CN112127347A - 一种机场不停航区的地基结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机场不停航区的地基结构及施工方法，包括位于原地面以下的软土地基和设置于软土地基上端面的早期回填土层，软土地基在早期回填土作用下已完全固结或完成大部分固结，挖除部分早期回填土层，早期回填土层的开挖面以上由下至上依次设置软土地基土工格栅层、水下部分泡沫轻质土层、水上部分泡沫轻质土层、整体土工垫层和碎石垫层。本发明有效解决了不停航区施工中常规地基施工效率低下、施工质量不易控制和管线迁改工程量大等缺陷。因此，可大幅度降低不停航施工区内的施工难度，满足了实际工程的需求，实用性强。

Description

一种机场不停航区的地基结构及施工方法
技术领域
本发明涉及机场不停航区场地技术领域，特别是一种机场不停航区的地基结构及施工方法。
背景技术
《民用机场运行安全管理规定》(CCAR-140)中对机场不停航区施工进行了如下定义：不停航施工是指在机场不关闭或者部分时段关闭并按照航班计划接收和放行航空器的情况下，在飞行区内实施工程施工。机场不停航区施工存在很多的限制条件：如施工作业时间短、限制施工设备高度、场地适航恢复等。
目前，不停航区施工工程常规地基主要有换填(置换)地基，水泥土搅拌桩、旋喷桩、注浆加固等复合地基。上述地基均是考虑对软弱土层进行置换或加固，降低土体压缩性来减小沉降，并且存在各自的局限性。常规换填(置换)地基，通常是利用砂石等材料置换场地浅层软弱土层或不均匀土层，但对深层软土难以实现；旋喷桩、搅拌桩、注浆法因龄期强度、检测周期和不停航施工等原因工期漫长，且施工质量不易监控，可靠度低。此外，不停航区往往地下灯光、控制、消防、排水管线较多，管线保护和迁改工作量巨大。所以，上述这些常规的地基形式已难以满足不停航区施工快速、高效、安全和可靠的要求。
发明内容
本发明的目的是要解决现有常规地基在机场不停航施工中存在的效率低下、施工质量不易控制和管线迁改工程量大的问题，提供一种机场不停航区的地基结构及施工方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种机场不停航区的地基结构，包括位于原地面以下的软土地基和设置于软土地基上端面的早期回填土层，软土地基在早期回填土作用下已完全固结或完成大部分固结，挖除部分早期回填土层，所述早期回填土层的开挖面以上由下至上依次设置软土地基土工格栅层、水下部分泡沫轻质土层、水上部分泡沫轻质土层、整体土工垫层和碎石垫层，地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层，地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层。
优选地，所述软土地基的厚度为2-10m。
优选地，所述软土地基土工格栅层、水下部分泡沫轻质土层、水上部分泡沫轻质土层、整体土工垫层和碎石垫层的厚度之和为4-8m。
优选地，所述水下部分泡沫轻质土层与水上部分泡沫轻质土层的厚度之和为2-3m。
优选地，所述土工格栅层为由聚丙烯或聚乙烯制成的双向土工格栅，其抗拉强度范围为40kN/m-100kN/m。
优选地，所述整体土工垫层由200kN/m高强聚酯长丝经编土工格栅与200g/m2长丝针刺纺粘土工布采用缝制工艺复合而成。
优选地，所述碎石垫层采用级配碎石，最大粒径不大于20mm，碎石垫层的厚度为20cm-30cm，其回填压实后压实度不小于96％。
优选地，所述水下部分泡沫轻质土层的湿密度为990-1210kg/m3，28d无侧限抗压强度3.0MPa-3.5MPa，水上部分泡沫轻质土层的湿密度为720-880kg/m3，28d无侧限抗压强度为2.0-2.5MPa。
优选地，所述水下部分泡沫轻质土层与水上部分泡沫轻质土层分别在纵面上每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝间采用沥青木板填充。
另外，本发明还提供了一种机场不停航区的地基结构的施工方法，包括以下步骤：
1)确定换填厚度
