昆明新機場地震動控制施工技術研究

邸利軍，韓 照

（1.中國航空港建設第十工程總隊，河北 保定 071052；2.空軍工程大學工程學院，陜西 西安 710038）

1 工程概況

昆明新機場位于著名的小江活動斷裂帶，該斷裂帶以地震強度大、頻度高著稱，是我國西南地區的強震帶，而且工程地質條件復雜，屬于巖溶地貌，紅黏土具有特殊巖土結構特征，如果不對填土場地加以適當控制，新機場局部填筑上部結構的抗震設計將十分困難。針對這一特點，選擇具有代表性的若干試驗區，取得成果后再進行推廣。通過實驗研究，昆明新機場地震動控制施工，主要對紅黏土地基進行強夯處理，采用凸塊碾壓和沖擊碾壓的方式進行填筑體施工，使機場地震動參數得到控制。整個工程完成碎石樁施工3 416根，共40 307.9 m，原地面清理8.8萬m3，回填土方及爆破料77萬m3（其中沖溝22萬m3）、強夯8.59萬m2，50 cm碎石濾水層7 104.05 m3，盲溝砌筑689.15 m。

2 施工方案

2.1 試驗小區選擇依據

（1）典型的原狀地貌，包含簡單和復雜的地形，填筑深度有深有淺。

（2）有多種填料，可以有針對性地進行不同填料場地試驗。

（3）與地基處理和土石方填筑試驗相結合，特別與施工場地參數檢測相結合以便對比研究。

（4）與土石方填筑試驗相同的條件，如施工方便等。實際上地震動控制試驗小區與土石方填筑試驗小區不可分割，雖各有側重，但在后來實施中完全結合在一起。

2.2 試驗小區劃分

（1）選擇場區西部一條沖溝，劃出120 m×120 m的區域作為地震動試驗小區，著重試驗不同填料、填筑順序、施工工法、施工質量對地震動的影響。

（2）依據巖土工程勘察報告，該試驗區選擇對原地面進行碎石樁地基處理，填筑體選擇了石料填筑、混合料填筑的施工工藝。

（3）地震動控制區上部沖溝部分為避免積水，按常規土石方填筑工程一并進行回填。

（4）碎石樁處理溝谷（地震動控制填土范圍），僅在原地面鋪填2 m厚風化料后進行強夯處理。填土標高進行分層控制，并進行相應的地震動控制檢測和靜力參數檢測。

3 施工步驟

3.1 紅黏土地基處理

（1）紅黏土地基處理。根據試驗要求，當土層厚度大于8 m時，采用碎石樁對地基進行處理，碎石樁用振動沉管樁施工，外管直徑426 mm，樁間距2.5 m，等邊三角形布置，成樁直徑450 mm。

（2）樁體材料為碎石，含泥量不大于5%，最大粒徑不大于50 mm時，碎石樁應穿過紅黏土、黏土等土層到達基巖面。施工順序從中間向外圍施工。碎石樁頂部鋪0.50 m碎石墊層，分兩層碾壓，后鋪1.50 m砂泥巖，均分層碾壓，最后填石料強夯。

（3）因紅黏土分布厚度的不同，選取3塊面積為20 m×40 m的試驗小區進行不同夯擊能的強夯試驗研究，分別采用2 000 KN·m、3 000 KN·m和4 000 KN·m三種夯擊能，墊層厚度為2 m，墊層料采用驗證試驗小區邊坡破碎帶爆破石料。試驗參數，見表1。

表1 不同夯擊能試驗對比

試驗檢測項目：處理前后波速測試，處理前鉆探、標準貫入試驗、室內土工試驗，處理后載荷試驗等。經綜合分析，認為3 000 KN·m強夯處理紅黏土地基效果明顯，應采用3 000 KN·m能級處理紅黏土地基。

3.2 填筑體施工

（1）若每層填土攤鋪厚度50 cm，可采用振動凸塊碾法進行碾壓，相鄰碾跡的搭接寬度不小于碾寬的1/10；填土整平后，振動碾壓12遍；紅黏土填筑料的含水率應控制在最優含水量的±2%之間，在其含水率較大時，需要采取一定的施工措施如晾曬、循環施工等對其進行控制。50 cm碎石濾水層完成后進行土方填筑碾壓2 074 m標高，虛鋪厚度為40 cm，碾壓遍數為12遍，共計26層。

