2.2 飞行区岩土工程
2.2.1 岩土工程技术要求
分区 | 范围 | |
飞行区道面影响区 | 道肩两侧各外延1~3m的范围,填方区尚需以1:0.6~1:0.4向两侧放坡至原地面 | |
飞行区土面区 | 飞行区内飞行区道面影响区以外的区域,不包括填方边坡稳定影响区 |
注:飞行区道面影响区填方区道肩外向两侧放坡坡比,瞋土为中砂、粗砂、碎石等粗粒土时可取1:0.6,
1. 地基沉降变形
飞行区道面影响区和飞行区土面区,设计使用年限内的工后沉降和工后差异沉降
表2.2-2 工后沉降和工后差异沉降
场地分区 | 工后沉降(m) | 工后差异沉降(%) | |
飞行区道面影响区 | 跑道 | 0.2~0.3 | 沿纵向1.0~1.5 |
滑行道 | 0.3~0.4 | 沿纵向1.5~2.0 | |
机坪 | 0.3~0.4 | 沿排水方向1.5~2.0 | |
飞行区土面区 | 应满足排水、管线和建筑等设施的使用要求 |
表2.2-5 高填方机场土方压实指标
部位 | 道基顶面或地势设计标高以下深度(m) | 压 实 度 ( % ) | ||
飞行区道 面影响区 | 填方 | 0~4.0 | ≥96 | |
>4.0 | ≥95 | |||
挖方及零填 | 0~0.3 | ≥96 | ||
0.3~0.8 | ≥94 | |||
飞行区 土面区 | 填方 | 跑道端安全区 | 0~08 | ≥90 |
>0.8 | ≥88 | |||
升降带平整区 | 0~0.8 | ≥90 | ||
>0.8 | ≥88 | |||
其他土面区 | >0 | ≥88 | ||
挖方 及零填 | 跑道端安全区 | 0~0.3 | ≥90 | |
升降带平整区 | 0~0.3 | ≥90 | ||
其他土面区 | 0~0.3 | ≥88 |
注:② 表中压实度系按《土工试验方法标准》CB/T 50123—2019 中重型击实试验法求得
③高填方机场看方填筑压实指标宜采用固体体积率,具体指标由试验或石料性质确定。试验工具:千斤顶、弯沉仪、秒表、百分表、水平尺、 压力表
表2.2-6 道基反应模量 (k₀ 值)指棕
道基土类 | k₀值(MN /m³) | ||
黏性土、细粒土 | ≥40 | ||
粗粒土 | ≥60 | ||
块 ( 碎 ) 石 | ≥80 |
表2.2-7 道床填料加州承载比(CBR 值)指标
填挖类型 | 道基顶面以下深度(m) | C B R 值 ( % ) | |||
飞行区指标Ⅱ为A、B | 飞行区指标Ⅱ为C、D、E、F | ||||
填方 | 0~0.3 | ≥6 | ≥8 | ||
0.3~0.8 | ≥4 | ≥5 | |||
挖方及零填 | 0~0.3 | ≥6 | ≥8 | ||
0.3~0.8 | —— | ≥4 |
2.2.2 地基处理
1.原地面处理一般原则
飞行区道面影响区和填方边坡稳定影响区的原地面处理应符合下列要求:
(1)在土石方填筑前,应首先将该区域内的不良土质清除干净,如:植物土、淤 泥、树丛、树根、生活垃圾、建筑垃圾等。
(2)首 先应疏干积水,清除淤泥,开挖台阶,然后回填土石方,
(3)土石方填筑前应对原地面进行压实,压实度(重型)应不小于93%。
(4)原地面横坡缓于1:5时,在满足的条件后可直接在 天然地面上填筑土石方。
