虹桥机场东跑道基础二次注浆加固工程实施.docx

DOI: 10 3969 / j issn 1004 4655 2012 04 020虹桥机场东跑道基础二次注浆加固工程实施 贺 胜 中， 米 思 兴( 上海虹桥国际机场公司，上海 200335)摘要: 虹桥机场东跑道作为国内道面结构最复杂的跑道，首次在同一跑道下进行二次注浆。介绍了东跑道注浆加固工程主要设计施工方案、施工参数、检测方法、检测标准和注浆检测结果，并对实施过程中存在的问题提出了相应建议，可 供类似工程参考。关键词: 机场跑道; 基础加固;二次注浆; HWD 检测中图分类号:文献标志码:文章编号: 1004 4655( 2012) 04 0058 03V351 11B1项目概况虹桥机场东跑道为 4E 级，长 3 400 m，宽 57 6 m。明显的差异性。3) 当前基础总体强度偏低。本次改造东跑道基础 强度设计取值 50 MN / m3 。通过弯沉反演分析和类似工 程估算，有一半的测试区域基础强度 50 MN / m3 。因此，东跑道大修改造工程拟对跑道地基进行加 固处理后再实施道面加铺。2注浆目的与难点1) 注浆目的。根据跑道基础现状，注浆加固主要 实现以下目的。( 1) 提高道面基础的整体强度，尤 其 是 提 高 软 弱 区地基的强度和变形模量。( 2) 改善基础均匀性。( 3) 改善基础封水性能。2) 注浆难 点。本次注浆工程为国内首次对跑道 进行二次注浆，且在多层复合道面结构下注浆也没有先例，主要存在以下难点。( 1) 在跑道中部 28 m 已注浆区域，二次注浆是否 可注，高地下水位下注浆效果如何。( 2) 与其他机场注浆工程相比，混 凝 土 板 块 上有 25 cm厚的沥青加铺层，给施工安全带来挑战，因为浆液极易将沥青面层顶起破坏。( 3) 注浆工程作为地下隐蔽工程，应 控 制 施 工 质 量，选择好的检测方式并确定检测标准。( 4) 注浆期间机场正常运行，作业时间极其紧张，安全标准极高，施工工艺和施工组织要求高。东跑道自 1963 年开始，历经多次大的改扩建，分别于1991 年、1998 年、2005 年 进行了沥青加 铺，其 中1998 年改造工程对跑道中心线两侧各 14 4 m 范围的道面基础进行了水泥浆充填注浆加固，从而形成目前国内道面结构最复杂、层次最繁多的跑道。道面典型 结构见图 1。图 1 东跑道典型道面结构图( m)2010 年，虹桥机场公司对东跑道进行全面调查评 估，分析东跑道基础存在如下问题。1) 基础工程性质发生改变。建设时为 20 25 cm的块石基础，但通过探测，已达 32 56 cm，块石 嵌 入土基现象 非 常 严 重，块石基础已不能作为独立的结 构层。2) 当前基础均匀性较差。在面层结构相同的情 况下，东跑道不同位置的实测 HWD 弯沉值差异较大， 变异系数达到 16% 23% ，反映东跑道基础强度存在3注浆方案与实施1) 注浆范围。注浆平面范围为跑道中间 45 m，纵收稿日期: 2011 12 31第一作者简介: 贺胜中 ( 1973) ，男，高 级 工 程 师，主 要 从 事 机场建设和管理工作。向长度 3 200 m。注 浆 加 固深度为块石基础及其下 58贺胜中，米思兴: 虹桥机场东跑道基础二次注浆加固工程实施2012 年第 4 期20 cm。注浆总面积 142 142 m2 ，注浆孔 38 186 个。2) 注浆孔位布置。注浆孔布置避开 1998 年注浆孔，并按照各注浆孔扩散半径在 1 5 m 左右考虑。根据东跑道不同板块类型，孔位布置见图 2。3) 浆 液 设 计。通过试验段研究，1998 年 已 注 浆区域采用普通水泥浆液可注性很好，不需采用超细水泥 浆 液，浆 液 配 比 为 水 水 泥 外 加 剂=0 55 1 00 0 02，水泥为 PO425，外掺剂主要作 用 是减水和快凝。4) 实施时 间。注 浆 工 程 从 2011 年 6 月 15 日 到2011 年 9 月 9 日，期间航班延误、天气原因停工 19 d，共施工 67 d。由于虹桥机场东跑道不允许中断运行，因此注浆实施时间限制在凌晨 1: 00 8: 00。5) 施工流程。通过优化施工组织，确定注浆工程施工流程( 见图 3) 。6) 主要机械设备及工艺。注浆工程中所需的机 械设备及所用的工艺如下。( 1) 浆 液 制 备。浆 液 制 备 采 用 Z20 自 动 拌 浆 系 统，场外拌和站集中搅拌，用浆液运输车运输到现场。( 2) 动力及照明。现场照明和机械使用采用柴油 发电机组发电。