浦东国际机场第三跑道地基处理技术

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期（总第ｌ２７期）　２００７年６月　中国布跋Ｚ程　ＣＨＩＮＡ　ＭＵＮＩＣＩＰＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｎｏ．３（ＳｅｒｉａＩ　Ｎｏ．１２７）　Ｊｕｎ．２００７　浦东国际机场第三跑道地基处理技术　张利慧　（上海公路桥梁工程有限公司，上海２０００６３）　摘要：介绍了上海浦东国际机场第三跑道地基处理的施工方案。对真空预压法和冲击碾压加振动碾压工艺作了详细的　叙述，不仅给出了具体的施工步骤，还提出了注意事项，可作为类似工程的参考。　关键词：机场跑道；地基处理；真空预压法；冲击加振动碾压工艺；检测　中图分类号：Ｖ３５１．１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－４６５５（２００７）０３—００７５—０３　北　—上海浦东国际机场第三跑道包括１条主跑道、２条　一　ｆｒ一一～～——～　　’平行滑行道、６条快速滑行道。主跑道总长３　４００　ｍ，　Ｉ一一～鸯平行滑行道一一一～　宽６０　ｍ。在第三跑道地基处理施工中，遇到较大面　积的古河道区域（第一跑道西侧），若不加以特殊处　理，则该范围日后沉降较其他区域偏大，即出现不　均匀沉降，甚至会导致混凝土面层断裂，影响飞行　古河道　～－　处理边线～土面区　、、　］ｒ一　土　区舌丽道地基　处理边线　～　…一‘一　——一　—二二　—一　１¨一—一——…二　一　主跑道　—————土面　，　土面区　西平行滑行道　区的正常使用。　１　古河道区域浅部土层的构成　古河道区域浅部土层特性见表ｌ。　表１　古河道区域浅部土层特性表　层序　土层名称　土层描述　图１真空预压区平面图　３地基处理的实施　３．１　真空预压实施步骤　１）根据设计，将真空预压区及试验区分为１３个　区（见图２）。　①。　填土　呈杂—灰黄色，第四纪人工活动沉积物，以　黏性土为主，含植物根茎、碎石子等杂质，土　质松散局部区域夹多量砂土或粉土。除明浜、　鱼塘范围外普遍分布　，①　浜淤泥　含较多黑色有机质及腐植物，有臭味，土质　极为软弱。分布于拟建场地沟、浜、塘底部　含较多黑色有机质、腐植物及其他杂质，有　臭味，土质极为软弱。主要分布场地东南角暗　浜区　Ｌ　，　一　①　浜填土　一　褐黄一灰黄色　俗称‘硬壳层”，含氧化铁斑点，呈可塑一软　②　粉质黏土　塑状态，中等一高等压缩性，局部含粉性土。　在明、暗浜地段，局部填土较厚区域缺失　————　、＝—～、——一　一　Ｄ７区　＼　Ｄ８区　——一Ｄ９区　一——一———～一③灰色淤泥质粉　．　质黏土　图２真空预压区分区布置平面图　③　灰色砂质粉土　２）首先疏干场区内沟塘浜的积水，在沟塘底部设　２地基处理方案　置集水坑收集地下水或雨水，并用水泵进行强排（与　场外贯通的河浜，需采用围堰筑坝隔离外界水系）；　挖成ｌ：ｌ台阶式边坡（台阶高度不大于　３０　ｃｍ），清除浜底淤泥，然后填筑５０　ｃｍ±５　ｃｍ厚的　中粗砂滤水工作垫层（含泥量不大于３％，达到中密　地基处理方案为：古河道深层处理和全范围浅层　处理。对于古河道区域，因该区域土质较弱，埋藏　较深（平均深度在２０　ｍ左右），故首先通过真空预压　法进行深层处理（见图１），消除古河道与两侧产生　差异沉降的隐患，然后采用冲击碾压加振动碾压工　状态，干容重大于１６　ｋＮ／ｍ　），分层（厚度为３０　ｃｍ）　艺进行浅层处理，以期改善浅部土层的强度和不均，　填筑吹填粉细砂至设计高程，压实度不小于０．９０。　匀性。　３）对地下水位较高、沟塘底部渗水严重，并直接　影响填土分层压实效果的部位（出现弹簧土现象），则　收稿日期：２００７－０４－０９　须先在沟塘内进行井点降水处理。井点降水前，将　７５　维普资讯 http://www.cqvip.com 审国布改互｛ｆ圣　张利慧：浦东国际机场第三跑道地基处理技术　２００７年第３期　设计地表高程以下１＿２　ｍ范围内的劣质土（主要指③　层淤泥质粉质黏土，层顶埋深距离一般为２　ｍ左右）　全部用粉细砂进行置换。