(5)原地面横坡为1:5~1:2.5时,应挖台阶,台阶宽度不宜小于2m, 台阶高宽 比不宜大于1:2,台阶顶面向内倾斜,
(6)原地面横坡陡于1:2.5时,应验算地基整体稳定性,
2.飞行区不良地质作用
飞行区不良地质作用场地地基处理方案所需参数,宜通过原位测试、 地球物理勘探以及室内试验等确定。
1)岩溶
岩溶可能导致机场飞行区出现大面积地表沉陷和局部坍塌。
地表岩溶处理方法:对岩溶漏斗、岩溶洼地和地面塌陷,可根据所处场地分区和 充填物厚度,采用相应能级填石强夯处理或换填处理;对落水洞可填充并采取反滤措 施,必要时可在洞口采用盖板跨越;对石芽、石笋宜剔除一定深度,用砂、土夹石作为 褥垫层;对溶槽宜挖除软弱土,回填砂、石。
隐伏溶洞处理方法:隐伏溶洞应结合场地分区、荷载情况、填挖方分区及其填挖 高度对岩溶充填物或顶板厚度影响、填料性质等工程实际,判别其对地基稳定性的影 响。可参照表2.2-8定性判别隐伏溶洞是否稳定。
表2.2-8 隐伏溶洞稳定性的定性判别
判别方法 | 场地分区 | 判别条件 |
按顶板厚度 | 飞行区道面影响区、填方边坡稳定影响区 | H≥15m |
飞行区土面区 | H≥10m | |
按顶板厚度 与洞径比值 | 飞行区道面影响区、填方边坡稳定影响区 | H/D≥1(顶板完整),或H/D≥1.5(顶板破碎) |
飞行区土面区 | H/D≥0.7(顶板完整),或H/D≥1(顶板破碎) |
注:H 为顶板厚度(岩溶位于挖方区时应扣除挖去厚度),D 为洞体直径。
判别为不稳定的隐伏溶洞应按下列方法处理:
对顶板厚度较小的溶洞,可采用清爆后夯填处理;对顶板厚度较大的溶洞,当洞 体未充填或半充填时,可采用灌注充填与强夯相结合处理,灌注材料可根据情况选择水 泥砂浆、低强度等级混凝土等;当洞体填充或顶板破碎时,可采用强夯处理。存在土 洞、塌陷的地段,或机场运行期间有可能产生土洞、塌陷的地段,应进行地基处理;可采用换填、注浆、强夯等方法处理,并采取防渗、疏导、堵塞等隔离地表水和地下水的 措施。对挖方区道基应进行施工勘察并采取适当工程措施以排除隐伏岩溶隐患。
2)滑坡
(1)滑坡稳定性及危害程度分析:
坡稳定性验算应结合工况,可采用极限平衡法。对结构复杂的岩质边 坡,可配合采用极射赤平投影法和实体比例投影法;当边坡破坏机制复杂时,宜辅以数值计算法;
滑坡稳定性应采用工程类比法和 力学计算进行综合评价。
(2)处理方法:排水、支挡、卸载、反压
3)液化
区域 | 地基液化等级 | ||
轻微 | 中等 | 严重 | |
跑道 | 道基顶面以下不小于1m范 围内全部消除液化沉陷 | 道基顶面以下不小于3m范 围内全部消除液化沉陷 | 道基顶面以下不小于5m范 围内全部消除液化沉陷 |
滑行道、机坪 | 可不采取抗液化措施 | 道基顶面以下不小于2m范 围内全部消除液化沉陷 | 道基顶面以下不小于4m范 围内全部消除液化沉陷 |
对于地基中的可液化土层,非液化土置换浅层可液化土层时,采用人工加密土层措施处理时,可根据处理深度选择振动碾压法、冲击碾压法、强夯法、挤密法等
采空区可采取开挖回填、充填、桥跨和注浆等措施
3.飞行区特殊性岩土
1)软弱土处理
飞行区存在软弱土时,应根据软弱土特性、分布范围、埋藏深度与厚度、土层排 水条件,以及场地环境、工况等因素
