重庆江北高填方机场土石方施工控制技术

徐 云，文小龙，褚宇光，王武斌，刘 亭

(1. 四川省场道工程有限公司， 四川成都 610081； 2.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031； 3.西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

重庆江北高填方机场土石方施工控制技术

徐 云1，文小龙1，褚宇光2，王武斌3，刘 亭3

(1. 四川省场道工程有限公司， 四川成都 610081； 2.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031； 3.西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

随着我国航空运输业的高速发展，高填方机场的建设越来越多。然而高填方机场出现的路基病害问题尤为突出，尤其是山区或重丘区土石方工程受地形地质条件限制，往往存在下卧软弱夹层、淤泥、软土或粉质土和地下水或泉眼的情况。文章通过攀枝花机场和重庆江北机场的对比分析，总结了影响稳定性的因素及控制稳定性的措施，研究结果可为高填方机场的稳定性控制提供参考。

高填方机场； 路基病害； 稳定性控制； 影响分析

1 高填方机场设计施工及现状

近年来，全国各地设计和施工了不少的高填方机场，如四川的攀枝花机场、九寨黄龙机场、康定机场，贵州的六盘水机场，重庆江北国际机场,云南的泸沽湖机场,河北承德机场等机场，其最大填土高度大多超过70 m[1-2]。其中，在2000年～2003年期间建设的四川攀枝花保安营机场，最大填土高度达到120 m以上，填土区域均处于单斜面的地形，存在大量的鱼塘、水田、耕地和泉眼，而且下卧粉质土、淤泥及软土夹层。该机场由于填方区区域地勘资料不全，地勘资料反应填筑体区域地质是稳定的，对工后填方区边坡稳定的不利因素没有引起高度重视，在施工建设期间就出现过较大范围的滑坡，花费了较长的时间和巨额费用来处治这些滑坡体。通航后，从机场由北向南方向(即机场跑道轴线方向)土面区东侧边缘从中部至南端均产生不均匀沉陷，围场路和土面区排水沟大量拉裂，局部产生塌陷，特别是2009年10月机场东南侧又发生大塌方，即12#滑坡，2009年10月3日近300×104m3的填筑体整体失稳下滑(图 1 )，造成滑坡体上缘开裂，边坡加固结构体破坏(图 2)，已严重影响到该机场的正常运行，被迫停止营运并进行处治，需要巨额的处治费用。高填方机场出现不均匀沉降和失稳滑坡是高填方机场施工最担心和最容易出现的通病问题[3]。

图1 四川攀枝花保安营机场易家坪滑坡

图2 滑坡体边坡破坏情况

2 高填方机场填筑体不均匀沉降和边坡稳定性影响因素

高填方区填筑体的沉降总量是填筑体下卧地基受填筑体荷载的沉降量和填筑体自身的沉降量的叠加[4]。沉降量的大小取决于地基处理的效果和填筑体的填筑压实或夯实效果，高填方区域陡峭地形决定了其填筑体的沉降不均匀性[5]。一般情况下填筑高度越高沉降量越大，当相邻区域沉降量的差异值过大时就会出现裂缝。为了避免土基开裂，就要采取一系列的措施来保证地基和填筑体的处理质量。

填筑区域的地基在土石方填筑后，填筑体强大的荷载在斜坡地段必然产生一个沿斜坡的强大推力(图3所示，推力大小与斜坡基岩面与水平方向的夹角的正弦成正比，斜坡倾角越大，填筑体产生的推力就越大)，如果填筑体与地基的结合部位或填筑区域土体抵抗土体推力的能力不足，一旦地基或填筑体抗剪切破坏的能力小于土体在斜坡上产生的推力，填筑体就会沿斜坡产生位移。当这个水平位移达到一定程度时，填筑体就会失稳破坏[6]。而如何提高填筑区域地基抗剪切破坏的能力就成为高填方填筑体边坡稳定性控制的主要问题[7]。因此，高填方填筑体边坡的稳定性控制取决于填筑体与填筑体区域地基的结合程度和填筑体自身的填筑质量控制效果。

图3 高填方土基断面示意

影响填筑区域地基抗剪切能力的因素主要有填筑区域下卧层淤泥、软弱土或粉质土、软弱夹层、地下水或泉眼等。如果填筑体区域存在淤泥、软弱土、粉质土和软弱夹层，那么填筑体与填筑区域地基结合部位必然形成一个软弱带，其抵抗填筑体强大的沿斜坡方向推力的能力差[8]。填筑区域的地下水在滑动面上还会起到润滑作用，这将严重降低地基和土体的抗剪能力，因此地下水是影响填筑体边坡失稳破坏的重要因素[9]。斜坡地形是填筑体产生沿斜坡方向推力的原因，改造斜坡地形也是控制填筑体边坡失稳破坏的重要措施[10]。

3 高填方机场填筑体不均匀沉降和边坡稳定的控制措施

通过对高填方机场的工程事例的经验教训和高填方机场土石方填筑体不均匀沉降和边坡稳定性的影响因素分析，总结出以下几个方面的工作经验和措施，用以控制好高填方机场填筑体不均匀沉降和边坡稳定性。