待沟塘底部处于干爽状态　时再进行素土分层压实。　４）先清除３０　ｃｍ厚的耕植土草皮土，再进行场区　平整，纵向保持平坡，横向按１．５％的坡度向两侧放　坡。　５）为保证真空预压的真空度，设计要求在处理场　地周边打设水泥搅拌桩作为密封帷幕，搅拌桩桩长为　砂质粉土层上、下各超出０．５　Ｉｎ（以封闭③　砂质粉土　层），桩径为７０　ｃｍ，相邻两桩搭接２０　ｃｍ，桩垂直度　偏差不大于０．８％；采用３２．５普通硅酸盐水泥，固化　剂掺人比为８％；采用原位注水渗透检测，成桩７　ｄ　后取芯进行注水试验，渗透系数小于１×１０　ｃｍ／ｓ。　６）５０　ｃｍ厚的排水垫层上部为１０　ｃｍ厚的中粗　砂，下部为４０　ｃｍ厚的砂砾石（见图３）。要求砂砾　石垫层渗透系数不低于１×１０之ｃｍ／ｓ，含泥量不超过　３％，粒径为０～５　ｃｍ，由此可避免在真空预压期间砂　砾石损坏密封膜。　一中粗砂垫层　Ｅ＋＿　０　‘一——　、　砂砾石排水垫层　（粒径０—５０ｍｍ）　图３真空预压区（深层）排水垫层断面图　７）塑料排水板人土深度以穿透④淤泥质黏土层　（约２０　Ｉｎ）为准，由古河道到正常沉积区形成过渡区　（设置在古河道边线内侧）。塑料排水板人土深度渐　变，在２５　Ｉｎ距离内由２０　Ｉｎ渐变为１２　Ｉｎ，实现了深　层处理区与浅层处理区的衔接过渡。采用的Ｃ型塑　料排水板宽１０　ｃｍ，厚大于４．５　ｒａｍ；平面布置呈等边　三角形，间距为１．５　Ｉｎ。塑料排水板的纵向通水量不　低于４０　Ｃｍ３／ｓ，滤膜的渗透系数不小于５×１０－４　ｃｍ／ｓ：　复合体（芯带）的抗拉强度不小于１５０　Ｎ／ｃｍ，滤膜　的抗拉中强度纵向（干态时）不小于３０　Ｎ／ｃｍ，横向　（湿态时）不小于２５　Ｎ／ｃｍ；对折５次不断裂。　８）密封膜由聚氯乙烯合成材料制成。其抗老化性　能好、韧性好、抗穿刺性能强、不透气（性能指标　见表２）。　７６　表２　聚氯乙烯密封膜性能指标　检验项目　技术指标　厚度／ａｒｍ　Ｏ．１２　纵向　≥１５　拉伸强度／ＭＰａ　横向　≥１３　纵向　≥２２０　断裂伸长率，％　横向　≥２ｏ０　纵向　≥４０　直角撕裂强度／Ｎ・ｍｍ　横向　≥４０　注：　检验执行标准ＧＢｆｒ　１７６８８－－１９９９《土工合成材料聚氯乙烯土工　膜》。　密封膜热合时采用双热合缝的平搭接，搭接宽度　大于１５　ｍｍ。为保证膜下真空度达到设计要求，铺设　３层密封膜。　对于大面积真空预压分区进行时，相邻分区的密　封帷幕为两区共用，因真空预压并非同期施工，故　在上一分区压膜时，应将３～５　ｎｌ的密封膜压人共用　密封帷幕内，待下一分区铺膜时与其黏合。铺膜时　先将３～４　ｎｌ宽的土工布压人密封帷幕处，以防土体　颗粒在真空作用下流失；再踩人密封膜，并在相邻　分区密封膜间填塞泥包袋（高出地面２０　ｃｍ），顶部　用密封膜黏结封堵，以防共用密封帷幕承受双向渗　流而沉陷开裂。　９）设计要求膜下真空度保持在８７　ｋＰａ以上的等　效预压荷载；要求滤水管设置在排水垫层中部，其　上覆盖１０　ｃｍ厚的砂层，膜下真空滤水管的间距为　７　Ｉｎ，水平向分布可采用条状、梳状及羽毛状等形式，　并形成回路。管路中设置止回阀和截门。　１０）要求真空预压累计时间为６０　ｄ；连续５　ｄ沉　降速率小于１．５　ｍｍ／ｄ；各分区平均累计沉降值为　２５　ｃｍ。　３．２冲击碾压施工步骤　１）在Ｄ７区道面区设置３块１　０００　Ｉｎ　左右的试验　段，经过３５　ｃｍ、４０　ｃｍ、５０　ｃｍ等３种不同厚度的山　皮石垫层试验（见表３），确定３５　ｃｍ厚的山皮石垫　层无法达到地基反应模量的设计要求（不小于　６０ＭＮ／ｍ３　ｏ　表３试验段地基反应模量与山皮石厚度的关系　山皮石厚度／ｃｎｌ　地基反应模量平均值／ＭＮ・ｎｌ　３５　４６．７　４０　６９＿３　５０　７１．４　维普资讯 http://www.cqvip.com 中国希政Ｚ程　张利慧：浦东国际机场第三跑道地基处理技术　２００７－￣第３期　２）在每一分区外围（原压膜沟位置）开挖排水明　沟，沟深１．