素

关于高填方边坡失稳的影响因素，主要包括自然因素和人为因素两大类。

1.2.1 自然因素

自然因素有地形地貌、气候条件（冻融、降水）、水文因素、地震、填土类型等。

1.2.2 人为因素

人为因素有荷载作用、施工方法。荷载作用过大或过小，都会造成边坡的变形失稳，使土体发生破坏。施工方法中的强夯法、分层震动碾压法等，施工操作不合理，均会造成边坡的局部或整体产生变形及沉降，无法确保边坡工程稳定性，甚至是引发不可估量灾害[3]。

2 工程概况

某山区机场边坡工程包括耕填土层、粉质黏土层、强风化泥岩层、中风化泥岩层。其中，岩层产状（221o～260o∠5o～8o），场址区地下水埋深厚度范围（0.72～11.02m），层面高程（1055.66～1119.68mm），地下水主要为第四系松散类孔隙潜水，水文受到季节影响，年度幅度（1.2～2.1m）。该边坡沿坡体内低下水位线附近，在地质作用下形成软弱滑动面，前缘深度（14.5～16m）、后缘深度（26～29m），每月向坡外滑移（8～10m）。关于该边坡工程变形机理，为增强边坡稳定性，边坡填方设计计算参数选取详见表1。根据该表1 基本参数，合理测算边坡稳定性以及边坡稳定性有限元复核。根据该边坡工程实际情况，针对建设中出现的问题，及时创建相对应的改进措施，经整理深孔位移监测资料，分析其坡顶沉降规律，明确基层高填方边坡治理及检测策略，并检验科学性、合理性及可行性。

表1 某机场边坡工程计算参数表

该工程经采用现场试验方法，测算出风砂泥岩和粉质黏土两者混合填筑高填方的可行性，将其制作成混合料，有着干密度大、承载力强、简易方便等优势。结合研究数据和工程实际，规定土石比例（2∶8）混合料为填料。采用强夯法（能级为2000kN·m），铺松厚度（50cm），碾压次数（5～8 次），控制合理振幅（1.86mm）。运用极限平衡法计算不同剖面的稳定性，确立2-2 剖面稳定性最强，其安全系数（1.357）满足安全规范，经测量边坡坡度比为1∶1.75，使用三维网植草护坡方案，骨架拱圈半径和拱高分别为1.5m和3.0m，沿着边坡每隔30m 创建1 条变形缝，从坡顶到坡底均设置变形缝，在坡脚设置重力式挡土墙（高为2m）。

3 机场高填方边坡治理研究

3.1 集水井疏排

关于地下水控制，若是填方坡体中的地下水没有及时排出，极易埋下边坡工程稳定性下降及变形的隐患[4]。经科学规划边坡集水井，明确与仰斜排水孔的联动排水举措。结合原始地形，选取适宜边坡原始冲沟处马道，分别添置2 口水井，依据坡体地下水流方向，创建自然排水通道。期间为避免出现地下水位急剧上升现象，应注重增强边坡整体稳定性。

3.2 抗滑桩支挡

针对边坡下部部位，围绕锚索抗滑桩，为避免坡体整体滑动，及时制定治理方案。根据各边坡地形情况，尤其是边坡变化较大的剖面部位，单独采用传统钢筋混凝土滑桩（2.0m×3.0m）加固远远不够，还应联合使用锚索，结合现场适当调整滑动面起伏程度，采用传统钢筋混凝土与锚索加固时，应控制桩体入滑动面的深度不低于9m，否则会影响整体稳定性。

3.3 回填场地原地面处理

在对回填场地进行填筑作业前，应事先将地面清洁干净，对于耕植土和弱土层，应合理采用强夯、碎石桩等方法，以此稳固原地基下的软弱结构面[5]。一般来说，原地基的处理应结合实际情况，适当延伸到坡脚外1 个填方高度的宽度。如果回填场地的天然坡度比，确定为1∶1.5 或者是1∶2.0，此时应把地面开挖成倒坡台阶，期间铺设适量砂及碎石作为过渡层，这样可提升接触面的抗滑稳定性。

3.4 挖填交接面处理

填方区和挖方区交接处，若是衔接性不强，就会成为高填方区的薄弱地带，为确保两者之间的均匀过渡，应在此部位设置过渡台阶。对于挖填交接面基岩面，根据H=1m、宽度“L”原则[6]，分析实际坡度影响因素，沿着山体表面开挖台阶。若是直壁地形，在施工操作中，需要逐渐改变和调整高宽比，如果台阶宽度超出1m，为创建土岩过渡层，应回填2m 厚砂碎石。