钻机由空气压缩机提供动力。( 3) 钻 孔。 钻 孔 采 用气腿式风动凿岩 机，钻 头46 mm，不 带 水 钻 进，自制开孔器开 孔，钻 孔 深 度1 2 1 4 m，穿过块石基础。( 4) 注浆。注浆采用管底注浆，注浆泵配压力计 和浆液自动计量系统，注浆管采用自制注浆管带注浆塞。注浆流量设计要求为 8 12 L / min。图 2 注浆孔孔位布置图( m)图 3 基础注浆加固工艺流程( 5) 封孔。为确保飞行安全，所有钻孔当天封孔。单孔 注 浆 结 束 后，待孔内水和压力释放完，拔 出 注 浆芯管，灌入早强水泥浆，夯实至距道面 15 cm，再采用 冷拌沥青混合料封堵至道面表层，用 小 棒 击 实，要 求 与道面板平齐或略低于道面 2 3 mm。( 6) 监测。注浆时采用电子水准仪对注浆孔周边 道面标高进行实时监测，防止道面隆起破坏。( 7) 清理及应急。现场配备道路清扫车 1 辆供场 地清理用，人工配合。配压路机 1 辆用于注浆隆起段 道面碾压，叉车 1 辆用于钻孔卡钻时拔钻杆用。一旦 发生道面隆起事故，立即停止注浆，钻泄压孔，将浆液 压力 释 放，然后用压路机对隆起区域碾压，如 发 现 沥青面层出现裂缝，切除破坏区域进行紧急抢修确保白天正常通航。7) 施工顺序。在试验段和大规模施工过程中，对 不同注浆施工顺序进行了对比研究。( 1) 第 1 阶段采用由跑道中心线向两 侧 注 浆，由 于 基 础 可 注 性 好，单孔注浆量普遍较 大，部 分 达 到400 L后仍然可注入浆液，最大单孔注浆量达到 730 L。( 2) 第 2 阶段改由先对周边注浆加固 形 成 帷 幕，再对中间区域注浆，在靠近外围帷幕时，注 浆 量 大 幅度减 少，且极易发生注浆压力突然上升，沥 青 道 面 隆 起破坏现象。( 3) 大规模施工时采用由跑道中间向两 侧 注 浆，59贺胜中，米思兴: 虹桥机场东跑道基础二次注浆加固工程实施2012 年第 4 期分区、跳孔注浆，周边孔位采取单孔注浆量控制，从而既保证了 注 浆区域浆液有效注入，又控制了浆液超 注，同时降低了道面隆起风险。采用该注浆顺序后道 面隆起破坏情况大幅度减少。8) 停 注 标 准。注浆时选用道面隆起量、注 浆 压 力、注浆量 3 项指标作为停注标准。( 1) 道面隆起量作为主要控制指标，隆 起 量 控 制 在 1 5 mm，一旦监测发现隆起，立即停止注浆。( 2) 注浆压力作为辅助控制指标，不得 1 MPa。( 3) 注浆量作为参考控制指标，考 虑 到 基 础 可 注性好，浆液扩散半径大，设定单孔注浆量270 L。4 工程检测及注浆效果4 1 检测方法采用 HWD 重型落锤式弯沉仪和钻芯取样 2 种方 法对工程效果进行检测评价。在注浆前后分别 对 各 注浆区域进行抽样检测，通过对前后弯沉数据 对 比， 并与控制标准比较，判断注浆效果。表 2 注浆后弯沉值合格点及变异情况%2) 钻芯取样。在浆液达到 28 d 养护期后，对注浆区域进行全厚度钻芯取样，取样深度为 1 4 m，包括道面结构层和基础顶面注浆层位。共取样 28 个，基础层位普遍可见水泥浆液，水泥浆液充填在块石基础中。3) 注浆效果分析。从弯沉测试结果看，各区域总 体弯沉均有所减少，为 10% 30% ，说明通过注浆加固， 基础平均强度有所提高; 变异度系数也由 20% 下降到14% ，说明软弱区域得到加强，变异度降低。从钻芯取 样结果看，基础层普遍可见水泥浆液。因此注浆工程各 项检测指标符合设计标准，较好地实现了提高基础整体 强度、提高基础均匀性和封水性能的目的。5结语虹桥机场 东跑道作为国内道面 结构最复杂的跑 4 2检测标准注浆工程主要评价项目为基础强度、均匀性和封道，首次在基础二次注浆加固方面进行了探索，具 有以下经验可供类似工程借鉴。1) 跑道二次注浆的可行性。从施工过程来看，原 注浆区域可注性好，且注浆量大。推测原因为原注浆 加固体长期受飞机动荷载作用和地下水浸泡作用后 逐渐松散 并 泥 化。现有注浆加固被视为长期加 强 措 施，需考虑加固体随时间变化对工程的影响。2) 高地下水地基加固效果。通过抽样 HWD 弯沉 测试，弯沉值都有一定的降低，变异度系数有一 定 降 低，钻芯取样也能见到水泥加固体，证 实 了 注 浆 工 艺 可用于高水位条件下跑道基础加固。3) 道面隆起分析及措施。施 工 时 虽 然 采 取 低 压 力、慢流速注浆，但也多次发生沥青道面突然隆起破坏 现象。分析原因为浆液在地下遇到阻碍，浆液、水、气无 法从排气孔排出，浆液压力急剧上升，由混凝土道面板 缝渗入沥青下层，将表面沥青层顶起。