【民航实务】高永志 课程精讲班教案 11-第2章-2.2-飞行区岩土工程（五）

2.2飞行区岩土工程2.2.5岩土工程排水飞行区场地应做好原地基排水、填筑体内部排水、坡面排水和临时排水等工程。地下水应做好原地基排水，以疏为主，确保排水畅通；可设盲沟、截水沟或涵洞将地下水引至场外。填筑体内宜根据填料情况设置水平排水层，填方边坡稳定影响区应设置填筑体内部排水系统，并与坡面排水相衔接。填料透水性较好时可不设填筑体内部排水系统。坡面排水应包括截水沟、排水沟、跌水和急流槽等，并结合地形、原有水系和机场排水系统合理布设，防止出现堵塞、漫溢、渗漏、淤积、冲刷和冻结等现象。场地平整施工阶段应做好临时排水，满足地下水、地表水等的排放要求，有条件时应结合机场的永久性排水设施设置。高寒地区机场应采取措施防止涎流冰。1.岩土工程排水一般规定（1）排水系统的布置应充分利用有利地形和自然水系，并结合机场排水系统，全面规划，合理布置，防止冲刷农田、鱼塘和村庄等（2）排水设计应注意环境保护，防止水土流失（3）对水文地质条件复杂的地区，应进行专项研究。（4）排水设施结构形式应根据当地建筑材料的来源、上部荷载以及专项研究成果综合确定。（5）施工过程中应做好临时排水，满足地下水、地表水和坡面水等的排放要求。有条件时应结合机场的永久性排水设施设置。2.原地基排水（1）原地基排水应确保原有水系排水畅通，对地表有积水或泉水露头处，应设盲沟、截水沟或涵洞引至场外。原地基存在泉眼、原地面水系因填筑被改变时，应设置原地基排水设施。（2）排水设施应有充分的排水能力，原地基排水量小时，可采用盲沟、排水管、网状排水带等形式；原地基排水量大时，可采用水平排水层和管涵等形式。排水设施应满足反滤要求。（3）盲沟、排水管、网状排水带、水平排水层、管涵的设置应符合《民用机场高填方工程技术规范》MH/T5035-2017的要求3.填筑体排水（1）填筑体内宜根据填料情况设置盲沟、水平排水层和管涵等排水设施，并与坡面排水相衔接。填筑A类填料时可不设内部排水。（2）应根据填筑体内水的来源确定排水设施的位置，对地表大气降水的下渗水，应在填筑体上部设置排水设施；对填筑体内可能壅高的地下水，应在填筑体内设置排水设施。寒冷地区的排水体出口，应采取防冻措施。（3）填筑体排水设施应符合反滤要求。（4）填筑体排水形式应结合排水量、材料来源等情况，经技术经济比较确定，并应符合下列要求：①.排水层的厚度应满足排水要求，厚度不宜小于一层填筑碾压层厚，排水层最小厚度应满足反滤层最小厚度的要求。②.当缺乏砂、卵石、砾石、碎石或排水量很大时，可采用塑丝排水笼或塑料排水管周围应设反滤层。4.边坡排水（1）边坡排水系统的平面布置应根据地形地貌、水文及边坡填筑设计等条件，与填筑体排水及场外排水相互结合，在坡顶、坡面、坡脚等部位设置截水、集水和排水设施，将水引至场外排水系统。（2）坡面排水设施可采用竖向和横向排水沟，并应采取防止冲刷、渗漏等加固措施。其末端应设置消能、沉淀等设施，避免集中水流对地表的冲蚀，并应符合下列规定：①.竖向可每30~50m设置一道排水沟，沟底可设置跌水台阶，边坡底部出水口可设置消力池。②.马道内侧设截水沟，竖向排水沟与截水沟在马道衔接。（3）边坡坡脚排水沟的出水口应结合地形设置，将水排引至场外排水设施。（4）边坡排水系统中截水、集水、排水等各种沟体的断面尺寸和纵向坡度应根据边坡高度、汇水面积、地形等因素，经水力计算确定，并应符合下列规定：①.排水沟纵坡坡度的设计，应使沟内水流的流速不超过排水沟的最大允许流速，否则应对沟壁采取防冲刷措施。②.坡顶、坡脚排水沟底纵坡坡度应≥0.1%，马道排水沟底纵坡坡度应≥0.5%。（5）坡顶汇水宜排入场内或场外排水系统，不宜通过边坡排水。（6）边坡排水结构可采用砌石结构、混凝土结构等，寒冷地区宜采用混凝土结构并满足抗冻要求。2.2.6监测及动态控制1.岩土工程的监测内容机场岩土工程应对原地基、填筑体、边坡区、道面进行施工期和工后期的监测，一般包括原地基沉降、填筑体分层沉降和表面沉降、边坡的表面位移和内部位移、支护结构位移和应力、道面表面沉降、孔隙水压力和地下水位等。监测内容可根据不同阶段工程特点适当调整，监测点的布设、监测仪器元件的安装埋设、监测的周期和频率，可根据不同阶段的监测方案执行。软土地基工程监测项目参照表2.2-13，高填方工程监测项目参照表2.2-14。