機場高填方邊坡治理及檢測策略分析

睢忠強

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102600）

0 引言

我國機場所處地形環境煩瑣復雜，尤其是山區機場，有高填方、高烈度的特點，而機場建設周期緊張，增加工程建設難度，對此增強機場高填方邊坡的穩定性，成為實際機場建設的關鍵性目標[1]。本文選取某山區機場，依據相關理論計算方法，根據該機場地質條件復雜、填挖高度大等問題，加強理論與實踐研究，提出一些具有可借鑒性的研究方案。

1 機場高填方邊坡的失穩類型及影響因素

1.1 失穩類型

機場高填方邊坡所處區域范圍，雖然穩定性在技術措施下大幅度增強，但仍存在地基及地形變化，再加上多種不確定因素，造成難以防控其穩定性。由于高填方邊坡中邊坡的穩定受到邊坡變化影響，根據邊坡不穩定及變形情況，失穩形式主要表現為裂縫、沉降、塌陷、邊坡滑塌等。專家根據調查研究和現場檢測，將高填方邊坡出現變形失穩的破壞類型稱為“沉陷”[2]。沉陷主要表現為兩種：

第一種是填筑體下方的天然地基的地基承載力不夠。

第二種是填筑體自身因素導致。

1.2 影響因素

關于高填方邊坡失穩的影響因素，主要包括自然因素和人為因素兩大類。

1.2.1 自然因素

自然因素有地形地貌、氣候條件（凍融、降水）、水文因素、地震、填土類型等。

1.2.2 人為因素

人為因素有荷載作用、施工方法。荷載作用過大或過小，都會造成邊坡的變形失穩，使土體發生破壞。施工方法中的強夯法、分層震動碾壓法等，施工操作不合理，均會造成邊坡的局部或整體產生變形及沉降，無法確保邊坡工程穩定性，甚至是引發不可估量災害[3]。

2 工程概況

某山區機場邊坡工程包括耕填土層、粉質黏土層、強風化泥巖層、中風化泥巖層。其中，巖層產狀（221o～260o∠5o～8o），場址區地下水埋深厚度范圍（0.72～11.02m），層面高程（1055.66～1119.68mm），地下水主要為第四系松散類孔隙潛水，水文受到季節影響，年度幅度（1.2～2.1m）。該邊坡沿坡體內低下水位線附近，在地質作用下形成軟弱滑動面，前緣深度（14.5～16m）、后緣深度（26～29m），每月向坡外滑移（8～10m）。關于該邊坡工程變形機理，為增強邊坡穩定性，邊坡填方設計計算參數選取詳見表1。根據該表1 基本參數，合理測算邊坡穩定性以及邊坡穩定性有限元復核。根據該邊坡工程實際情況，針對建設中出現的問題，及時創建相對應的改進措施，經整理深孔位移監測資料，分析其坡頂沉降規律，明確基層高填方邊坡治理及檢測策略，并檢驗科學性、合理性及可行性。

表1 某機場邊坡工程計算參數表

該工程經采用現場試驗方法，測算出風砂泥巖和粉質黏土兩者混合填筑高填方的可行性，將其制作成混合料，有著干密度大、承載力強、簡易方便等優勢。結合研究數據和工程實際，規定土石比例（2∶8）混合料為填料。采用強夯法（能級為2000kN·m），鋪松厚度（50cm），碾壓次數（5～8 次），控制合理振幅（1.86mm）。運用極限平衡法計算不同剖面的穩定性，確立2-2 剖面穩定性最強，其安全系數（1.357）滿足安全規范，經測量邊坡坡度比為1∶1.75，使用三維網植草護坡方案，骨架拱圈半徑和拱高分別為1.5m和3.0m，沿著邊坡每隔30m 創建1 條變形縫，從坡頂到坡底均設置變形縫，在坡腳設置重力式擋土墻（高為2m）。

3 機場高填方邊坡治理研究

3.1 集水井疏排

關于地下水控制，若是填方坡體中的地下水沒有及時排出，極易埋下邊坡工程穩定性下降及變形的隱患[4]。經科學規劃邊坡集水井，明確與仰斜排水孔的聯動排水舉措。結合原始地形，選取適宜邊坡原始沖溝處馬道，分別添置2 口水井，依據坡體地下水流方向，創建自然排水通道。期間為避免出現地下水位急劇上升現象，應注重增強邊坡整體穩定性。

3.2 抗滑樁支擋

針對邊坡下部部位，圍繞錨索抗滑樁，為避免坡體整體滑動，及時制定治理方案。根據各邊坡地形情況，尤其是邊坡變化較大的剖面部位，單獨采用傳統鋼筋混凝土滑樁（2.0m×3.0m）加固遠遠不夠，還應聯合使用錨索，結合現場適當調整滑動面起伏程度，采用傳統鋼筋混凝土與錨索加固時，應控制樁體入滑動面的深度不低于9m，否則會影響整體穩定性。

3.3 回填場地原地面處理

在對回填場地進行填筑作業前，應事先將地面清潔干凈，對于耕植土和弱土層，應合理采用強夯、碎石樁等方法，以此穩固原地基下的軟弱結構面[5]。一般來說，原地基的處理應結合實際情況，適當延伸到坡腳外1 個填方高度的寬度。如果回填場地的天然坡度比，確定為1∶1.5 或者是1∶2.0，此時應把地面開挖成倒坡臺階，期間鋪設適量砂及碎石作為過渡層，這樣可提升接觸面的抗滑穩定性。

