建筑碎渣在虹桥机场西跑道工程地基处理工程中的应用.doc

建筑碎渣在虹桥机场西跑道工程地基处理工程中的应用文章编号:1007046X(2009)06002302:应用研究建筑碎渣在虹桥机场西跑道工程地基处理工程中的应用ApplicationofCrushedConstructionWasteinRunwayBasementTreatmentEngineeringofHongqiaoAirport唐咸燕,丁翔(上海市建筑科学研究院(集团)有限公司,上海200032)摘要:论述了建筑碎渣在虹桥机场扩建工程西跑道工程地基处理工程中的应用.结果表明:通过严格控制建筑碎渣的质量,优化施工工艺.用"30cm厚建筑碎渣+40cm厚山皮石"超量替换"50cm厚山皮石垫层"的地基处理工艺可达设计要求.关键词:建筑碎渣;地基处理;冲击碾压中图分类号:U416.16文献标识码:AAbstract:ThisarticlemainlypresentstheapplicationofcrushedconstructionwasteinwesternrunwaybasementengineeringofExtendedHongqiaoAirportProject.Theresultsshowthatitwasfeasibletoreplace50cmthickmountaintilesby30cmcrushedconstructionwasteplus40cmthickmountaintiles,ifstrictlycontroltheirqualityandoptimizerollingandimpactingprocess,andthisprocesscanbecomeagoodreferenceforsimilarfutureproJectsowingtoobviousbenefitsineconomyandenvironment.Keywords:crushedconstructionwaste;basementtreatment;rollingandimpacting0前言上海虹桥国际机场扩建工程西跑道系统工程地形地貌类型为滨海相.场地范围原为民宅,公司厂房以及汽车训练场,社会道路,农田和河浜.场地地势有一定起伏,地面标高一般在3.155.50m之间.整个场地内深度72.5m范围内的地基土主要由黏性土,粉土和砂土组成,属于晚更新世Q3期以来的滨海一河口,潜海,沼泽相,溺谷相沉积层.在深度3.506.00m范围内,为淤泥质黏性土层,具有含水量高,孔隙率大的特点,土质软弱,呈流塑状态,需要进行地基处理后方可进行上面层施工.地基处理总面积约为206万m,其中空侧站坪工程地基处理面积约为60万m,西跑道系统地基处理总面积约为146万m,它包括道面处理总面积约为99万m,道肩处理面积约为38万m,换填区即不停航施工区处理面积约为9万m.在虹桥国际机场扩建工程西跑道地基处理工艺中,地基处理采用"高真空降水+50cm厚山皮石垫层+冲击碾压"的地基处理工艺.但是试验段施工过程中,发现此种地基处理工艺较难达到设计要求,即地基反应模量K>40MNlm3.分析其原因,主要是由于软土层厚度较厚,降水后含水量仍然较高,50cm厚的山皮石硬壳层不足以抵抗相应的设计承载力.因此,要想提高地基垫层的承载力,必须增加硬壳层的厚度.包括虹桥机场扩建工程在内的上海虹桥综合交通枢纽工程,是占地近27km,包括机场,城际铁路,高速铁路,轨道交通,长途客运,市内公交等多种换乘方式于一体的交通"巨无霸",面临着大规模民房等建筑物的拆除,机场工地及周边建筑碎渣广泛分布.建筑碎渣的主要成分有碎砖,混凝土碎块,砂浆碎块和上述材料的细颗粒以及少量素土.预计在虹桥机场扩建工程部分就会有31.6万m以上的建筑碎渣产生.利用这些建筑碎渣对降低工程造价,机场附近的环境状保护,交通运输具有重的现实意义.工程参建各方通过试验,利用建筑碎渣超量替换部分山皮石以增加硬壳层的厚度,把"50cm厚山皮石垫层"换成"30cm厚建筑碎渣+40cm厚山皮石",取得了很好的效果.