根据沉降计算，预先确定水下部分泡沫轻质土层、水上部分泡沫轻质土层的换填厚度；
2)基槽开挖
按照地基交工标高和换填厚度确定早期回填土层的基槽开挖底标高，基槽开挖前采用钢板桩进行支护；开挖后对基槽底部进行清理，利用水泵抽排基槽中积水，然后铺设一层土工格栅层；
3)钢板桩覆盖
基槽顶部采用钢板桩进行覆盖，并预留孔洞，便于后续浇筑输送管道伸入基槽内进行浇筑施工；
4)制备泡沫轻质土
制备水下部分泡沫轻质土层和水上部分泡沫轻质土层；
5)浇筑
泡沫轻质土浇筑采用泵送浇筑方式：地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层；地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层；水下部分泡沫轻质土层与水上部分泡沫轻质土层分别在纵面上每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝间采用沥青木板填充；
浇注完水下部分泡沫轻质土层和水上部分泡沫轻质土层第二天撤掉坑顶覆盖的钢板桩，并对基坑进行回填，进行适航恢复；
6)碎石垫层铺设
当检测到水上部分泡沫轻质土层强度达到1.0MPa以上时，在水上部分泡沫轻质土层顶层铺设一层整体土工垫层，然后铺设碎石垫层，厚度为20～30cm，整体高强土工垫层铺设于浇筑后的水上部分泡沫轻质土层与碎石垫层之间；
7)回填
拔除钢板桩，运离现场，并对基坑进行回填，进行适航恢复
与现有技术相比，本发明采用换填泡沫轻质土的方法来减小机场不停航区地基附加应力，达到控制场地沉降的目的，有效解决了不停航区施工中常规地基施工效率低下、施工质量不易控制和管线迁改工程量大等缺陷；在实际施工中，泡沫轻质土采用泵送浇筑，施工设备移动快速、机架高度小，能够实现快进快出，施工方便可靠，满足机场不停航区限高要求，可显著缩短施工工期；对场地大部分管线无需进行迁改，管线迁改工程量小。
因此，本发明可大幅度降低不停航施工区内的施工难度，满足了实际工程的需求，实用性强。
附图说明
图1为原状地基结构的施工断面示意图。
图2为本发明一种机场不停航区的地基结构中泡沫轻质土施工步骤流程图。
图3为本发明一种机场不停航区的地基结构的施工断面示意图。
图4为本发明一种机场不停航区的地基结构的结构断面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示为原状地基结构，其包括软土地基和设置于软土地基上端面的早期回填土层。
如图3和图4所示，本实施针对图1的原状地基进行改造，具体提供一种机场不停航区的地基结构，包括位于原地面以下的软土地基和设置于软土地基上端面的早期回填土层，软土地基在早期回填土作用下已完全固结或完成大部分固结，挖除部分早期回填土层，所述早期回填土层的开挖面以上由下至上依次设置软土地基土工格栅层2、水下部分泡沫轻质土层3、水上部分泡沫轻质土层4、整体土工垫层8和碎石垫层9，地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层3，地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层4。
本实施例中，所述软土地基的厚度为2-10m，所述软土地基土工格栅层2、水下部分泡沫轻质土层3、水上部分泡沫轻质土层4、整体土工垫层8和碎石垫层9的厚度之和为4-8m。所述水下部分泡沫轻质土层3与水上部分泡沫轻质土层4的厚度之和为2-3m。
本实施例中，所述土工格栅层2为由聚丙烯或聚乙烯制成的双向土工格栅，其抗拉强度范围为40kN/m-100kN/m。
本实施例中，所述整体土工垫层8由200kN/m高强聚酯长丝经编土工格栅与200g/m2长丝针刺纺粘土工布采用缝制工艺复合而成。
本实施例中，所述碎石垫层9采用级配碎石，最大粒径不大于20mm，碎石垫层9的厚度为20cm-30cm，其回填压实后压实度不小于96％。
本实施例中，所述水下部分泡沫轻质土层3的湿密度为990-1210kg/m3，较佳地为1100kg/m3，28d无侧限抗压强度3.0MPa-3.5MPa，水上部分泡沫轻质土层4的湿密度为720-880kg/m3，较佳地为800kg/m3，28d无侧限抗压强度为2.0-2.5MPa。