（2）試驗小區填筑體強夯施工，試驗小區2 074 m標高至2 086 m標高填筑體，主要采用強夯法施工，共分3層施工，每層虛鋪厚度為5 m，每亞層虛鋪厚度為1 m。

（3）若每層填土攤鋪厚度60～70 cm，可采用沖擊碾壓法進行碾壓；填土整平后，沖擊碾壓20遍；紅黏土填筑料的含水率應控制在最優含水量的±2 %之間，在其含水率較大時，需要采取一定的施工措施如晾曬、循環施工等對其進行控制。試驗小區2 086 m標高至2 090 m標高填筑體，主要采用沖壓法施工，共分6層施工，每層虛鋪厚度為0.8 m，壓實后厚度為0.6 m，沖壓遍數為25遍，壓實度不小于0.93。

（4）由于紅黏土的壓實性較差，盡量將紅黏土填料用于道槽、道槽影響區及邊坡穩定影響區以外的其它區域。

3.3 沖溝施工

（1）沖溝部位選定。首先對沖溝底部填筑300 cm厚的陡坡填料，進行2 000 KN·m點夯處理，8～12擊，夯點為正方形5.0×5.0 m布置；點夯完成后，推平夯坑用25 t振動平碾振動碾壓12遍，密實度不小于90%。

（2）沖溝強夯施工。沖溝原地基處理主要采用填筑3 m填料，進行強夯法施工，強夯主要工藝參數如下：夯擊能采用2 000 KN·m，夯錘用靜接地壓力30～50 kPa的圓形帶氣孔鋼錘，夯點布置4×4 m梅花形，單點夯擊次數8～10擊，或最后兩擊夯沉量不大于5 cm。

（3）沖溝填筑體土方碾壓施工。沖溝原地基處理主要采用填筑3 m填料后進行強夯法施工，完成后進行土方填筑碾壓至設計標高，虛鋪厚度為40 cm，碾壓遍數為12遍，共計54層；其間為配合設計試驗，還進行沖壓試驗施工。

4 質量控制

按照ISO9001：2000質量體系標準，嚴格控制工程質量，實行全面質量管理，建立健全工程管理和質量保證體系，試驗小區重點進行的是地震動控制試驗，主要的監測項目有：面波勘探、波速測試、土層模量和阻尼比監測、脈動測量、人工爆破或擊振試驗等。試驗小區第三方檢測由質檢中心進行，從其出具的檢測報告表明，本工程各項指標符合設計要求和規范要求。根據《巖土工程勘察規范》（GB50021－2001），當等效剪切波速大于表2的數值時，紅黏土無震陷影響。

表2 臨界等效剪切波速

試驗填筑場地地震動控制目標為8度，實測填筑場地等效剪切波速Vse均大于140 m/s，且場地相對均勻，地震動控制符合規范。

5 結束語

針對場區所處的復雜地質條件，提出分塊選區進行試驗的方案，有針對性地對紅黏土的地基處理、碾壓回填、沖溝施工，進行綜合性的試驗研究，取得初步成果后推廣至較大的試驗段，在進一步的反饋、修正、驗證的基礎上，應用到整個場區的設計與施工。本工程對碎石樁處理地基、分層碾壓及強夯施工均提出了技術要求，同時根據不同試驗區的試驗結果，要求在施工過程中對各種工法、不同能級、不同填料的施工參數選定，通過一系列技術措施，較好地解決了昆明新機場地震動控制施工技術中遇到的難題。

1 喬建平、蒲曉虹、王萌、楊宗佶、石莉莉、田宏嶺.汶川地震滑坡的分布特點及最大震中距分析［J］.自然災害學報，2009（5）

2 謝全敏、邊翔、夏元友.滑坡災害風險評價的系統分析［J］.巖土力學，2005（01）

3 田玉紅、培德.200 km 震中距內的加速度記錄和地震動特征［J］.地震學報，1994（03）

4 神山真、羅嵐.2003年5月26日宮城縣近海地震——由工程學角度研究強震動的特征與所造成的災害［J］.國際地震動態，2005（06）