畢節(jié)機場高填方土基沉降觀測分析

肖 兵

(山西機械化建設(shè)集團，山西太原 030009)

根據(jù)MH 5014-2002民用機場飛行區(qū)土(石)方與道面基礎(chǔ)施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定:填筑高度10 m及以上時，應(yīng)埋設(shè)沉降觀測點，定期觀測沉降。填筑高度20 m以上時屬高填方，除了滿足土基密實度要求外，還應(yīng)滿足設(shè)計沉降要求。機場作為航空事業(yè)的載體，正隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會全面進步而迅速發(fā)展。目前，我國在西南山區(qū)在建和擬建的機場就有數(shù)十個。這些機場的共同特點是:建在荒山荒坡區(qū)、地形地貌復(fù)雜、均涉及到高填方、建設(shè)時間短，計劃內(nèi)投資少。各機場地質(zhì)條件不同，填料不同，怎樣采取合適的填筑方法，填筑材料，壓實方法，觀測方法等，即如何處理好機場建設(shè)中大面積、高填方的施工，使高填方滿足機場建設(shè)地基、填筑體穩(wěn)定、變形、強度的要求，這是山區(qū)機場“開山填溝”處理中，迫切需要解決的一項課題。貴州畢節(jié)機場地基有大面積的黃土，均處于漏斗內(nèi)的高填方地段，為保證工作質(zhì)量，通過高填方土基施工完成后的沉降觀測分析，力求找出原地基和填筑體的沉降規(guī)律，為減少或消除原地基和填筑體沉降引起的質(zhì)量病害和指導(dǎo)土基施工提供依據(jù)。

土基完成后道面施工前，沉降必須達到收斂狀態(tài)。為了更好地了解和掌握土基沉降的原因、搞清楚原地基土質(zhì)情況、土基填筑材料、填筑高度與沉降的關(guān)系，為道面何時開始施工提供依據(jù)，檢測單位根據(jù)機場建設(shè)指揮部的要求，在機場施工過程中選取了若干點分別對填筑材料本身和原地基進行沉降觀察研究。下面就選擇該機場兩個最高最大填方的漏斗(LD04，LD06)進行沉降觀測分析。

LD04，LD06地形地貌情況:LD04，LD06所處位置為漏斗，是碟狀的封閉洼地，是巖溶區(qū)的特征性形態(tài)之一。其實質(zhì)為一大坑，無排水出口，在地基處理、填筑體填筑時如遇下雨時水無法排出，對地基處理效果極為不利。LD04填方量為48萬m3，LD06填方量為35萬m3。針對道槽區(qū)的兩個大漏斗，每個漏斗分別選取3個點進行沉降觀測，其中2個為表層點，1個為深層點。點位布置情況詳見表1。

表1 跑道填方區(qū)表面、深層沉降觀測設(shè)置布點情況

高填土沉降試驗包括兩個方面內(nèi)容:1)觀察高填土土基的自身沉降。2)觀察高填土土基基底在土基填土重力等作用下的沉降。

1 深層垂直監(jiān)測點

地基檢測合格后，第一層填筑施工過程中開始進行沉降板埋設(shè)，底板尺寸為0.8 m×0.8 m，厚度不小于6 mm。測桿采用φ80 mm×5 mm鍍鋅鐵管。保護管采用φ120 mm×5 mm鍍鋅鐵管，每測桿長度分別與每填筑層厚相匹配，測桿與保護管同步連接，均采用絲扣接頭連接，每次連接后保護管口略高于測桿頂面(約15 cm)，并在保護管口加蓋以保護測桿，接標(biāo)至填筑體頂面后，測桿應(yīng)高出填筑體頂面0.5 m。埋設(shè)過程與施工單位相協(xié)調(diào)，根據(jù)施工周期及每施工層厚，確定每次接標(biāo)長度。

為保護沉降標(biāo)桿，應(yīng)采取反開挖方式接標(biāo)，即在每施工層施工完成，下層回填后接上層標(biāo)桿，確保沉降標(biāo)桿位于壓實施工層底面以下，并且在施工過程中設(shè)置沉降標(biāo)桿位置標(biāo)志。

2 監(jiān)測方法

沉降觀測分為兩部分:沉降監(jiān)測水準(zhǔn)控制網(wǎng)的初測和定期復(fù)測，沉降標(biāo)監(jiān)測。其中控制網(wǎng)達到二等，沉降監(jiān)測網(wǎng)達到三等。

考慮到垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)中各高程控制點的穩(wěn)定性，平均每月對控制網(wǎng)進行定期復(fù)測一次，直至觀測結(jié)束。

3 儀器

采用Zeiss DINI 12數(shù)字水準(zhǔn)儀按國家二等水準(zhǔn)進行觀測，該儀器為德國制造，其標(biāo)稱精度為:中誤差±0.3 mm/km，儀器的標(biāo)稱精度可以滿足國家一等水準(zhǔn)測量所需儀器等級。