2.岩土工程的监测要求地基变形监测和边坡监测应符合《民用机场勘测规范》MH/T5025-2011的相关规定，挖方边坡和支护结构监测应符合《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013的相关规定。施工期测点周围应设置明显标志并进行编号，监测期间应保护测点，重要部位监测点应加密。监测数据记录应注明监测日期和时间、天气，施工期监测尚应记录填筑高度、填料情况、填筑方法、测点布置和保护状况等。遇变形速率增大、暴雨、地震及其他意外情况，应立即监测并加密监测频率。3.岩土工程的监测分析应收集勘察、设计、施工、检测等资料，包括地基土类型、地基处理方法、填料类型、填筑方法等，并建立分析模型。岩土工程监测数据用于预测工后沉降和工后差异沉降，综合评价边坡的稳定性。监测数据的分析方法主要包括：（1）利用原地基的监测数据可以绘制原地基沉降量时程曲线，计算原地基的固结度和沉降速率。（2）利用填筑体监测数据可以绘制各类填料分层压缩时程曲线、计算各分层填料压缩完成情况和沉降速率，通过拟合法、灰色系统理论法、人工神经网络法、遗传算法等方法对填筑体进行沉降预测。（3）利用表面沉降监测数据可以绘制表面沉降时程曲线、沉降等值线，计算地表总沉降量、沉降速率，对工后沉降和工后差异沉降进行预测。（4）通过边坡监测数据可以掌握边坡表面及内部位移变化情况，根据边坡位移情况评价边坡稳定性。（5）通过支护结构监测数据可以掌握支护结构的位移情况，结合填筑情况，评价支护结构的稳定性。（6）利用道面沉降监测数据可以绘制道面沉降时程曲线、沉降等值线，计算道面总沉降量、沉降速率，对工后沉降和工后差异沉降进行评价。（7）利用地下水位监测数据可以掌握地下水位变化情况，预测地下水位的变化及对原地基和填筑体的影响。（8）通过孔隙水监测数据可以掌握孔隙水压力变化情况，预测孔隙水压力的变化及对原地基的影响。4.岩土工程的动态控制监测数据突变时应进行复测、分析原因并采取相应措施。边坡变形速率或支挡结构内力异常时应提出预警并制定控制预案。沉降监测的重要目的之一是确定道面铺设起始时间，该时间是以设计要求允许的工后沉降为控制指标来确定的，工后沉降需要通过沉降监测数据来预测。确定变形稳定周期是一个时间离散化问题，周期长短主要取决于变形值的大小和速率，通过对沉降监测数据进行分析，建立沉降与时间的关系曲线，根据工后沉降标准，反算沉降速率，从而确定沉降稳定控制标准。采用沉降速率来判定沉降是否稳定（即工后沉降是否满足设计要求）对工程更为方便，而沉降稳定的判别标准需要结合监测数据分析进行专项研究。预测的填筑体表面工后沉降或工后差异沉降不满足设计要求时，应延长自重沉降期，或采取加快沉降稳定的措施，并继续进行沉降监测。加快沉降稳定的措施包括堆载预压、强夯、冲击碾压等，堆载预压附加应力作用范围内的填筑体压缩会加快，堆载的荷载较大时，可以加快下部填筑体沉降，强夯可以加快填筑体上部沉降，影响深度和强夯能级有关，强夯能级越大影响深度越大，冲击碾压可以加快填筑体浅部沉降，强夯冲击碾压后可在道基浅部形成强度和刚度相对较大的硬壳层，增大应力扩散角。12.1.2施工过程中的质量控制重点及检测要求1.民航机场场道工程质量检查与检验1）土基施工质量控制重点与检测要求（1）施工质量控制重点：土基密实度是土石方施工重点质量控制内容，为了保障土基密实度达到相关施工技术规范要求，主要应从以下方面采取措施：①控制土壤的含水量，碾压前应尽量使实际含水量接近最佳含水量；②合理确定松铺土的碾压厚度；③针对土壤及各类碾压设备的特点，合理选择碾压设备。（2）施工质量检查程序：土基工程施工质量控制项目有压实度、高程、平整度和宽度。土基区的质量检测程序见图12.1-1。（3）施工质量控制要求：道面影响区土石方压实度应符合设计要求且不低于表12.1-1的规定。为保证施工质量，应按规定检查土基的压实度、土基顶面高程和平整度，填土施工质量应符合表12.1-2的规定。【背景资料】【2022A1-2】某机场飞行区扩建，甲施工单位承接土石方及道面工程，土石方工作面分为ABC三个区域。（2）B区为填方区，最大高度为25m；土面区质量检测项目见表1，填方施工历时一个月完成并通过了分部验收，甲施工单位随即开始道面结构施工；土面区质量检测项目表。