3.4 挖填交接面處理

填方區和挖方區交接處，若是銜接性不強，就會成為高填方區的薄弱地帶，為確保兩者之間的均勻過渡，應在此部位設置過渡臺階。對于挖填交接面基巖面，根據H=1m、寬度“L”原則[6]，分析實際坡度影響因素，沿著山體表面開挖臺階。若是直壁地形，在施工操作中，需要逐漸改變和調整高寬比，如果臺階寬度超出1m，為創建土巖過渡層，應回填2m 厚砂碎石。

3.5 排水措施

首先，表水的排水措施，可沿著填筑體表面挖方區，設立截水溝、排水溝，達到集中排水的目的，根據實際情況設跌水消能；對于邊坡兩端與山體交接部位，除了添加截水溝外，還應不斷改進機場排水系統，增加邊坡的防護體系以及雨水沖刷構造[7]。其次，巖體裂隙水的排水措施，應在填筑場地選取山澗谷底環形處，設置排水盲溝，確保基巖裂隙水的及時排出。如果填筑場地面積較大，單獨利用地表排水無法促進地下水排出，對此應明確適宜的填筑材料，創建環形土巖過渡層，根據填筑體高度，鋪設排水盲溝方格網，若是單面山，應確定合理間隔，使單面坡的半挖半填地基與整個填筑體高度相符，做好對排水巖石情況的妥善處理，既要增強溝壁完整性，又要確保水流暢通。最后，泉水的排出措施，考慮挖填交接面的泉眼特點，合理布設集水井，利用盲溝作用，便于將泉水排出填筑場外。此外，排水措施除了考慮邊坡工程穩定性及地形變化外，還應綜合天氣因素，由于受到雨季發洪水等影響，為避免坡腳出現浸水現象，需要及時在泉眼部位創設集水井，增設排水系統，對于盲溝出口部位，將邊坡坡腳高度確立后，利用性能好、品質高的材料實施填筑作業。

3.6 高填方地基濕化和變形處理

考慮到濕陷性黃土回填的高填方地基有著較強的特殊性，采用強夯處理做法后，在一定程度上能緩解濕陷變形問題。值得注意的是，若是細粒土高填方地基長時間使用，會出現排水不暢、實物滲水現象，究其原因，主要在于地形變化引發的沉降。軟化導致的沉降變形處理不及時，會影響整個工程穩定性和功能性，尤其是填方高度超標，會增加問題嚴重性。對于邊坡工程濕化、軟化變化，為確保整體穩定性，需要對工程實施長時間的監測。

3.7 高填方地基施工穩定性方法

填筑體主要工序包括填筑和夯實，在實際處理中，對于形成的邊坡，應明確強夯填筑體高度，結合實際工程情況，進行構筑作業。關于填方地基填筑，無論是填筑施工，還是人工邊坡施工，各個施工操作相互獨立、相輔相成、密不可分。通常情況下，打造高填方地基的人工邊坡，主要采取以下兩種結構構造，一是根據坡率增加防護結構，二是實施加筋土邊坡，明確施工措施，切實發揮相應的防護、泄水、防沖刷等作用。此外，邊坡失穩實際施工操作中，高填方地基填筑體自身有著不穩定因素，極易產生邊坡滑塌、沉降開裂問題，需要予以重視，及時創建相對應的施工方法。

4 機場高填方邊坡檢測策略

由于機場高填方邊坡地質情況煩瑣復雜，受到內外成因影響，會導致工程質量及功能下降，隨著時間累積，安全度、耐久性、抗震性都需要綜合考量[8]。根據邊坡工程實際情況，經過檢測技術處理，需要改善施工質量，增加支護體系、錨固構造等，期間受到巖土力學、水文地質等不確定因素，為保障邊坡工程正常功能使用，需要高度重視檢測技術的應用。由于機場高填方邊坡治理過程中，會運用到不同填料，這需要明確不同檢測方法。例如，碎石料填筑邊坡為增強穩定性，會采用加筋土工格網，使用碎石填料時，為計算固體體積率，多使用灌水法，以此確立填筑體的密實度。考慮到機場高填方邊坡的檢測技術有多種，需要根據實際情況做綜合考量。

灌水法屬于一種比較常見的傳統方法，主要用來控制壩體填筑質量，有著重要的密度檢測作用，包括一些間接法的應用，都是對灌水法的借鑒。在該工程的試驗過程中，已經得出檢測數據精準性受到多種因素影響，應用灌水法時，因根據邊坡填筑面，科學計算碾壓參數，待到碾壓環節完成后，根據填筑面實況進行挖試坑，為檢驗試抗中填料性能及品質，應及時計算含水率，根據該方法的計算理論，測取試坑體積，逐一確定填料中相應的濕容重、壓實度和干容重。從本質上來說，灌水法與灌砂法有著相同之處，都適用于測算多種土質的密實度，如粗粒土、巨粒土等，該方法簡單易操作，確保數據的準確性和合理性，由于該方法需要投入大量的人力物力，在展開操作前應做好工程規劃，處理好工程事件和工作量的關系。隨著科學技術的推動，灌水法也不斷改進，有著良好的應用前景，在機場高填方邊坡治理及檢測中受到推崇。因此，在實際應用中，既要分析影響穩定性因素，又要考量施工技術，確定適宜治理及檢測措施，推進機場高填方邊坡工程建設。

5 結語

隨著我國民航強國戰略的推行，機場規模范圍加大，為緩解土地資源日益緊張情況，機場高填方邊坡處理成為重要課題。由于邊坡工程受到地質煩瑣復雜條件影響，既需要注重數值模擬分析方法，又應檢測不同地質作用下邊坡穩定性，對此需要加強對基礎高填方邊坡的治理及檢測，提升機場的合理性、安全性和經濟性，為人們的安全出行創造有利條件，有著重大現實意義。