对渗透性好或采取措施可降低含水率的地基,宜采用重锤夯实、强夯、冲击碾压、 振动压实等机械压(夯)实浅层处理方法,处理有效深度宜通过现场试验确定;
对较厚 淤泥和淤泥质土地基,宜采用预压排水固结处理方法
当地基处理需设置垫层或采 用换填法时,垫层或换填材料应采用性能稳定、无侵蚀性的材料,如:中砂、粗砂、砾 砂、角(圆)砾、碎(卵)石、矿渣、灰土、轻质材料等;局部软弱土层以及暗沟、暗 浜、暗塘等,可采用换填、复合地基或其他方法处理。
2)湿陷性黄土处理
湿陷性黄土地基处理要求
湿陷等级 | 地基处理厚度(m) | 剩余总湿陷量(mm | |
I级 | ≥1.0 | 不宜大于200 | |
Ⅱ 级 | 非自重湿陷 | ≥2.0 | |
自重湿陷 | ≥2.5 | ||
Ⅲ级 | ≥3.0 | ||
IV级 | ≥4.0 |
表2.2-11 湿陷性黄土地基处理常用方法
处理方法 | 适用范围 | 处理厚度(m) |
冲击碾压法 | 地下水位以上 | 0~1.4 |
换填垫层法 | 地下水位以上 | 1~3 |
强夯法 | 地下水位以上,饱和度S,≤60%的湿陷性黄土 | 3~7 |
挤密法 | 地下水位以上,饱和度S,≤65%的湿陷性黄土 | 5~15 |
其他方法 | 需试验验证 |
对影响地基稳定的黄土陷穴应进行处理,处理方法应根据陷穴埋藏深度及大小确定,可采用开挖或爆破回填夯实及灌砂、灌浆等方法处理。对流向陷穴的地表水,应采 取拦截引排措施。
(2)防、排水:
湿陷性黄土应进行防水和排水设计,并符合下列要求:在雨期进行地基处理及土 石方填筑施工时,应设置临时排水设施;在有地下水或地表水活动的地段,应采取截、 排及防治渗漏等措施。
3)膨胀土处理
飞行区膨胀土地基处理划分为挖方地基处理、填方地基处理和边坡防护加固处理,
膨胀土挖方地基处理:道床厚度范围的膨胀土应进行超挖,换填非膨胀土、进行 土质改良或采取其他适宜的加固措施。对存在强膨胀潜势的膨胀土挖方地基,换填深度 应加深至1.0~1.5m且不小于大气影响急剧层深度,
膨胀土填方地基处理:道床厚度范围应采用非膨胀土填筑或进行土质改良,当填方高度小于道床厚度且地基为膨胀土时,宜挖除地表0.3~0.6m 的膨胀土,并将道床换 填非膨胀土或掺灰处理。地基若为强膨胀潜势的膨胀土,挖除深度应达到大气影响急 剧层深度;强膨胀潜势的膨胀土不应作为飞行区道面影响区和填方边坡稳定影响区填 料,如无其他填料时,应采取改良措施,并通过现场试验确定;中膨胀潜势或弱膨胀潜 势的膨胀土作为飞行区道面影响区和填方边坡稳定影响区填料时,应经改良处理后方可 填筑,并采取防水、封闭、坡面防护等措施;膨胀土进行改良处理时宜采用二灰(石灰 和粉煤灰)或石灰,最佳掺灰量宜通过室内试验结合现场试验确定,以掺灰后胀缩总率 不超过0.7 %为宜;填方地基的压实工艺可采用碾压、冲击碾压,分层填筑厚度一般为 0.3~0.8m。
4)盐渍土处理
盐渍土不宜作为飞行区道面影响区和填方边坡稳定影响区的填料,无其他填料时, 应通过试验确定其填筑适用性;飞行区土面区设计高程以下200mm 内不宜采用盐渍土 作为填料。
受地表水或地下毛细水影响的道基可设置隔断层,隔断层可采用砂、砾石和 隔水复合土工膜。
盐渍土地区道基顶面最小高度
土质类别 | 高出地面(m) | 高出地下水位或地表长期积水位(m) | ||
弱、中盐渍土 | 强、超强盐渍土 | 弱、中盐渍土 | 强、超强盐渍土 | |