５　ｍ，采用强排方式将水排至场区排水系　统，保证沟内处于基本无积水状态；在道面与道肩　结合处纵向开设排水明沟，沟深１　ｍ左右，并通过垂　直于跑道或滑行道的明沟与外围的排水沟连通，使　地表水能够排人外围压膜沟中，与道肩、道面相接　处的盲沟连通，形成临时排水系统。　３）在水泥搅拌桩密封帷幕内侧设２排（排距　１　ｍ）外围井点管（间距为２　ｍ），外浅内深（４　ｍ、　７　ｍ），交错布置，以利于排除地表水，外围井点降水　必须持续到振动碾压工序完成后才能结束。　４）在良好的天气情况下进行揭膜作业，并拔除各　种埋设的管路。　５）对砂砾石表面进行高程测量后，推除道肩、道　面砂砾石垫层表层２０　ｃｍ厚的砂砾石，再进行高程测　量；将推出的砂砾石集中堆放于第三跑道北试验段　处（面积约２０　１６０　ｉｎ：，需平整场地，清除地表植被；　堆放高度不可超过３．５　ｉｎ），采用挖机进行装车，运送　至西货运机坪的真空预压场地进行铺筑；再作第三　次高程测量。对已嵌人道肩、道面下部黏土或粉细　砂中的砂砾石，则不再进行推除处理。　６）为保证地基处理的均匀性，避免引起不均匀沉　降，设计要求挖除处于地基处理区域内的水泥搅拌　桩（挖除深度为地表下１．５　ＩＩ１范围内）。根据山皮石　垫层顶面设计高程，反算山皮石垫层底面设计高程。　若垫层底面高程不足，则分层回填粉细砂至设计标　高。要求山皮石强度高、风化少、含泥量低、均匀　性好，松铺系数为１．２５，以保证道面区山皮石压实　后厚度为４３　ｃｎｌ，道肩区山皮石压实后厚度为３０　ｃｎｌ　（见图４）。　山皮石垫层（道面）　图４　浅层地基处理断面图　７）碾压施工采用冲碾及大功率振动压路机碾压相　结合的方法。先采用４０　ｔ压路机进行静压２遍；接　着用５边形冲碾机冲碾３遍，用三边形冲碾机冲碾５　遍，用五边形冲碾机冲碾２遍；再用４０ｔ压路机分２　次振动碾压１０遍；最后用４０　ｔ压路机静压３遍。　冲碾过程中的注意事项：　（１）冲击碾压最佳行驶速度控制在１２－１５　ｋｍ／ｈ，　提速距离为５０ｉｎ。　（２）冲碾过程中不得有急停、急转现象，并要求　每次冲碾交接处错开半轮距，以保证冲碾均匀性。　（３）如发现有较大面积的“弹簧土”，立即停　止冲碾，及时查明原因，经处理后再行冲碾。　（４）由冲碾本身引起的场地沉降量不均匀时，对　波浪起伏大于１０　ｃｎｌ的场地，要刮平后再继续冲碾。　（５）对冲击碾压转弯处（因冲击碾压机械达不到　正常行驶速度，冲碾能量不足），采用４０　ｔ压路机振　动碾压５遍，作补压施工。　冲碾结束后，对垫层表面进行找平处理，使其平　整度达到设计和规范要求。先采用挖掘机粗平１～２　遍，对表层粗集料集中的位置用２５　ｔ振动压路机碾　压４遍；然后采用人工进行精平。按１０　ｉｎ　ｘ　１０　ｉｎ方　格网检查高程，拉线找平；用细粒径料（０～５　ｃｎｌ山　皮石细料，含泥量不大于５％，不均匀系数Ｇ。≥１０）　进行找平；用２５　ｔ振动压路机碾压４遍；人工用石　屑进行嵌缝（避免过厚而形成游离层）。　碾压施工注意事项：　（１）碾压时若细料过干，则进行洒水，反复找平、　碾压至表面平整、坚实、稳定、无明显轮迹为止。　（２）碾压速度控制在小于４　ｋｍ／ｈ，先慢后快，由　弱振至强振。　（３）碾压时由两边向中间进行，横向接头重叠　０．４～０．５　ｉｎ。前后相邻两区段纵向重叠１．０～１．５　ｉｎ。　（４）碾压至山皮石垫层表面平整、坚实、稳定、　无明显轮迹为止，测量、检查碾压找平后的表面平　整度（用３　ｉｎ直尺检查，其空隙不大于２　ｃｎ１）和高　程（用１０　ｉｎ　ｘ　１０　ｉｎ方格网测量，误差控制在＋２～　一３　ｃｎｌ之内）。　４　结语　上海浦东国际机场第三跑道是我国机场工程建设　以来第一次采用真空预压深层地基处理加浅层后续　地基处理的组合方案施工的。真空预压地基处理区　排水垫层为砂砾石垫层，因其整体固结及板结性较　山皮石垫层差，砂砾石颗粒之间相互嵌固能力亦较　山皮石弱，在冲击碾压作用下，砂砾石垫层颗粒之　间会产生滑动，甚至使冲击碾压机械无法行走，更　无法进行冲击碾压施工，故原设计的采用砂砾石替　代山皮石垫层是不可行的，必须将真空预压区砂砾　石垫层全部清除后，再采用加厚山皮石垫层的方案。　７７