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高填方机场岩土工程设计怎么做?

369 2020-07-28 13:16:42

一、基本概念

工程设计:是根据建设工程的要求,对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证,编制建设工程设计文件的活动。工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地创造工程产品构思和计划的过程,几乎涉及到人类活动的全部领域。

 

岩土工程设计:是在岩土工程勘察活动完成后,根据甲方的施工要求以及场地的地质、环境特征和岩土工程条件,所进行的桩基工程,地基工程,边坡工程,基坑工程等岩土工程施工范畴的方案设计与施工图设计。其主要内容如下:


(1)桩基工程:包含桩的设计,包括桩的类型、选型与布置;单桩群桩承载力计算、沉降计算、配筋、施工以及桩检测与验收等。

(2)地基工程:运用各种地基处理技术进行地基方案设计,包括换填法、预压法、振冲法、砂石桩法、强夯法和强夯置换法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、锚杆、静压桩、托换法等。

(3)边坡工程:包含边坡设计与防护,路坡设计,水利堤防设计,土石坝设计等。

(4)基坑工程:包含基坑工程、地下工程、地下水控制。包括挡土、支护、岩土体应力、应变原位测试、集水明排、截水与回灌等。

 

机场岩土工程设计:按照机场建设要求,对机场建设所涉及的岩土工程问题进行分析、论证,编制设计文件的活动。


二、高填方机场飞行区岩土工程设计

依据上述介绍的工程设计、岩土工程设计、机场岩土工程设计定义来分析高填方机场飞行区岩土工程设计内容。一般来讲,飞行区岩土工程不涉及桩基和基坑工程(大型枢纽机场除外,大型枢纽机场有捷运通道,横穿跑道或滑行道,存在桩基和基坑开挖情况,将在专门章节论述),主要岩土工程设计是:地基工程和边坡工程。道面影响区与地基工程相关,边坡稳定影响区既与边坡工程有关,还与地基工程有关。因此高填方机场岩土工程设计包括四大部分:原地基处理设计、填筑体处理设计、填挖交界面处理设计和坡面防护设计分述如下:


(1)原地基处理设计

依据高填方机场岩土工程设计分区及技术要求,道面影响区地基处理目标为消除或减少原地基和填筑体的沉降和不均匀沉降,使原土基和填筑体达到稳定、密实、均匀,以满足机场道面的功能性和结构性要求。边坡稳定影响区是为了提高原地基和填筑体强度(c、j),同时减少沉降与不均匀沉降,为坡脚挡土墙提供坚实基础,防止土体的侧向变形,从而保证高边坡稳定性。因此道面影响区和边坡稳定影响区是需要进行地基处理的。其他区可以不进行特殊处理。

 

①道面影响区和边坡稳定影响区岩土工程设计

原地基预处理:腐植土清理 、坑塘处理、台阶开挖和碾压平整。

原地基处理:对于一般碎石土、沙性土、粉土、粘土等采用强夯处理,或者复合地基处理方法。


②其他区岩土工程设计

原地基预处理:有机质清理、坑塘处理、台阶开挖和碾压平整。


③原地基防排水处理设计

由于高填方机场所处区域地形地貌复杂、沟谷纵横,岩土在地下水作用下,造成岩土软化,岩土强度降低,也会发生沉降。为增强排水,在基础中应设置盲沟,以利于排地下渗水。

防排水处理设计:主、支盲沟设计、泉眼处理设计。


④褥垫层处理设计

在高填方机场工程中,对于挖方后的岩石地基,由于岩石本身的节理、裂隙在温度应力的变化下易对上层道面产生反射裂缝,同时考虑调节填挖方地基强度和不均匀沉降的目的,对于挖方岩石地基需爆破超挖50cm,作为道面结构层下的褥垫层。


原地基处理设计图纸汇总表     表1

原地基处理设计图纸汇总表


(2)填筑体处理设计

填筑体设计,主要是填筑工艺、密实工艺处理设计:


①道面影响区设计:一般采用分层(厚度小于1m)堆填、推平,总厚度约4m,并采用强夯工艺处理(为了减少原地基沉降和不均匀沉降,原地基处理采用强夯方法,所以填筑体也采用强夯工法)。


②其他区:一般采用抛填工艺,推平,并采用强夯、冲击压实、碾压工法。


③填筑体施工不同工法搭接处理设计:通常搭接位置是施工薄弱环节,一般采用向下兼容方法。如:强夯工法和碾压工法搭接,需要强夯扩大1~2夯点(5~10m)。


④填筑体施工不同施工段落搭接处理设计:通常采用后施工的单位增加面积,向已完成填筑体过渡(3~5m)。


⑤填筑体内部防排水设计

填筑体内部的防排水主要是指由于地表大气降水引起下渗,而填料(砂泥页岩,且以泥页岩为主)的透水性相对较差,因此需要在填筑体内部设计防排水系统,保证填方边坡体的稳定。


填筑体处理设计图纸汇总表     表2

填筑体处理设计图纸汇总表


(3)填挖交界面搭接处理设计


填挖交界面搭接处理设计一般采用强夯兼容或土工格栅和土工格室进行处理设计。


填挖交界处理设计图纸汇总表     表3

填挖交界处理设计图纸汇总表


(4)坡面防护设计

①填方区坡面防护和坡脚挡土墙设计

一般填方边坡坡比是根据地基处理后土质物理力学指标,通过稳定验算确定,为了保证边坡稳定性,应进行马道、马道沟、坡脚挡土墙、坡面防护设计。坡比一般为1:2~1:2.5之间。拟采用防护类型有:土工格室、三维植被网、格构+三维植被网。

护脚挡土墙一般采用重力式或格宾挡土墙,高度不宜大于4m。


②挖方区坡面防护和坡脚挡土墙设计

一般挖方边坡是根据净空处理要求得出,通常坡比较缓(如飞行区等级4C机场,侧净空处理要求坡比为1:7,飞行区等级指标I为1和2的侧净空处理要求坡比1:5)。采用防护类型有:土工格室、三维植被网。

护脚挡土墙一般采用重力式或格宾挡土墙,高度不宜大于1m。


③坡面排水设计

为了避免坡面受冲刷,坡面应有组织排水。需设置坡顶截水沟(天沟)、马道沟和汇流下泄主沟等。下泄主沟设计应考虑减缓水流速度的工程措施。


坡面防护处理设计图纸汇总表     表4

坡面防护处理设计图纸汇总表


(5)道面影响区沉降监测、高边坡沉降和位移监测设计


沉降和位移监测图纸汇总表     表5

沉降和位移监测图纸汇总表


(6)岩土工程设计计算书

①道面影响区沉降计算书(地基处理前、后)、其他区沉降计算书。

②边坡稳定验算书。


三、结语

总之,高填方机场岩土工程设计的目标是技术上达到标准,经济上科学合理,资源合理配置,环境协调统一,真正做到技术、经济、资源和环境协调。


高填方机场岩土工程设计包括四大部分:原地基处理设计、填筑体处理设计、填挖交界面处理设计和坡面防护设计。其中道面影响区和边坡稳定影响区的原地基涉及沉降和稳定问题,必须加以重视。