昆明某机场场道特殊地基处理关键技术项目建议书

昆明新机场场道特殊地基处理关键技术研究PAGEPAGE10昆明机场场道特殊地基处理关键技术研究项目建议书项目名称：昆明机场场道特殊地基处理关键技术研究上海民航机场建设监理有限公司承担单位：起止年月：2006年10月～2008年2月：通信地址：邮政编码：联系电话：2007年1月26日订1立项背景和研究目标1.1项目背景新建昆明机场场地工程地质条件和水文地质条件复杂，大部分区域为岩溶区，石芽、石柱、石脊、溶沟、溶槽、溶洞及岩溶漏斗、落水洞、暗河等各种不良岩溶地质现象发育；而且基岩之上广泛分布有红粘土。对于机场场道工程而言，岩溶地基容易形成过量工后沉降和不均匀沉降，甚至造成场道结构物的塌陷、滑移等，如水泥混凝土板的沉陷、错台、板角断裂、结构裂缝，以及板底脱空、唧泥等，沥青混凝土道面的沉降、裂缝、松散、坑槽、泛油以及平整度急剧下降等。这些病害将严重影响道面的使用性能和运行安全。因此在昆明新机场的场道建设中，必须科学评价岩溶地基的影响，合理进行岩溶地基的处理，正确把握施工技术要求和质量控制。红粘土为典型高液塑限土，孔隙比大，含水量高，可压实性差，有一定的膨胀性，但同时又具有优良的抗渗性、较低的压缩性和较高的抗剪强度与承载力。一般而言，高液限粘土不能直接用于路基填筑；特殊情况下需要采用措施改善其性能。对于广泛分布红粘土的昆明新机场，需要依据科学的指标和标准，评价红粘土的路用性能；选取经济合理的技术，对红粘土进行改良，以满足场道工程的要求；采取先进的手段，完善施工质量控制技术。因此，对昆明新机场场道特殊地基处理关键技术开展研究十分必要，不仅支撑实体工程建设，确保工程质量，而且对于提高我国特殊地质条件下民用机场场道工程建设水平具有重要意义。1.2国内外研究现状国内外在机场场道地基设计中要求地基稳定，变形小；但另一方面，有关场道地基承载力与变形的研究重点主要是地基强度特征和变形规律，以及沉降变形对道面结构附加应力和使用性能的影响，而对地基强度、变形的评价技术、控制指标和标准并不十分明确，尤其是特殊地基。对于岩溶地基，由于岩溶洞穴和基岩覆土的复杂性，岩溶地基的承载力评价和变形分析是土木工程面临的重大技术难题；而在岩溶地基上建设大型机场，我国更是缺乏技术基础和工程经验。突出体现在：（1）岩溶环境对场道道面结构性能和服务性能的影响。（2）场道工程岩溶地基评价技术。（3）场道工程岩溶地基处理技术，包括地基承载力和变形的控制指标与标准、施工工艺与质量控制、特殊处理等。对于红粘土地基，其工程性质普遍不良，而且种类多、力学行为复杂，国内几种红粘土的基本物理、力学指标如表1。红粘土作为一种高液限土，分布于机场场道地基时，往往施工压实困难，处理难度大，且在工后易产生膨胀，从而严重影响道面的使用性能，也因此成为国内外道路与机场工程领域极其复杂的特殊路基问题。集中体现在：（1）红粘土地基对场道道面结构性能和服务性能的影响。（2）红粘土路用性能评价技术。（3）红粘土地基性能的改善（或改良）。（4）红粘土地基处理技术，涉及变形控制指标与标准、施工工艺与质量控制等。表1我国典型红粘土的物理力学指标母岩土层地区孔隙比液限塑性指数压缩指数变形指数石灰岩残积、残坡积红红粘土贵州0.80-2..2050-10027-460.10-0..607.5-30..0广西0.70-1..7038-920.08-0..40湖南永州0.8-1.22046-680.07冲洪积、坡洪积、洪积红粘土土贵州0.80-1..7030-900.20-0..286.0-20..0广西0.60-1..4038-80砂页岩残积、残坡积红粘土贵州、广西、云云南等0.80-2..1035-650.80-2..1020-80湖南益阳1.60-1..9658-7019-350.10-1..0514.8-288.8玄武岩残积、残坡积红色亚粘土广东雷州半岛南南部55.325.21.3148.514.2残积、残坡积红红粘土广东海南岛北部部1.0152.922.70.38残积、残坡积红红色压粘0.7542.014.10.43残积、残坡积红红粘土东南亚某地区1.2264.224.20.53残积、残坡积红红色亚粘1.2554.515.20.65花岗岩残积、残坡积红红粘土湖南长沙0.65-1..2852-9025-350.20-0..96广东深圳0.73-0..7968-9423-390.17-0..7516.7-599.9福建中南部0.61-1..6526-11517-500.05-0..6918.0-266.5国内外对机场岩溶地基研究的主要是岩溶洞穴勘察与处理，但在危险性评价和防治方面涉及不多，且过于笼统，缺乏可操作性；对红粘土地基的处治相对注重工后变形的控制，如砂砾垫层法、化学改良法、压力灌浆法、强夯法等。这些方法大多针对公路工程，涉及机场场道很少。