3.5 排水措施

首先，表水的排水措施，可沿着填筑体表面挖方区，设立截水沟、排水沟，达到集中排水的目的，根据实际情况设跌水消能；对于边坡两端与山体交接部位，除了添加截水沟外，还应不断改进机场排水系统，增加边坡的防护体系以及雨水冲刷构造[7]。其次，岩体裂隙水的排水措施，应在填筑场地选取山涧谷底环形处，设置排水盲沟，确保基岩裂隙水的及时排出。如果填筑场地面积较大，单独利用地表排水无法促进地下水排出，对此应明确适宜的填筑材料，创建环形土岩过渡层，根据填筑体高度，铺设排水盲沟方格网，若是单面山，应确定合理间隔，使单面坡的半挖半填地基与整个填筑体高度相符，做好对排水岩石情况的妥善处理，既要增强沟壁完整性，又要确保水流畅通。最后，泉水的排出措施，考虑挖填交接面的泉眼特点，合理布设集水井，利用盲沟作用，便于将泉水排出填筑场外。此外，排水措施除了考虑边坡工程稳定性及地形变化外，还应综合天气因素，由于受到雨季发洪水等影响，为避免坡脚出现浸水现象，需要及时在泉眼部位创设集水井，增设排水系统，对于盲沟出口部位，将边坡坡脚高度确立后，利用性能好、品质高的材料实施填筑作业。

3.6 高填方地基湿化和变形处理

考虑到湿陷性黄土回填的高填方地基有着较强的特殊性，采用强夯处理做法后，在一定程度上能缓解湿陷变形问题。值得注意的是，若是细粒土高填方地基长时间使用，会出现排水不畅、实物渗水现象，究其原因，主要在于地形变化引发的沉降。软化导致的沉降变形处理不及时，会影响整个工程稳定性和功能性，尤其是填方高度超标，会增加问题严重性。对于边坡工程湿化、软化变化，为确保整体稳定性，需要对工程实施长时间的监测。

3.7 高填方地基施工稳定性方法

填筑体主要工序包括填筑和夯实，在实际处理中，对于形成的边坡，应明确强夯填筑体高度，结合实际工程情况，进行构筑作业。关于填方地基填筑，无论是填筑施工，还是人工边坡施工，各个施工操作相互独立、相辅相成、密不可分。通常情况下，打造高填方地基的人工边坡，主要采取以下两种结构构造，一是根据坡率增加防护结构，二是实施加筋土边坡，明确施工措施，切实发挥相应的防护、泄水、防冲刷等作用。此外，边坡失稳实际施工操作中，高填方地基填筑体自身有着不稳定因素，极易产生边坡滑塌、沉降开裂问题，需要予以重视，及时创建相对应的施工方法。

4 机场高填方边坡检测策略

由于机场高填方边坡地质情况烦琐复杂，受到内外成因影响，会导致工程质量及功能下降，随着时间累积，安全度、耐久性、抗震性都需要综合考量[8]。根据边坡工程实际情况，经过检测技术处理，需要改善施工质量，增加支护体系、锚固构造等，期间受到岩土力学、水文地质等不确定因素，为保障边坡工程正常功能使用，需要高度重视检测技术的应用。由于机场高填方边坡治理过程中，会运用到不同填料，这需要明确不同检测方法。例如，碎石料填筑边坡为增强稳定性，会采用加筋土工格网，使用碎石填料时，为计算固体体积率，多使用灌水法，以此确立填筑体的密实度。考虑到机场高填方边坡的检测技术有多种，需要根据实际情况做综合考量。

灌水法属于一种比较常见的传统方法，主要用来控制坝体填筑质量，有着重要的密度检测作用，包括一些间接法的应用，都是对灌水法的借鉴。在该工程的试验过程中，已经得出检测数据精准性受到多种因素影响，应用灌水法时，因根据边坡填筑面，科学计算碾压参数，待到碾压环节完成后，根据填筑面实况进行挖试坑，为检验试抗中填料性能及品质，应及时计算含水率，根据该方法的计算理论，测取试坑体积，逐一确定填料中相应的湿容重、压实度和干容重。从本质上来说，灌水法与灌砂法有着相同之处，都适用于测算多种土质的密实度，如粗粒土、巨粒土等，该方法简单易操作，确保数据的准确性和合理性，由于该方法需要投入大量的人力物力，在展开操作前应做好工程规划，处理好工程事件和工作量的关系。随着科学技术的推动，灌水法也不断改进，有着良好的应用前景，在机场高填方边坡治理及检测中受到推崇。因此，在实际应用中，既要分析影响稳定性因素，又要考量施工技术，确定适宜治理及检测措施，推进机场高填方边坡工程建设。

5 结语

随着我国民航强国战略的推行，机场规模范围加大，为缓解土地资源日益紧张情况，机场高填方边坡处理成为重要课题。由于边坡工程受到地质烦琐复杂条件影响，既需要注重数值模拟分析方法，又应检测不同地质作用下边坡稳定性，对此需要加强对基础高填方边坡的治理及检测，提升机场的合理性、安全性和经济性，为人们的安全出行创造有利条件，有着重大现实意义。