(1)首先地勘单位要探明填筑体区域的地形地质状况及水文条件。

(2)对于斜坡地带高填筑体边坡工程应特别注意填筑体下部软弱层(包括覆盖土层的淤泥、流沙、软黏土、粉质土、软质的炭质泥岩等抗剪切能力较弱的土质)的清除和处理，减少地基加载后的沉降量，提高填筑体与填筑区域地基的结合能力和地基抗剪切破坏的能力，消除可能诱发边坡失稳的滑动面。

(3)填筑体地基下的地下水和填方边坡覆盖面雨水侵蚀对边坡稳定性的影响是巨大的，必须将地下水用片石或碎石

盲沟引出填筑体以外，同时将地表水进行有序排放，减少地下水和雨水对填筑体的侵蚀，也是消除诱发填筑体滑坡的重要因素。

(4)对单斜坡地带(即坡度陡于1∶5)的施工，必须开挖台阶，而且必须是在清除覆盖土、软弱夹层后形成的台阶(如果在未清除覆盖土、软弱夹层就形成台阶，那就是“假台阶”)，台阶的高宽比一般按1∶2，高度根据地形条件和压实方法确定，台阶面要求内倾。即破坏掉斜坡上可能形成的滑动面，改变填筑体在填筑区域产生沿斜坡方向推力的状况，保证填筑体与山体有效搭接，是确保填筑体稳定的重要措施。

(5)高填方的填筑材料不能使用抗剪切破坏的能力差的淤泥、软黏土、粉质土。

填筑体沉降主要是地基在受荷载后的沉降和填筑体自身的沉降量总和，特别是高填方区的沉降量控制是一个至关重要的技术问题，提高填筑体的压实效果，既可以提高填筑体的整体性和强度，同时也减少填筑后期的工后沉降量，也是减少填筑体不均匀沉降和提高填筑体边坡稳定性的重要措施，对高填方机场采用强夯法施工技术不失为降低工后沉降量的较好的施工方法。

4 实施案例

重庆江北国际机场02L跑道仪表着陆Ⅱ类运行工程土石方填土高度超过90 m，是一个单斜面的填筑体，而且原始地面上存在水塘、水田，下卧淤泥、软黏土和粉质土情况。由于业主、设计单位、监理单位和施工单位都十分重视高填方的稳定性控制问题，多次组织现场考察论证该高填方区域的软土处理方案，最后决定清除填方区域的所有淤泥、软黏土及粉质土，并形成内倾大台阶，台阶高度不低于2 m，宽度不小于4 m，将所有存在地下水的地段用碎石或片石盲沟将地下水引出填筑体外，消除了高填方不稳定因素，然后按设计分层填筑施工，主体土石方填筑施工采用地基强夯和分层强夯，坡面12 m范围按0.5 m厚分层振动压实方法施工。在分层施工过程中，对强夯边缘未夯实部分进行翻挖清除到土石方振动压实区，作为填料利用与新运输来土石方一起进行振动压实。图4为重庆江北高填方机场施工示意图。填筑施工完毕后，通过近一年时间的现场沉降和位移观测，边坡

图4 重庆江北高填方机场施工示意

最大位移不超过5cm，最大沉降量不超过11cm，都完全在设计允许范围内，边坡稳定性良好。

5 结束语

如何控制好高填方机场不均匀沉降和边坡稳定性问题，关键是要清楚地认识到高填方机场填方区填筑质量控制的重要性，清楚产生高填方机场施工质量通病的机理原因，消除影响高填方机场填方区填筑质量控制的不利因素，拿出切实可行的预防措施。特别是对填筑体处于单斜面山体不利地形条件下的高填方机场填方区不均匀沉降和边坡稳定性问题，更要引起高度的重视，应该采取“预防为主，处治为辅”的原则，一旦出现病害，处治的费用将是预防费用的数倍，甚至数十倍。因此要从源头上抓好高填方机场的施工建设，杜绝重大质量事故的发生，避免重大经济损失。

[1] 王会成. 六盘水机场高填方施工重点难点及应对策略浅析[J]. 西部探矿工程,2014,(9):180-182

[2] 高雪梅. 贵州省六盘水机场东北端高填方体地基稳定性研究[D].成都：成都理工大学,2008

[3] 李刚,孟祥龙,杨光,等. 某机场高填方土基滑塌原因分析[J]. 科技与创新,2014,(21):64-65

[4] 刘宏,李攀峰,张倬元,等. 山区机场高填方地基变形与稳定性系统研究[J]. 地球科学进展,2004,(S1):324-328

[5] 臧亚君,刘东燕,蒋克锋,等. 西南某机场高填方地基稳定性分析[J]. 地下空间与工程学报,2007,(4):711-715

[6] 王学军. 高填方机场地基处理方式的探讨[J]. 山西建筑,2013,(27):58-59

[7] 刘宏,李攀峰,张倬元. 西南地区高填方机场软基加固处理[G]//中国地质学会.第七届全国工程地质大会论文集.中国地质学会,2004

[8] 谢春庆,刘汉超,甘厚义. 山区机场高填方夯实地基处理方法的研究[J]. 勘察科学技术,2001,(5):11-15

[9] 陈涛. 山区机场高填方地基变形及稳定性研究[D].郑州大学,2010

[10] 甘厚义,周虎鑫,林本銮,等. 关于山区高填方工程地基处理问题[J]. 建筑科学,1998,(6):16-22

徐云(1970～)，男，高级工程师。

TU472

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[定稿日期]2015-01-16