在我国，兴义机场红粘土地基处理曾采用强夯法，处理效果良好。1.3研究目标1、掌握岩溶、红粘土等特殊地基的工程特性、对机场场道工程的影响，以及适用于机场场道工程的处理方法。2、提出场道工程岩溶地基、红粘土地基处理的技术工艺和施工质量控制技术。3、为岩溶地区机场场道工程建设提供理论依据和技术支持，并为相关技术规范的修编提供基础。2主要研究内容专题一、场道工程岩溶地基处理工程技术1、岩溶地基承载特性与稳定性评价技术2、岩溶地基处理的设计指标和标准3、岩溶地基处理的施工工艺4、岩溶地基处理技术的质量控制与检测专题二、场道工程红粘土地基处理工程技术1、红粘土地基路用性能评价与利用技术2、红粘土地基处理的设计指标和标准3、红粘土地基性能改良的方法和工艺4、红粘土地基处理技术的质量控制与检测3技术路线3.1总体技术路线1、场道工程岩溶地基处理工程技术岩溶地基的处理必须以岩溶地基的稳定性评价为基础，根据岩溶洞穴、基岩、覆盖层及地下水活动情况进行科学决策。对于岩溶地基处理的核心理念包括：①改善表层土体的剪切特性，提高地基土的抗剪特性和抗变形能力，满足道面设计要求；②减少浅层地基的不均匀性，控制不协调变形；③确定岩溶洞穴等特殊地基处理施工工艺遴选技术及快速检测方法。本专题依托昆明新机场地基处理试验工程进行。该试验工程对岩溶地基处理的主要技术有清爆挖除法、高压灌筑低标号混凝土＋袖阀注浆、袖阀注浆、换填法、强夯法等；并采用荷载试验、压实度试验、标贯试验、波速测试试验、芯样压缩试验检验地基处理工程效果。2、场道工程红粘土地基处理工程技术针对红粘土的特点，通过室内试验分析孔隙比、密度，含水量、液塑限、塑性指数等物理特性，以及压实性能、抗剪强度等工程特性；以此为基础，提出红粘土的路用性能，以及用于机场场道工程地基填筑的实用分类指标和适用条件。本专题依托昆明新机场地基处理试验工程进行。该工程采用碎石桩法、袖阀注浆法、强夯法对红粘土地基进行处理，采用单桩承载力、载荷试验、重型动力触探、钻孔取芯、芯压缩试验、波速测试、含水量、界限含水量对其处理效果进行检测。3.2技术流程图1技术流程图3.3调研1、新建昆明机场地基条件调研调研内容包括：（1）昆明新机场试验工程区域的地下水位深度、年平均温度、年降水量、年蒸发量；（2）第四系土层的组成特征及分布；包括非可溶性岩和可溶性岩的颜色、物理化学组成，厚度等；（3）试验区地表残坡积层、植被或耕地覆盖层情况，基岩岩性结构、基岩出露状况情况，碳酸盐岩分布区岩溶发育程度，基岩埋藏深度；（4）岩溶地表发育特征，岩溶漏斗位置、规模、发育情况；（5）岩溶地下发育特征，调查隐伏性溶洞位置、规模、顶板岩性及厚度情况。对于新建昆明机场试验区场地的调研拟采取实地考察及室内分析相结合的方式，并结合当地气象部门历史气象资料、机场建设勘查报告、设计文件等进行。2、国内外技术资料调研（1）岩溶地基研究；（2）红粘土地基研究。3.4室内外试验1、试验工程检测检测项目如表2所示。2、室内红粘土试验包括红粘土的基本特性，以及红粘土经不同措施改良（或改善）后路用性能的变化情况等。（1）红粘土物理力学性能试验。（2）砂砾改良红粘土抗裂性能试验。（3）石灰改良红粘土试验（4）粉煤灰改良红粘土试验（5）水泥改良红粘土试验（6）石灰粉煤灰改良红粘土试验表2试验区试验工程检测项目工序名称检测项目（★：：现场试验验，●：室内试验验）地基处理红粘土处冶碎石桩★单桩承载载力★载荷试验验★复合地基基载荷试验验★重型动力力触探袖阀注浆★标贯★钻孔取芯芯●芯压缩试试验★载荷试验验●抗压强度度★波速测试试强夯法●含水量●界限含水水量●密度●压缩试验验●剪切试验验★标贯★波速测试试★载荷试验验岩溶处冶隐伏岩溶清爆挖除法★载荷试验验★压实度高压灌注低标号号混凝土+袖阀注浆浆★标贯★波速测试试★芯样压缩缩试验★取芯袖阀注浆★标贯★钻孔取芯芯●芯样压缩缩试验★波速测试试★载荷试验验★抗压强度度岩溶漏斗换填法★压实度★载荷试验验强夯法●含水量●界限含水水量●密度●压缩试验验●剪切试验验★标贯★波速测试试★载荷试验验4计划进度总体进度计划2007.01~2008.12。具体进度将依据试验工程的进展另行制定。5研究人员名单研究人员名单如表3所示。表3研究人员名单姓名工作单位性别年龄专业职务(职称)分工项目负责人华东民航机场监监理公司男41机场工程高工总负责同济大学男41道路/机场教授技术负责项目参加人员同济大学男24道路/机场理论与数据分析析6项目研究费用匡算费用匡算如表4所示。表4研究费用匡算费用匡算科目金额(万元))仪器、设备购置置费7材料、燃动费8调研费4研究费6室外试（实）验验费18红粘土工程特性性及改良性性质试验16资料费3咨询费2鉴定费2其他合计667合作形式和合作单位意见上海华东民航机场建设监理有限公司负责项目的