本实施例中，所述水下部分泡沫轻质土层3与水上部分泡沫轻质土层4分别在纵面上每隔10m设置沉降缝(图中未画出，但其是本领域的常规操作)，缝宽2cm，缝间采用沥青木板(图中未画出，但其是本领域的常规操作)填充。
如图2所示，本实施例的机场不停航区的地基结构的施工方法包括以下步骤：
1)确定换填厚度
根据沉降计算，预先确定水下部分泡沫轻质土层3、水上部分泡沫轻质土层4的换填厚度；
2)基槽开挖
按照地基交工标高和换填厚度确定早期回填土层的基槽开挖底标高，基槽开挖前采用钢板桩1进行支护，基槽的尺寸宜为10m*10m，不易过大；开挖后对基槽底部进行清理，利用水泵抽排基槽中积水，然后铺设一层土工格栅层2；
3)钢板桩覆盖
基槽顶部采用钢板桩5进行覆盖，并预留孔洞，便于后续浇筑输送管道(送料管)6伸入基槽内进行浇筑施工；钢板桩覆盖的目的是便于适航恢复，施工中如遇紧情或者其他原因需撤场时，直接覆土便可恢复场地原状，大大缩短撤场时间。
4)制备泡沫轻质土
制备水下部分泡沫轻质土层3，每立方米的泡沫轻质土层3由682kg水泥、385kg水、14.7kg可塑剂与发泡剂混合发泡形成，该可塑剂的作用是增加泡沫轻质土的可塑性，避免其在水下产生离析。配置的水下部分泡沫轻质土层3湿密度控制在990-1210kg/m3。
制备水上部分泡沫轻质土层4，每立方米的水上部分泡沫轻质土层4由498kg水泥、274kg水与发泡剂混合发泡形成。配置的水上部分泡沫轻质土层4湿密度控制在720-880kg/m3。
5)浇筑
泡沫轻质土浇筑采用泵送浇筑方式。地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层3，水下部分泡沫轻质土层3浇筑时需掺入可塑剂，其作用是增加泡沫轻质土的可塑性，避免轻质土在水下条件下产生离析；地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层4；水下部分泡沫轻质土层3与水上部分泡沫轻质土层4分别在纵面上每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝间采用沥青木板填充。
浇注时应保持浇注口成水平状态，水平出料，浇筑输送管道(送料管)6应随着浇注高度利用钢丝绳7往上提拉，始终保持浇注管口于轻质土顶面成相切状。施工顺序分层浇注，从下往上，下层终凝后浇注上一层。当浇注到水上部分和水下部分交界设计标高时，需切换轻质土配合比，直至浇注至设计顶面标高。
6)碎石垫层铺设
浇注完水下部分泡沫轻质土层3与水上部分泡沫轻质土层4第二天即可撤掉坑顶覆盖的钢板桩5，当检测到水上部分泡沫轻质土层4强度达到1.0MPa以上时，泡沫轻质土顶层铺设一层整体土工垫层8，然后铺设级配碎石垫层9，厚度为20～30cm，整体高强土工垫层8铺设于浇筑后轻质土层4与碎石垫层9之间，以防碎石刺入轻质土，对表层轻质土造成破坏。
7)回填
拔除钢板桩1，并对基坑进行回填，进行适航恢复。
另外，施工前应根据设计要求进行泡沫轻质土配合比设计，试配试验时，应进行湿密度、流值和消泡试验，当流值满足要求、消泡试验确定的湿密度增加率满足要求时，应制取试件并进行养护，当消泡试验确定的湿密度增加率无法满足要求时，应调整发泡剂的稀释倍率或种类，或调整配合比组成材料的种类和用量，重新进行试配试验。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机场不停航区的地基结构，包括位于原地面以下的软土地基和设置于软土地基上端面的早期回填土层，软土地基在早期回填土作用下已完全固结或完成大部分固结，挖除部分早期回填土层，其特征在于：所述早期回填土层的开挖面以上由下至上依次设置软土地基土工格栅层(2)、水下部分泡沫轻质土层(3)、水上部分泡沫轻质土层(4)、整体土工垫层(8)和碎石垫层(9)，所述碎石垫层(9)的上端面与原地面位于同一平面，地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层(3)，地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层(4)。
