机场土石方施工技术的对比与应用

邓小+谢黎辉+阎宇峰

摘 要：结合澜沧机场土石方工程，依据土石方加固处理后试验检测结果，对强夯法与振动碾压处理效果进行对比；同时根据现场施工情况，分析工效与经济价值。论述以上两种施工工艺的特点。

关键词：土石方填筑；强夯法；振动碾压；施工技术

1 工程概况

（1）澜沧某机场土石方工程试验段采用强夯与振动碾压处理两种施工工艺。场区内共分为2个试验区（QH、NY），4个试验小区（QH1、QH2、NY1、NY2）其中强夯区QH面积：80m*50m，振动碾压区NY面积：40m*50m。（2）填料概况。本工程填料场区填料可分为第四系土和灰岩两大类，第四系土主要为粉质粘土，局部有粉土及碎石土，而灰岩又有强风化、中风化、微风化三种风化程度，经爆破取料，填料级配系数并不理想，大粒径较多。QH1、NY1采用爆破灰岩填筑，QH2、NY2采用土料填筑。

2 工艺对比

强夯法又叫动力固结法，是用起重机械吊起夯锤后从高处自由下落给填料以强大的冲击力和振动能量，在填筑体中产生强烈的冲击波和动应力，迫使土动力固结密实。从而提高地基强度和稳定性，是减小变形量的一种施工方法。

振动碾压法利用压实原理，通过机械激振力，压缩填筑体，使填料在振动和重力下趋于密实。

3 施工参数及试验数据分析

3.1 强夯法

3.1.1施工参数

QH区采用单击夯能3000KN.m，两遍点夯，夯点间距5m，击数10-12击。虚铺厚度5m、5.5m。夯后平整后用压路机光面压实。

3.1.2 试验数据

（1）压实度。根据试验数据得出，填筑体两遍强夯后上部压实度能达到93以上，中下部能达到90以上。如采用强夯工艺的处理填石料优于填土料，虚铺厚度对强夯处理理论影响深度以内的检测结果影响甚微。但表面以下2m左右密实度连贯性不强。单点夯夯间密实度只有87%左右。

（2）荷载试验。从载荷试验结果可以看出：检测结果符合设计要求，石料填筑体强夯后比填土料的承载力更大。（表1）

3.2 振动碾压法

3.2.1 施工参数

50T激振力压路机，走速≤3km/h，碾压遍数6、8、10，虚铺厚度0.4、0.5、0.6m。

3.2.2 试验数据

（1）压实度。根据试验数据得出，碾压8遍后填筑体能达到90压实度，碾压10遍后填筑体能达到93压实度，但如采用碾压工艺处理填石料对石料的级配系数要求比较高，虚铺厚度以及碾压遍数对填筑的检测结果影响大。（表2）

（2）荷载试验

从载荷试验结果可以看出：检测结果符合设计要求，级配碎石振动碾压后比填土料的承载力更大，变形模量也更大。（表3）

综上对比，强夯处理后的地基承载力较高，对石料级配要求较小。但表层以下密实度连贯性不强，单点夯夯间密实度不高。受孔隙水消散周期长影响，土料强夯效果不佳。碾压施工对填料级配要求高，但对土料加固效果明显，但对土料含水率有要求。

4 工效与经济

对于施工单位而言，在达到设计要求情况下，尽量选择合适的施工工艺，以便于控制工程成本；对于施工过程而言，要达到设计要求的质量控制指标，可以采用不同的机械施工。不同的施工工艺单价不同，施工工效不同。在选择施工工艺的时候，在满足设计规范指标同时要兼顾工效与经济。

文章就现场实际施工台班，结合当年机械市场价格对强夯法与振动碾压法两种施工工艺在经济与工效方面进行分析对比。

工效换算：强夯机按每天20h工作时间、两遍点夯、夯点间距5m计，每天产能为1250m2/日，按5m填筑厚度计算，则每日产量为1250m2/日*5m=6250m3/日。压路机每天20h工作时间、碾压遍数8遍计，每天产能为5625m2/日，按50cm填筑厚度计算，则每日产量为5625m2/月*0.5m=2812.5m3/日。碾压遍数10遍计，每天产能为4500m2/日，按50cm填筑厚度计算，则每日产量为4500m2/月*0.5m=2250m3/日。

经济比较：强夯机每小时台班成本为750元/h，压路机每小时台班成本为200元/h。从工效和经济方面看，强夯的工效是10遍碾压的工效的2.77倍，8遍碾压的工效的2.22倍，单价却是碾压的3.75倍。

就工效与经济而言，碾压的经济成本比较有优势。但所配套的推土机的数量也有所增多，所以经济成本优势不明显。

5 两种工艺对比

无论采用何种工艺，符合设计及规范要求是首要条件。就现阶段机场而言，道槽区和边坡区对工后沉降要求高，密实度普遍要到达93以上。而土面区只需要达到90压实度即可。从高填方机场工程实际经验来看，振动碾压适应于土料和土石料的密实处理，但沉降量偏大，对于高填方道槽区、边坡区填筑体密实还是建议采用石料强夯处理效果较好。

当然，工艺选择还是要依据施工挖方区填料而定。对于填料为土料和土石料而言，振动碾压处理效果好，填筑体密实度连续。但仍需控制含水率。当土料的天然含水量大于最佳含水量，填筑过程中不宜单独作为填料使用，宜需与石料一起混合使用。当填料为石料时，强夯效果明显，需要控制虚铺厚度和强夯击数。

结合上述分析可知，在机场施工中，对于道槽区和边坡区填筑体建议选用石料强夯工艺；对于一般土面区填筑体选用振动碾压工艺。

参考文献

[1]白冰，刘祖德.冲击荷载作用下饱和软粘土孔压增长与消散规律[J].岩土力学，1998（2）.

[2]郑颖人，李学志，冯遗兴，等.软黏土地基的强夯机理及其工艺研究[J].岩石力学与工程学报，1998，17（5）.

[3]王平.机场大型土石方压实技术分析与研究[D].重庆交通大学，2008.

作者简介：邓小 （1987-），男，重庆市人，工作单位：中国航空港建设第九工程总队，职务：助理工程师，研究方向：工程技术。