碎石土 | 0.8 | 1.2 | 2.0 | 2.2 |
砂士 | 1.2 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
黏性土 | 2.0 | 2.6 | 3.6 | 4.0 |
粉土 | 2.6 | 3.0 | 4.2 | 4.6 |
注:设置隔断层的道基,其高度不受该表限制。
5)冻土处理
季节冻土场地抗冻措施应采用防水排水、道基填料选取及提高压实标准等。地 表和地基防水排水措施可采用截水沟、排水沟、暗沟、渗沟、渗水井和透水隔离层等, 渗沟应设检查井,飞行区土面区排水沟不宜采用暗沟。边坡截水沟应采取防止渗水措施 以防止冻融滑塌。排水困难时可考虑减少挖方深度或增加填方高度;填方区标准冻深范 围内,道床填料应为不冻胀土;
道基顶面为碎石土时,应在地面设置防渗层,防渗层顶面横坡应不小于 4%;
6)填土处理
素填土、冲填土、由建筑垃圾或性能稳定的工业废料组成的杂填土可作地基土, 由有机质含量较高的生活垃圾和对建(构)筑物有腐蚀性的工业废料组成的杂填土,不得作为地基土;填土地基处理应符合下列要求:换填法可用于处理填土厚度不大、填土 成分不适合做地基土的填土地基;分层压实法、振动碾压法和冲击碾压法可用于处理填 土厚度不大、填土成分可做地基土的填土地基;强夯法可用于处理填土厚度较大、填土 成分可做地基土的填土地基。
2.2.3 填方及挖方工程
1.挖方及土石方调配一般原则
(1)道基设计顶面开挖出露岩石时,宜超挖并回填碎石作为褥垫层,超挖厚度不 宜小于500mm, 碎石的固体体积率不宜小于83%。
(2)道基设计顶面开挖出露特殊性岩土或受不良地质作用影响时,应采取合理的 地基处理措施。
(3)飞行区土面区为挖方时,对设计顶面开挖出露的岩石,宜超挖并回填满足植 被生长的填土,超挖厚度不宜小于200mm。植物土可作为绿化区域的填料。
3.土石方填方工程
(1)应优先选用碎石土、砂土等粗粒土作为填料,不得使用不良填料,如:泥炭、 淤泥、植物土、生活垃圾、冻土以及液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土等。当采用细砂、粉砂作填料时,应考虑振动液化的影响。
(4)飞行区土面区内的沟、坑、塘等可不进行特殊处理,但应排除积水、晾干淤泥。
(5)飞行区土面区填方区的植物土可不挖除,但应清除植物及其根系。
(6)除跑道端安全区和升降带平整区设计高程下200mm 深度外,有机质土(泥炭、 淤泥、植物土、腐殖土等)以及膨胀土、盐渍土等可作为填土。不同类土不宜混填,并 应满足压实要求。
(7)石方或土石混合料填筑接近设计高程时,距设计高程200mm 内不宜采用夹有 石块的土填筑。
采用预裂爆破或光面爆破技术。
2.2.4 边坡工程
边坡支护形式有坡率法、重力式挡墙、扶壁式挡墙、悬臂式挡墙、桩板式挡墙、 板肋式或格构式锚杆挡墙、排桩式锚杆挡墙、抗滑桩、加筋土、岩石喷锚等多种。在高 填方边坡设计时,应优先采用坡率法或重力式挡墙。
1.边坡支挡形式
1)重力式挡墙
(1)重力式挡墙设计应进行抗滑移、抗倾覆稳定性及地基稳定性验算。。
(2)重力式挡墙材料可使用浆砌块石、条石或素混凝土。块石、条石的强度等级 不应低于MU30, 砂浆强度等级不应低于 M7.5, 混凝土强度等级不应低于C15。