升降带土面区检测项目检测频率检测方法高程a水准仪b每层2000㎡测一点3m直尺问题：2.请填写表1中a，b代表的内容。答案：a-按20m×20m方格网频率检查；b-平整度。补充知识：压实度评定附录B压实度评定【MH5007-2017】B.0.1土方、基层、底基层及垫层标准密度的击实标准应符合设计要求，可采用环刀法、灌砂法、蜡封法等方法；沥青混凝土面层（包括上面层、中面层和下面层）压实度的标准密度以马歇尔稳定度击实成型标准为准。B.0.3当压实度小于K0（设计规定值）的测点数不超过总测点数的5%、且任一测点压实度均不小于极值时，压实度评定为合格。极值取值如下：1.对于土面区土方，极值为K0-2%；2.对于沥青混凝土面层、基层、底基层、垫层、飞行区道面影响区及填方边坡稳定影响区的土方工程，极值为K0-1%。【条文说明】本标准取消了原标准压实度使用数理统计的方法，采用以合格率、极值双重标准进行质量检验评定。原因如下：首先，现场测点经常存在小批量的数据，导致数理统计方法并不适用；其次，采用95%的合格标准，当单批次测点总数在小于20个时，则不允许有任何一个点不满足要求，相当于点点满足设计，也符合目前现场小批量检测的执行实际；再次，相对于数理统计而言，合格率标准更为直接和简单，操作起来也更为方便。【1/20=5％】【2020A1-1】【背景资料】【2020A1-1】我国某新建支线机场飞行区指标为4D，跑道和机坪设计结构为：水泥混凝土面层、水泥稳定碎石基层，面层与基层间未设置隔离层。经过公开招标，A施工单位中标跑道工程标段，B施工单位中标机坪工程标段。A单位对跑道道基顶面土基进行分项工程验收，其中，道基顶面土基压实度检测结果见表1-1……问题：1.依据表1-1所列检测数据，评定压实度是否合格？说明理由。答案：评定合格，理由如下：依据《民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范》，本标段22个检测点中，有一个不合格点（压实度为97.3%）小于98%；合格率=21/22×100%=95.45%，依据《民用机场飞行区场道工程质量评定标准》规定，保证项目合格率应不小于95%，95.45%＞95%，且压实度实测值均大于97%（极限），应评定为合格。问题：2.若快速确定土基压实度，在获取土的实际干密度之前，A单位必须完成土的哪项试验检测工作？说明理由。答案：A单位必须提前检测土的最大干密度。理由如下：依据压实度计算公式：压实度=（土的实际干密度/土的最大干密度）×100%，确定土基压实度时需要检测土的最大干密度。鉴于土的压实度检测时效性及最大干密度复杂性，若要随时确定土的压实度必须提前检测土的最大干密度，这是快速确定土压实度的基本条件。重型击实试验用到设备：天平，烘箱，干燥箱，环刀，直尺，击实仪击实试验的参数：锤的质量、落高、试桶容积、层数、每层击数、击实功。击实试验的方法步骤（1）将扰动土样分层装入击实筒中，每铺一层后均用击锤按规定的落距和击数锤击土样，最后被压实的土样充满击实筒。（2）由击实筒的体积和筒内被压实土的总重计算出湿密度，并可计算出干密度：干密度=湿密度/（1+含水量）（3）由一组几个不同含水量的同一种土样分别按上述方法试验，绘制击实曲线。（4）曲线的最高点对应干密度为最大干密度，用试件干密度除以最大干密度可得到密（压）实度。以灌砂法为例：【2011A3-1】节选某机场道面结构层设计为：底基层采用10%的石灰土，厚度18cm……（2）试验室提供的石灰土重击实试验曲线如下图所示：问题：1.计算施工必须达到的干密度，写出含水量控制范围。答案：①石灰土击实试验曲线显示，其最大密度ρdmax=1.89g/cmm³，施工必须达到的干密度为1.89×0.98=1.85g/cm³；②在击实试验曲线上所对应的含水量范围为14.1%（在14%~14.5%之间均可）~18.2%（在18%~18.5%之间均可）。【背景资料】【2014A1-1】某施工单位承担了图1所示的某机场（飞行区指标为4E）除冰坪基、基层及水泥混凝上面层的施工任务。工程于2012年4月1日开工，12月20日竣工，部分工程资料如下土基属湿陷性黄土，为消除其湿陷性，进行了强夯处理。施工单位在距平行滑行道边缘5m处开挖宽5m、深4m的沟，待其他区域强夯结束后，对其进行了回填碾压。竣工