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[工程检测] 膨胀土山区机场建设中的岩土工程问题浅析

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    [LV.10]元古宙

    发表于 2015-5-16 07:58:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
    膨胀土山区机场建设中的岩土工程问题浅析
    对膨胀土山区机场建设中存在的岩土工程问题的一些看法。

    随着我国建设事业的迅猛发展,已不可避免地遇到很多膨胀土问题,由于膨胀土具有超固结性、多裂隙性、吸水显著膨胀软化、失水收缩开裂及反复变形等基本特性[4],使得其工程性质极差,与一般粘性土的工程性质大不相同,加之土体中裂隙杂乱分布,在膨胀土地区的建设中常有“逢堑必滑,有堤必塌”之说。膨胀土的这种破坏作用常具有多次反复性和长期潜在的危害性,常常给各类工程建设造成巨大的危害,被称为“工程中的癌症”。

    对高等级建(构)筑物来说,膨胀土不宜直接作为土基填料,另外,膨胀土地区工程建设引起的水土流失现象也相当严重。长期以来膨胀土引起的工程地质问题一直是全球性的难题。虽然各相关行业都对其进行了一定的研究,但对膨胀土边坡破坏的机理、加固措施以及处治技术的研究还不能满足工程的要求,亟待进行更深入的研究,积累更丰富的经验。机场跑道虽和公路有一定的相似之处,但仍有很大的区别,有些经验并不一定适用。在民航领域,相关的专门研究更加欠缺。结合膨胀土山区某机场工程,对可能存在的岩土工程问题说下自己的看法。

    该机场位于丘陵地带,地势起伏较大,地面高程介于315.0-410.0m之间,最大高差约95m。场区内有南北流向的2条冲沟横穿,还分布有三处小型堰塘。冲沟断面多呈“V”型或箱型,其中较宽的一条沟底宽约250m,沟深约60m。跑道中线附近切割深度10-20m,梁顶稍高,向两侧缓倾,呈浑圆状。地层主要由上更新统和中更新统冲洪积粉质粘土、粘土、碎石及第三系砂质泥岩组成,其中粉质粘土、粘土为膨胀土。

    初步分析,可能存在如下几个方面的问题:

    (1)膨胀土地基如何处理;

    (2)由挖方卸荷引起膨胀土地基的处理和高含水量膨胀土做为填料的填方体的地基处理技术;

    (3)机场高填方地基的稳定与变形(沉降与差异沉降);

    (4)高填方和深挖方边坡的稳定性。

    下面针对上述问题,谈一下自己的一些看法:

    (1)挖方区膨胀土地基处理

    场区存在大面积的膨胀土,虽然在现存自重应力下多为弱膨胀性,但挖方卸载后(最大挖方高度达45m),可能导致其膨胀性发生变化;挖方还势必导致土体暴露在大气中,含水量随天气变化波动增加,其胀缩性的危害加重。因此,挖方地段的膨胀土病害在高等级公路的建设中常被称作为“工程中的癌症”。针对本工程,如何对挖方段的膨胀土地基进行处理,哪种处理方案既经济又能达到较好的效果,是该工程要面临的问题之一。

    (2)膨胀土填筑材料及施工工艺

    由于膨胀土具有很高的粘聚性,当含水量较大时,一经施工机械搅动,将粘结成塑性很高的巨大团块,很难晾干。随着水分的散失,土块的可塑性降低,力学强度增大,使土块变硬,难于击碎、压实。如果直接用高含水量的膨胀土用作填方体填料,不仅增加施工难度,延长工期,而且质量难以保证,因为作为填筑材料的膨胀性粘性土具有干时收缩变坚硬、遇水又膨胀软化的特点,考虑到这种性质,压实效果及其控制标准的掌握就比较困难(密实度太高,孔隙比就小,则浸水膨胀强烈,反之则工后沉降较难控制且失水收缩大)。该地区降雨量较大,土的含水量较高,因此,采用哪种填料,是否要对填料进行改良,应用什么样的填筑施工方法,如何选择合理的工艺参数,在满足稳定和变形要求的前提下,简化施工程序,缩短工期,降低工程造价是该项目亟待解决的又一技术问题。

    (3)高填方体的变形及工后沉降量控制

    沉降和不均匀沉降在高填方工程中普遍存在,但一直没得到很好解决,该工程最大填方高达45m,荷载较大,而机场跑道对不均匀变形要求较高,加之不可避免的要使用膨胀土作为填料,大气湿度变化的影响如何考虑,采取哪些措施,能经济有效地降低总沉降量和工后沉降量,是该工程建设的另一核心技术难题。如何掌握高填方沉降规律,预测高填方工后沉降,为后续的工程决策提供依据,对于该工程具有十分重要的意义。

    (4)高边坡的稳定性

    根据勘察报告中的地形分析,参照该项目预可行性研究报告,该工程存在大量高边坡,包括高填方和深挖方边坡。挖方多位于膨胀土层内,开挖卸荷对边坡的稳定性会产生一定影响,膨胀土层开挖面长期暴露在大气中,其稳定性亦会产生不断变化,极易造成边坡失稳,这在该地区其他工程建设中也经常遇到。而对于填方来说,也存在边坡的整体稳定问题,土体抗剪强度指标的合理选择及膨胀性对边坡稳定的影响程度,填筑体边坡合理坡度的确定等问题,直接关系到工程的安全和造价。

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