冲击碾压地基处理在机场大面积软基处理的运用
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摘 要：在西南某新建机场东飞行区施工中，场区内灌溉及排水沟渠纵横交错，鱼塘、稻田、沼气池、粪坑、坟墓、暗井遍布，地形和地质均较为复杂，针对这种复杂情况，我们大胆尝试采用冲击碾压地基处理方案，经过实践证明，在机场土石方施工中，处理这种地形和地质，采用冲击碾压地基处理，不仅能够较好的消除地基不匀质，而且较之振动碾压碾压，提高了功效，很好的保证了工期，本文主要阐述了这一施工的特点和优点。
Impact compaction foundation treatment of large-area soft foundation processing using at the airport
Wang Jun
（the ninth China airport construction engineering team， chengdu， sichuan province， 611431）
Abstract： a new airport in the east of the airfield construction in southwest， field area， irrigation and drainage ditches， ponds， paddy fields， pool， manure pit， grave， blind shaft， across the terrain and geological are relatively complex， according to the complicated situation， bold attempt， we adopt impact compaction foundation treatment scheme， through the practice has proved that during the construction of airport conditions， deal with the topography and geology， using impact roller compaction foundation treatment， not only can better eliminate uneven quality of foundation， and compared with vibration rolling rolling， improved the effect， very good guarantee the time limit for a project， this article mainly expounds the characteristics and advantages of this construction.
Keywords： impact roller compaction； Foundation treatment； Large area soft ground treatment
1.工程概况
西南某新建机场东飞行区，场区现状为灌溉及排水沟渠纵横交错，鱼塘、稻田、沼气池、粪坑、坟墓、暗井遍布。场区存在下述问题：（1）地基不均匀。（2）软弱土地基承载力低。（3）白色粘性土微膨胀，地基柱状图和现场照片如下图。
道槽区面积约为55.851万m2，机场总的施工工期为2011年11月至2012年7月份，土石方作为关键性工序，计划工期为4个月，施工时限短，质量要求高，建成后可起降目前国内所有机型。项目部经过研究并报监理审批，在该机场土基施工中采用“冲击碾压地基处理方案”。
图片1鱼塘照片 图片2 道槽区软基
2.冲击碾压的优越性
为了验证采用冲击碾压工艺较之振动碾压的优越性，我们进行了对比试验，试验的结果证明在这种地质和环境下，采用冲击碾压用于该机场大面积软基处理土石方施工。
2.1振动碾压质量及功效情况
2012年2月23日-24日，在跑道（V100-V104）南端进行了4000m2振动碾压施工，在整个场区中该位置地质条件相对较好。首先将中间排水沟槽采用原状土分层（每层松铺小于30cm）回填起来后，然后将该区域采用平地机整体整平，最后采用18t振动碾压压路机激振6遍，静压2遍，碾压过程中，发现局部出现“弹簧”现象， 检测结果最小值不满足要求，详见表一和表二。
表1 18t振动压路机试验碾压质量情况
检测项目 检测点数 检测最大值 检测最小值 设计及规范要求 结 论 备 注
压实度 10 97.1 92.8 ≥95% 最小值不符合要求 检测面层20cm
地 基
承载力 5 236KPa 98KPa ≥200 KPa 最小值不符合要求，变异系数大 贯入土基高程下1.5m
地 基
反应模量 5 63.8MN/m3 42.5MN/m3 60MN/m3 最小值不符合要求，变异系数大
表2 18t振动压路机功效
日 期 处理区域 碾压面积 用 时 功 效 影响深度 压实能量
2012年2月23日 灌溉沟回填4层 280m2 53分钟 5.28m2/h
2012年2月24日 整平后小区碾压 4000m2 680分钟 5.88m2/h
用时合计 733分钟
柴油消耗 165kg