施工时将施工顺 序调整为先中间再周边后，隆起现象有所减少，但仍然 时有发生，建议类似工程在注浆设备上安装限压装置或 自动泄压装置，保持低压力注浆，避免道面隆起破坏。4) HWD 检测方法的适应性。HWD 在 本 工 程 中 有效反映了加固效果，但也存在两方面局限性。一是D0 值受温度影响很大，温度修正系数的误差将影响结 果判断; 二是 HWD 如需定量反映地基强度值及强度 提高 程 度，需进行实测对比分析或参数反演分析，且准确度尚有待验证。水性能，研究确定评价标准见表 1。表 1 跑道注浆工程评价标准我国尚没有建立弯沉测试的评价标准，上述控制标准可用于判断同一区域强度变化程度是否达到设 计要 求，但 并 不 能 反映基础设计强度是否达到 50 MN / m3 ，因为按照设计基础强度确定的理论弯沉控 制值计算偏差极大，尚缺乏实践验证。检测成果及分析1) 弯沉检测。根据道面结构不同，将注浆区域分 为 5 个区域，检测结果见图 4 和表 2。4 3图 4 注浆前后弯沉值变化60评价项目评价指标评价标准基础均匀性弯沉值 D0 变异系数15%基础强度弯沉值 D0 ( 修正后) 或 D18080% 弯沉控制值基础封水性能钻芯取样表观性能可见注浆材料注: 弯沉控制值 = 注浆前弯沉值 荷载温度修正系数 基础强度提高 后计算弯沉值 / 基础强度提高前计算弯沉值注浆区域12345合格标准合格点占比85 780 282 797 597 480 0变异系数14 114 814 514 214 315 0ABSTRACTS( Suzhou Running water Co ，Ltd ，Suzhou 521002，China)Abstract: Different secondary water system modes are analyzed and researched in this paper According to the factors of technology and management，the water quality is not ideal by means of joint water supply of traditional supercharging equipment and high level pool ( trunk) and frequency control water supply and these water supply modes cannot take advantage of municipal pipeline network pressure resulting in energy waste Tank no negative pressure water supply can use water supply pipeline pressure network effectively and can save energy consumption，but the reliability of this mode is lower;box no negative pressure water supply can use pipelineand management mainly Applications of television sonar detection in pipeline maintenance detection are introduced and emphasized Exploration and practice on pipeline maintenance supervision are put forward andfinally， theeffectsofthesupervisionworksummarized in this paperareKey words:Shanghai;drainage pipeline;television sonar detection;maintenance supervisionOn Secondary Grouting StrengtheningProject of East Runway Foundation of Hongqiao International Airport HE Sheng zhong; 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