(3)重力式挡墙的伸缩缝间距,对条石、块石挡墙宜为20~25m, 对混凝土挡墙 宜为10~15m。在挡墙高度突变处及与其他建(构)筑物连接处应设置伸缩缝,在地基 土性状变化处应设置沉降缝。缝宽宜为20~30mm, 缝中应填塞沥青麻筋或其他有弹性 的防水材料,填塞深度应不小于150mm。
(4)挡墙上应设置外倾坡度不小于5%的泄水孔,间距2~3m, 宜按梅花形布置, 泄水孔直径宜不小于100mm, 进水侧应设置反滤层或反滤包。
(5)块石、条石挡墙所用石材的上下面应尽可能平整,块石厚度应不小于200mm。 挡墙应分层错缝砌筑,砂浆填塞应饱满,严禁干砌,基底和墙趾台阶转折处不应有垂直 通缝,外露面应用 M7.5 砂浆勾缝。
(6)挡墙天然地基承载力不足时,可采用加宽基础、地基处理或桩基础等措施。
2)加筋土挡墙
(1)加筋土挡墙高度宜不大于20m, 挡墙分级时,单级高度宜不大于10m。 加筋土 挡墙的拉筋材料宜采用土工格栅、复合土工带或钢筋混凝土板条等,拉筋材料应具有抗 拉强度高、延伸率小、蠕变变形小、有较好的耐腐蚀性和抗老化性等性能。
(2)加筋土挡墙应进行抗滑移稳定、抗倾覆稳定、地基承载力等外部稳定性分析 验算和拉筋强度、抗拔稳定、边坡坡度、面板结构设计等内部稳定性验算。加筋土挡墙 外部稳定性验算时,可将其视为重力式实体墙进行抗水平滑移和抗倾覆验算,当墙下地 基土质较差时还应进行地基承载力验算。
(3)筋材之间连接或筋材与墙面板连接时,连接强度不得低于设计强度。墙面板与 土工格栅及复合土工带拉筋之间应采用连接棒或其他连接方式等强度连接;墙面板与钢 筋混凝土板条拉筋之间以及钢筋混凝土板条拉筋段之间应采用电焊方式进行强度连接。
(4)墙面板应设模口或连接件与周边墙面板间相互密贴。包裹式挡墙墙面板宜采 用在加筋体中预埋钢筋的方式与墙面板进行连接,钢筋埋入加筋体中的锚固长度宜不小 于3.0m。
(5)包裹式加筋土挡墙拉筋应采用统一的水平回折包裹长度,其长度应大于计算 值,且宜不小于2.0m。加筋土体最上部1、2层拉筋的回折长度应适当加长。
(6)面板内侧应沿整个墙高设置反滤层。
3)悬臂式桩板挡墙
(1)悬臂式桩板挡墙高度宜不大于12m,
(6)桩身混凝土应连续灌注,不得形成水平施工缝。当需加快施工进度时,宜采 用速凝、早强混凝土。
4)扶壁式挡墙
(1)扶壁式挡墙的高度宜不大于10m, 并应采用现浇钢筋混凝土结构。
(2)扶壁式挡墙的基础应置于稳定的岩土层中,其埋置深度应根据地基稳定性、地 基承载力、冻结深度、水流冲刷情况以及岩石风化程度等因素确定。
(5)挡墙结构应进行混凝土裂缝宽度的验算。迎土面的裂缝宽度应不大于0.2mm, 背土面的裂缝宽度应不大于0.3mm
(7)扶壁式挡墙的混凝土强度等级应根据结构承载力和所处环境类别确定,且不 应低于C25。 立板和扶壁的混凝土保护层厚度应不小于35mm, 底板的保护层厚度应不 小于40mm。受力钢筋直径应不小于12mm, 间距宜不大于250mm。
(9)挡墙位于纵向坡度大于5%的斜坡时,基底宜做成台阶形。
(10)扶壁式挡墙纵向伸缩缝间距宜采用10~15m。
(11)墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可在墙后填土,填土应分层夯实。 扶壁两侧回填宜对称实施。