地基处理设计要求(1)地基反应模量:道面区K40MN/m,道肩区K>40MN/m;(2)垫层干密度:山皮石干密度19kN/m;(3)静力触探(垫层以下3m范围内):比贯入阻力当量值不小于1.5MPa;(4)标贯(垫层以下3m范围内):标贯击数当量值不小于6击.1地基处理垫层施工6/2009粉煤灰231.1建筑碎渣的质量标准山皮石是用作机场跑道地基处理垫层施工的常用材料,在工程应用时对其颗粒级配,集料最大粒径,含泥量等指标都有相应的规定.建筑碎渣的材料性能及其组成与山皮石有些类似,但是与山皮石相比,未经处理的建筑碎渣其材料质量随拆除的建(构)筑物的不同而波动较大.为了使在地基处理过程中使用的建筑碎渣具有较好的应用性能,必须对建筑碎渣进行适当的分选与破碎处理.其质量标准应达到如下要求:粒径不大于20cm,含泥量为10%30%,220cm粒径的质量应大于总质量的50%,不均匀系数CuI>5,曲率系数Cc=0.53.0,不得含有生活垃圾,树根,淤泥和其他有机物杂质等.1.2建筑碎渣的松铺厚度采用何种摊铺机械进行建筑碎渣的摊铺,其摊铺厚度和摊铺系数如何确定都是施工中需要解决的关键问题.通过试验段的铺筑,总结出了如下施工参数:利用建筑碎渣填筑时,应分层填筑并碾压,当利用20t振动压路机作为压实机械时,其松铺厚度不宜超过37.5cm,当利用冲击碾压工艺时,其填筑厚度可以适当加大,但宜50cm.此外,建筑碎渣垫层顶面应覆山皮石,山皮石压实厚度40cm.1.3冲击碾压工艺通过试验发现,建筑碎渣铺筑后采用冲击碾压工艺进行压实具有较好的施工效果.冲击碾压技术是一种新型的压实技术,其基本工作原理是用拖车牵引非圆形的碾压轮来输送能量,达到压实土基及填料的目的.建筑碎渣超量替换山皮石后,采用三边形和五边形的两种冲击碾压轮(其机械参数表应符合表l的要求),按照合适的形驶速度,通过不同的组合可以实现较好的压实效果,具体如下:表1冲击碾压机械参数机型机重压实轮重振幅频率行驶速度势能动能冲击力/t/t/cm击/秒/(kin.h.)/kJ/kJ/tLICP3(三边形)2712221,7121525200250LICP5(五边形)24102O2.612l520130200(1)冲击碾压前,应采用振动压路机静压12遍,并在工作区内按规定布设高程检测点和沉降观测点,冲击碾压最佳行驶速度控制在1215km/h,冲击遍数至少为25遍,应分5轮冲碾,每轮5遍,先五边形5遍,后三边形20遍,最后一轮5遍冲击碾压按不超过1cm沉降值控制,如超过1cm,则应相应增加冲击碾压遍数.(2)冲碾开始后,冲击能量由低逐渐过渡到高(现24COALAsH6/2009场要求行走速度由慢到快),冲碾过程中不得有急停,急转;转弯时严格按照设计转弯半径5.4m控制,为减少冲碾过程中产生死角,冲碾搭接要求每次冲碾交接处横向搭接半轮距,纵向搭接1/6轮迹进行;每施工区段的长度lOOm,应尽可能采取多个相邻小区块成片冲碾的办法;各标段,施工区块的交界处搭接必须搭接1Om,以免产生漏冲或能量达不到出现地基不均匀;此外,若冲碾过程中发现"弹簧土"现象,应立即停止冲碾,及时查找原因,处理后再行冲碾.2工程质量检测建筑碎渣垫层的质量检测项目包括高程,平整度和压实度,而且工程应用质量整体效果的评价指标则是"建筑碎渣+山皮石"整个垫层硬壳层的整体承载力,即地基反应模量必须达到设计值:K>40MN/m.其主要检测指标及要求如表2.表2主要检测指标及要求通过现场实际检测表明,采用"30cm厚建筑碎渣+40cm厚山皮石"超量替换"50cm厚山皮石"的地基处理工艺,其各项检测指标均达到设计要求.3经济效益分析虹桥国际机场扩建工程飞行区场内可利用的建筑碎渣数量约有31.6万m,地基处理工程所需建筑碎渣数量约为79.2万m,经对因利用建筑碎渣而产生的工程费用比较分析,估算需要增加施工成本约1537万元(包括因利用建筑碎渣而导致场内土有富余,需要外运而产生的费用784.08万元),但从整个枢纽工程角度考虑,可减少建筑碎渣外运量79.2万m和山皮石购买量26.4万m,若建筑碎渣外运和山皮石分别按按20元/m和40元/m的综合单价估算,可分别节省投资约1584万和1056万.4结论通过严格控制建筑碎渣的质量,优化冲击碾压工艺,用"30cm厚建筑碎渣+40cm厚山皮石"超量替换"50cm厚山皮石垫层"的地基处理工艺是切实可行的,并具有显着的经济效益和环保效益,对后续类似的工程应用具有较大的借鉴意义.收稿日期:2009年7月13日