4 觀測周期

本次觀測擬定的觀測周期見表2。

表2 畢節(jié)機場擬定觀測周期表

實際觀測過程中由于施工及天氣等原因，導(dǎo)致觀測周期進行了部分調(diào)整。

5 觀測要求

每次設(shè)置及觀察要有具體負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場安排進行;在沉降觀測點附近設(shè)置便于長期觀察的水準(zhǔn)點，并嚴(yán)格控制其水準(zhǔn)高程;有關(guān)觀察的設(shè)備、儀器在每次觀察時要進行校核檢查，以確保每次檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;每個觀測點的每次觀察要統(tǒng)一由專人負(fù)責(zé)收集、整理，記錄要準(zhǔn)確、詳細(xì)。

6 地基處理、填筑體施工情況

LD06從2011年5月23日開始施工至6月中旬結(jié)束，現(xiàn)場開挖漏斗探坑表明其填充物厚度大于9.2 m，填充物為粉質(zhì)粘土。LD04從2011年5月26日開始施工至7月中旬結(jié)束，現(xiàn)場開挖漏斗探坑表明其填充物厚度大于9 m，填充物為粉質(zhì)粘土。

道槽區(qū)漏斗原地基處理方案:4 000 kN·m能級強夯，夯點間距4 m，正方形布置，兩遍點夯，每遍擊數(shù)7擊～10擊，按最后兩擊沉降量小于5 cm作為停錘標(biāo)準(zhǔn)，石料墊層厚度2 m。兩漏斗上部填筑體高度為30 m左右，填筑共計7層，每層虛鋪4.5 m(每層分四次填筑，一次填筑厚度為1.1 m)，每層填完后用3 000 kN·m強夯處理，擊數(shù)7擊～10擊，按最后兩擊沉降量小于5 cm作為停錘標(biāo)準(zhǔn)。每層強夯完后均進行固體體積率檢測，檢測合格后才能進行下一層填筑。施工時間為6月15日～11月10日。

7 觀測數(shù)據(jù)分析和結(jié)論

觀測各監(jiān)測點數(shù)據(jù)的閉合限差，最大點位誤差均滿足規(guī)范規(guī)定的精度要求，測量成果準(zhǔn)確。本工程場地填筑體沉降量較小，目前填筑體已呈穩(wěn)定狀態(tài)。填筑體沉降量大小與填方高度有關(guān)，填筑體密實穩(wěn)定。目前沉降發(fā)生主要原因為漏斗底部較厚的粉質(zhì)粘土層在上部填土荷載和雨水滲透共同作用下發(fā)生的，并且根據(jù)已有沉降變形的總量、速率及趨勢，估計后期還會有持續(xù)的工后沉降。本工程場地剩余沉降量很小，最大點為B02號點，剩余沉降量為75.49 mm。本工程場地中，LD4及LD6區(qū)域存在差異性沉降問題，建議在該位置加強上部結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)。

綜上，本觀測場地總體沉降量較小，沉降量大小與地質(zhì)條件和填方高度(即地基單位面積受力)有關(guān)，地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越大。土基沉降主要由原地基土受附加荷載作用產(chǎn)生固結(jié)變形引起，填筑體密實穩(wěn)定，各監(jiān)測點目前均呈現(xiàn)沉降收斂趨勢(見表3～表5)。

表3 畢節(jié)機場LD04，LD06累計沉降量成果統(tǒng)計表 mm

表4 畢節(jié)機場LD04，LD06沉降速率匯總表 mm

表5 畢節(jié)機場LD04，LD06沉降預(yù)測分析表 mm

土基填筑結(jié)束后，雖然地基所受填土產(chǎn)生的土壓力趨于穩(wěn)定，但由于多種因素(施工、降雨因素等)影響并通過實際觀測資料證明，填筑體在竣工后還不能立刻穩(wěn)定下來，需要經(jīng)過約十個月至一年時間，才能使填筑體逐漸趨于穩(wěn)定。但土基不會完全穩(wěn)定下來，還會發(fā)生很緩慢的沉降。

通過觀測12，13期數(shù)據(jù)可知，當(dāng)時數(shù)據(jù)已呈收斂狀態(tài)，馬上就可收斂。但是，緊接著下了幾場大雨，由于受雨水滲透填筑體沉降加速，中間斷斷續(xù)續(xù)的降雨加大了沉降量。為確保土基本身不發(fā)生壓縮沉降，土基施工時，宜選擇石料或土石混合料作為土基填料。填料要分層進行，強夯夯實時一定要采取雙控，既保證夯擊數(shù)，又要保證最后兩擊沉降量滿足平均小于5 cm。

土基沉降一般在土基完成后十個月至一年才能逐漸趨于穩(wěn)定。因此為減少或消除地基沉降引起的質(zhì)量隱患，在道面組織施工時要充分考慮地基持續(xù)沉降而帶來的質(zhì)量病害。