(12)当挡墙背后原地面的横坡坡度大于1:6时,应在进行表面粗糙处理后再填土。
2. 边坡防护
高寒地区宜采用混凝土框 架。土工格室、土工网、土工网垫等土工合成材料也可用于工程防护。
1)植物防护应符合下列规定
(1)种草或喷播植草防护,草籽应均匀撒布在已清理好的土质坡面上,同时做好 保护措施。对不利于草类生长的土质,可在坡面先铺一层100~150mm 厚的植物土。
(2)铺草皮防护宜选用厚度约100mm 的带状或块状草皮。
(3)土质边坡可采用灌木栽植防护,但灌木高度应符合障碍物限制的要求。
2)工程防护应符合下列规定
(1)砌石护坡应选用质地坚硬、耐风化石料,砌石厚度宜不小于300mm。 (2)混凝土框架护坡应紧贴于坡面现场浇筑,强度不宜低于C25。
(3)混凝土预制块护坡可采用四方体或六方体等形式,厚度宜不小于150mm, 强 度不宜低于C20。
2.2.5 岩土工程排水
地下水应做好原地基排水,以疏为主,确保排水畅通。填筑体内宜根据填料情况设置水平排水层。坡面排水应包括截水沟、排水沟、跌水和急流槽等,
2.原地基排水
应设盲 沟、截水沟或涵洞引至场外。
3.填筑体排水
(1)填筑体内宜根据填料情况设置盲沟、水平排水层和管涵等排水设施,并与坡 面排水相衔接。填筑A类填料时可不设内部排水。
② 当缺乏砂、卵石、砾石、碎石或排水量很大时,可采用塑丝排水笼或塑料排水 管,管周围应设反滤层。
4.边坡排水
(2)坡面排水设施可采用竖向和横向排水沟,并应采取防止冲刷、渗漏等加固措施, 其末端应设置消能、沉淀等设施,避免集中水流对地表的冲蚀,并应符合下列规定:
① 竖向可每30~50m 设置一道排水沟,沟底可设置跌水台阶,边坡底部出水口可 设置消力池。
② 坡顶、坡脚排水沟底纵坡坡度应不小于0.1%,马道排水沟底纵坡坡度应不小 于0.5%。
(6)寒冷地区宜采用混凝土结构 并满足抗冻要求。
2.2.6 监测及动态控制
1.岩土工程的监测内容
机场岩土工程应对原地基、填筑体、边坡区、道面进行施工期和工后期的监测, 一般包括原地基沉降、填筑体分层沉降和表面沉降、边坡的表面位移和内部位移、支护结构位移和应力、道面表面沉降、孔隙水压力和地下水位等。
2.岩土工程的监测要求
施工期测点周围应设置明显标志并进行编号,监测期间应保护测点,重要部 位监测点应加密。
监测数据记录应注明监测日期和时间、天气,施工期监测尚应记录填筑高度、填 料情况、填筑方法、测点布置和保护状况等。遇变形速率增大、暴雨、地震及其他意外 情况,应立即监测并加密监测频率。
3.岩土工程的监测分析
应收集勘察、设计、施工、检测等资料,包括地基土类型、地基处理方法、填料 类型、填筑方法等,并建立分析模型。监测数据的分析方法主要包括:
(1)利用原地基的监测数据可以绘制原地基沉降量时程曲线,计算原地基的固结 度和沉降速率。
(2)通过拟合法、灰色系统理论法、人工神经网络法、遗传算法 等方法对填筑体进行沉降预测。
4.岩土工程的动态控制
沉降监测的重要目的之一是确定道面铺设起始时间,该时间是以设计要求允许的工 后沉降为控制指标来确定的,工后沉降需要通过沉降监测数据来预测。采用沉降速率来判定沉降是否稳定。
预测的填筑体表面工后沉降或工后差异沉降不满足设计要求时,应延长自重沉降 期,或采取加快沉降稳定的措施,并继续进行沉降监测。加快沉降稳定的措施包括堆载 预压、强夯、冲击碾压等,