绥东机场高填方碾压试验研究

熊复慧，李向东，葛 赢，周丽娜

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

绥东机场飞行区指标为4C，机场以A320、B737、ERJ、新舟60系列机型和国产ARJ21机型等主要使用机型。机场位于丘陵地貌区，拟建场地地形总体上呈东高西低的态势，坡度一般3°～8°，地面绝对高程介于400～450 m之间，附近无河流，局部有冲沟。整个场区填、挖方总量约为920万m3，最大填方高度43.4 m，最大挖方高度31 m。跑道道面采用水泥混凝土道面，道面标高411.4～426.4 m，西高东低，跑道纵坡坡度0.6%。道面影响区填方高度，跑道中心点以东多在10 m以下，跑道中心点以西多在10～20 m之间，最大约27.2 m。填方边坡坡顶线(平整范围线)处最大填方高度28.2 m，坡顶与坡脚最大高差43.4 m[1-2]。

1 高填方填筑试验目的

鉴于绥东机场工程地址条件比较复杂，场地挖方形成的填料主要有黏土、碎石、中～全风化花岗岩、中～全风化玄武岩，属于不均匀的土岩组合基地，拟在现场开展土石方填筑试验。现场试验的目的是为大面积土石方填筑施工提供优化的工艺方法、施工参数及检测指标[1，3-4]。

(1)确定合适的土石方压实工法及施工参数。

(2)确定合适的土石方填筑质量检验控制指标等。

通过土石方填筑现场试验，施工质量预期达到试验成果为：道槽区压实度达到96%(土料)以上、固体体积率达到0.85以上(石料以及土石混合料)，土石方压实度满足设计要求。

2 填筑材料性能检测

填筑试验拟选择有代表性料源，主要为场区挖方区全-强风化花岗岩、全-强风化玄武岩等。用作填筑试验的土料、石料及土石混合料填料，要求其不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，最大粒径不大于层厚的2/3且小于0.8 m，级配良好[5-6]。将现场试验用的土石填料取回实验室进行重型击实试验及颗粒分析试验，具体试验方法参照《公路土工试验规程》(JTGE 40—2007)。全风化花岗岩经重型击实测定试验结果曲线如图1所示，试验结果如表1所示。全风化玄武岩、强风化玄武岩的颗分曲线如图2、图3所示，试验结果如表2所示。

表1 全风化花岗岩试验结果

表2 强风化玄武岩颗分试验结果

图1 全风化花岗岩击实试验曲线

图2 全风化玄武岩颗分试验曲线

图3 强风化玄武岩颗分试验曲线

3 填筑试验描述

振动碾压试验由22 t、36 t两种规格压路机完成，每个试验区面积为10 m×15 m，将填料分别摊铺成厚度为30 cm 、40 cm 、50 cm 和50 cm 、70 cm 、90 cm 共6个试验区。冲击碾压试验每个试验区面积为100 m×30 m，将填料分别摊铺成厚度为50 cm 、70 cm 和90 cm 共3个试验区。填筑试验区分区及试验参数见表3。

表3 填筑试验区分区及试验参数

4 振动碾压试验结果分析

4.1 Z22H、Z36H区碾压试验结果分析

Z22H、Z36H碾压遍数与压实度、松铺系数关系如图4所示，压实度0.96以上的仅有Z22H-30 cm 10遍、Z36H-50 cm 4遍、Z36H-50 cm 5遍。较经济的振动碾碾压方案为Z22H-30 cm 10遍、Z36H-50 cm 4遍。

图4 Z22H、Z36H碾压遍数与固体体积率、松铺系数关系

4.2 Z22X1、Z36X1区碾压试验结果分析

Z22X1、Z36X1碾压遍数与固体体积率、松铺系数关系如图5所示，固体体积率85%以上的有Z22X1-30 cm 6～10遍、Z22X1-40 cm 8～10遍、Z36X1-50 cm 3～5遍、Z36X1-70 cm 4～5遍、Z36X1-90 cm 4～5遍。较经济的振动碾碾压方案为Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 4遍，为保证合格率选用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 5遍。

4.3 Z22X2、Z36X2区碾压试验结果分析

Z22X2、Z36X2碾压遍数与固体体积率、松铺系数关系如图6所示，固体体积率85%以上的有Z22X2-30 cm 8～10遍、Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-50 cm 4～5遍、Z36X2-70 cm 4～5遍、Z36X2-90 cm 5遍。较经济的振动碾碾压方案为Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-90 cm 5遍，为保证合格率选用Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-70 cm 4遍。

图5 Z22X1、Z36X1碾压遍数与固体体积率、松铺系数关系

图6 Z22X2、Z36X2碾压遍数与固体体积率、松铺系数关系

5 冲击碾压试验结果分析

CH碾压遍数与压实度关系如图7所示，压实度0.96以上的仅有CH-50 cm 20遍、CH-50 cm 25遍。较经济的冲击碾压试验方案为CH-50 cm 20遍。

图7 CH碾压遍数与固体体积率关系

CX1碾压遍数与固体体积率如图8所示，固体体积率85%以上的有CX1-50 cm 15～25遍、CX1-70 cm 20～25遍，CX1-90 cm 25遍。较经济冲击碾压试验方案为CX1-90 cm 25遍，为保证合格率选用CX1-70 cm 25遍。

图8 CX1碾压遍数与固体体积率关系

图9 CX2碾压遍数与固体体积率关系

CX2碾压遍数与固体体积率关系如图9所示，固体体积率85%以上的有CX2-50 cm 15～25遍、CX2-70 cm 20～25遍，CX2-90 cm 25遍。较经济的冲击碾压试验方案为CX2-90 cm 25遍，为保证合格率选用CX2-70 cm 20遍。

6 结 论

(1)全风化花岗岩的材料特性达不到填筑料要求，故舍弃用全风化花岗岩作为填筑材料。

(2)全风化玄武岩作为填筑料时，可选用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 4遍、CX1-90 cm 25遍，为保证合格率，故选用Z22X1-40 cm 8遍、Z36X1-90 cm 5遍、CX1-70 cm 25遍方案。

(3)强风化玄武岩作为填筑料时，可选用Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-90 cm 5遍、CX2-90 cm 25遍,经试验论证最终选择Z22X2-40 cm 8遍、Z36X2-70 cm 4遍、CX2-70 cm 20遍方案。