振动碾压压路机压实能量不能完全消除地基不均匀和微膨胀问题，碾压影响深度浅，地基承载力提升效果有限，不能满足质量要求。同时振动回填碾压受天气影响十分突出，降雨后无法继续施工，隐蔽验收不能一次通过，存在局部返工问题，造成后续工序无法跟进，工期受限。结论：否定振动碾压处理。
2.230KJ冲击碾压质量及功效情况
针对振动压实设备在施工中的局限性，将碾压设备改变为30KJ高振幅低频率冲击碾压设备，继续进行地基处理，2012年2月26日对东跑道挖方区V215-V220段冲碾情况进行了数据采集，面积5000m2。该处地基为白色粘性微膨胀土，另外该处分布有鱼塘和排水沟，淤泥平均深度2.6m（坑底处于土基-1.8m）左右，地质条件相对复杂，具有代表性。
为避免填料差异人为造成不均匀地基（坑塘为砂砾石置换，其它部位为原状土回填），施工方案确定将坑、塘淤泥清理完成后，下部采用原状土回填至土基高程-1m位置，回填表面大致推平后采用振动压路机封面，然后上部采用天然砂砾石直接回填至土基高程。其它地段将白色粘土或其它土质统一挖至土基-1m部位，然后采用天然砂砾石回填至土基高程，最后进行冲碾，冲碾20遍后检测结果如表三，其功效见表4。
图片3 冲击压路机
表3 30KJ冲碾质量检测情况
检测项目 检测
点数 最大值 最小值 标准
偏差 平均值 变异
系数 设计及
规范要求 结 论 备 注
压 实 度 12 98.6% 95.6% 1.095 96.7% ≥95% 符合要求 检测顶层下20cm
固体体积率 12 91.4% 84.2% 3.054 86.98% ≥83% 符合要求 检测至底部
地 基
承载力 5 308KPa 201KPa 51.4 246.6
KPa 0.21 ≥200 KPa 符合要求，
变异系数大 贯入土基高程下1.5m
地基反应
模 量 5 91.8MN/m3 61.3MN/m3 15.3 73.5MN
/m3 0.208 60MN/m3 符合要求，
变异系数大 土基面层
表4 30KJ冲击压路机功效
日 期 处理面积 碾压遍数 行驶速度 用 时 功 效 影响深度 能 量
2012年
2月26日 5000m2 20 12km/h 278分钟 18m2/分钟 3-5m 冲击力300t
柴油消耗 112.2kg
以上数据表明，采用30KJ冲击压路机压实效果好，效率高，经济性佳，地基承载力提升明显。由于没有充分掌握该设备性能和施工注意事项，导致检测结果变异系数大，仍存在地基不匀质问题。
3.检查效果
（1）质量效果
为了解改进后的质量效果，2012年3月3日小组成员王少勇采用DH-60小型挖掘机对当天施工区域进行挖坑检查，总计开挖3处，证明经过冲击碾压后的部分砂砾石骨料潜入了原状土中，形成了10-20cm泥结石结构，冲击力使土壤结构反生改变，微膨胀问题得到抑制，3月3日施工完成段检测结果如表五所示，通过表中检测数据可以看出，满足要求，且变异系数小，说明处理后的地基相对均质，达到了消除地基不均匀问题。
表5 跑道V135-V143的检测数据
试验项目 检测点数 最大值 最小值 平均值 标准
偏差 变异
系数 检测
部位 结 论
压 实 度 14 98.5% 97.1% 97.5% 0.67 检测顶层下20cm 符合
要求
固体体积率 14 89.6% 87.7% 88.7% 0.581 检测至底部 符合
要求
地基承载力 6 310 KPa 277 KPa 294.2 KPa 11.5 0.039 贯入土基高程下1.5m 符合要求，变异系数小
土基反应模量 6 85.6MN/m3 80.2MN/m3 82.7MN/m3 2.76 0.033 土基面层 符合要求，变异系数小
4.经济效益
（1）提高了功效，降低了成本。
表6 功效对比
施工工艺 碾压
遍数 处理总量（m2） 工效m2/min 时间 台班油耗 单价 备 注
min 元 元/m2
冲击碾压 20 10000 18 556 1660.29 0.19 碾压宽度1.8m，行驶速度12km/h
25 10000 14.4 694 1660.29 0.24
振动碾压 6 4000 5.83 686 930.08 0.33 碾压宽度2.15m，行驶速度1.5km/h
两种碾压工艺功效从上表中不难看出，冲击碾压效率是振动碾压效率的3倍左右，油耗仅是振动碾压的50%，同时解决了振动碾压所不能解决的质量问题。
（2）缩短了工期
相比计划采用振动碾压工期提前了30天，节约机械租赁费966000元。
表7 节约机械租赁费用一览表
机械名称 单位 数量 单价（元） 合价（元） 备注
挖掘机 台 6 36000 216000
推土机 台 4 30000 120000
自卸车 台 35 18000 630000
合计 966000
（3）减少了碾压费用
表8 减少碾压费用一览表
机械名称 单 位 数 量 单价（元） 合价（元） 备 注
振动压路机 m2 1607600 3.7 5948120
冲击压路机 m2 555810 5.8 3223698
价差 2724422
由表八可以看出，上述碾压费用共节约经费2724422元。
5.总结
综上所述，冲击碾压地基处理运用在机场大面积软基处理，达到了消除地基不均匀沉降，缩短了工期，节约了经费，是值得推广的一项施工方案。
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【文章编号】1006-2688（2013）06-0036-04