2.根据权利要求1所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述软土地基的厚度为2-10m。
3.根据权利要求1或2所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述软土地基土工格栅层(2)、水下部分泡沫轻质土层(3)、水上部分泡沫轻质土层(4)、整体土工垫层(8)和碎石垫层(9)的厚度之和为4-8m。
4.根据权利要求3所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述水下部分泡沫轻质土层(3)与水上部分泡沫轻质土层(4)的厚度之和为2-3m。
5.根据权利要求1所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述土工格栅层(2)为由聚丙烯或聚乙烯制成的双向土工格栅，其抗拉强度范围为40kN/m-100kN/m。
6.根据权利要求3所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述整体土工垫层(8)由200kN/m高强聚酯长丝经编土工格栅与200g/m2长丝针刺纺粘土工布采用缝制工艺复合而成。
7.根据权利要求3所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述碎石垫层(9)采用级配碎石，最大粒径不大于20mm，碎石垫层(9)的厚度为20cm-30cm，其回填压实后压实度不小于96％。
8.根据权利要求3所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述水下部分泡沫轻质土层(3)的湿密度为990-1210kg/m3，28d无侧限抗压强度3.0MPa-3.5MPa，水上部分泡沫轻质土层(4)的湿密度为720-880kg/m3，28d无侧限抗压强度为2.0-2.5MPa。
9.根据权利要求3所述的机场不停航区的地基结构，其特征在于：所述水下部分泡沫轻质土层(3)与水上部分泡沫轻质土层(4)分别在纵面上每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝间采用沥青木板填充。
10.一种机场不停航区的地基结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定换填厚度
根据沉降计算，预先确定水下部分泡沫轻质土层(3)、水上部分泡沫轻质土层(4)的换填厚度；
2)基槽开挖
按照地基交工标高和换填厚度确定早期回填土层的基槽开挖底标高，基槽开挖前采用钢板桩(1)进行支护；开挖后对基槽底部进行清理，利用水泵抽排基槽中积水，然后铺设一层土工格栅层(2)；
3)钢板桩覆盖
基槽顶部采用钢板桩(5)进行覆盖，并预留孔洞，便于后续浇筑输送管道(6)伸入基槽内进行浇筑施工；
4)制备泡沫轻质土
制备水下部分泡沫轻质土层(3)和水上部分泡沫轻质土层(4)；
5)浇筑
泡沫轻质土浇筑采用泵送浇筑方式：地下水位以下浇筑水下部分泡沫轻质土层(3)；地下水位以上部分浇筑水上部分泡沫轻质土层(4)；水下部分泡沫轻质土层(3)与水上部分泡沫轻质土层(4)分别在纵面上每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝间采用沥青木板填充；
浇注完水下部分泡沫轻质土层(3)和水上部分泡沫轻质土层(4)第二天撤掉坑顶覆盖的钢板桩(5)，并对基坑进行回填，进行适航恢复；
6)碎石垫层铺设
当检测到水上部分泡沫轻质土层(4)强度达到1.0MPa以上时，在水上部分泡沫轻质土层(4)顶层铺设一层整体土工垫层(8)，然后铺设碎石垫层(9)，厚度为20～30cm，整体高强土工垫层(8)铺设于浇筑后的水上部分泡沫轻质土层(4)与碎石垫层(9)之间；
7)回填
拔除钢板桩(1)，运离现场，并对基坑进行回填，进行适航恢复。
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