建筑碎渣在虹桥机场扩建工程地基处理中的应用

1、建筑碎渣在虹桥机场扩建工程地基处理中的应用第31卷第9期Vol'31No.9建筑施工BUILDINGCONSTRUCTION建筑碎渣在虹桥机场扩建工程地基处理中的应用BuildingDebrisAppliedtoFoundationTreatmentinHongqiaoAirportExtensionProject口毛伟(I-海市建筑科学研究院(集团)有限公司200032)【摘要】为提高地基承载力,论述了建筑碎渣在虹桥机场扩建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,优化冲击碾压工艺,用"30cm厚建筑碎渣+40cm厚山皮石"超量替换"

2、;50cm厚山皮石垫层"的地基处理后承栽力满足了设计要求,其工艺是切实可行的,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.【关键词】建筑碎渣地基处理中击碾压承载力【中图分类号】TU753,文献标识码B【文章编号】10041001(2009)090758021工程概况上海虹桥国际机场扩建工程中,地基处理采用"高真空降水+50cm厚山皮石垫层+中击碾压"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40MN/m.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,50Cnl厚的山皮石硬壳层

3、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"(图1),面临着大规模民房等建筑物的拆除,机场及周边工地将产生大量建筑碎渣.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.因此,如何实现大规模低成本原地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,交通运输具有重要的现实意义.为

4、了实现这一目的,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.2地基处理垫层施工2.1建筑碎渣的质量标准【作者简介】毛伟(1967一),女,本科,工程师.联系地址:上海市徐汇区宛平南路75号(200032).【收稿日期】20090612?758?图1虹桥综合交通枢纽规划鸟瞰图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,骨料最大粒径,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

5、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粒径的量应大于总量的50%,不均匀系数Cu5,曲率系数Cc=O.53.0,不得含有生活垃圾,树根,淤泥和其他有机物杂质等.2_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

6、械时,其松铺厚度不宜超过37.5cm,当利用中击碾毛伟:建筑碎渣在虹桥机场扩建工程地基处理中的应用第9期压工艺时,其填筑厚度可以适当加大,但宜5Ocm.2.3冲击碾压工艺通过试验发现,建筑碎渣铺筑后采用中击碾压工艺进行压实具有较好的施工效果.中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中击碾压轮(其机械参数表应符合表1的要求),按照合适的行驶速度,通过不同的组合可以实现较好的压实效果,具体如下:中击碾压前,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

7、,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轮中碾,每轮5遍,先五边形5遍,后三边形2O遍,最后一轮5遍中击碾压按不超过1cm沉降值控制,如超过lcm,则应相应增加中击碾压遍数.中碾开始后,冲击能量由低逐渐过渡到高(现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,要求每次冲碾交接处横向搭接半轮距,纵向搭接l/6轮迹;每施工区段的长度不得小于100m,应尽可能采取多个相邻小区块成片中碾的办法;各标段,施工区块的交界处必须搭接1Om,以免产生漏中或能量达不到出现地基不均匀:此外,若冲碾过程中发现

8、"弹簧土"现象,应立即停止中碾,及时查找原因,处理后再行冲碾.表1冲击碾压机械参数表机型机重压实轮振幅频率行驶速度势能动能冲击力t重tCITI击/Skm/hkJkJLICP3(三边形)27122217121525200250LICP5(五边形)2410202.61215201302003工程质量检测3.1建筑碎渣垫层建筑碎渣垫层的质量检测项目包括高程,平整度和压实度.主要检测指标及要求见表2.表2主要检测指标及要求检测项目标准方法频率高程±20n1n1水准仪10mX10m平整度30mm3m直尺1点/1000m2干密度16kN/m灌砂法1占_/000m23.2&qu

9、ot;建筑碎渣+山皮石"整个垫层建筑碎渣垫层顶面覆山皮石,山皮石压实厚度不宜小于40cm.3.2.1检测项目"建筑碎渣+山皮石"整个垫层硬壳层的整体承载力,即检测地基反应模量.3.2.2主要检测指标及要求毒地基反应模量必须达到设计值40MN/m.,检测频率1点/5000m.3.2.3检测方法地基土的反应模量宜通过平板载荷试验来确定.试验装置采用堆载平台反力装置,加载装置用油压千斤顶,承载板用45层圆钢板,最下面的承载板(与地基土直接接触)用厚28mm,直径为750mm的圆钢板,上叠板(34块)用直径范围为450mm600mm,厚25mm3Omm的钢板.各级加载量用

10、油压千斤顶上的压力表控制,承载板的沉降量用百分表观测.在测点位置上开挖试验基坑,基坑宽为2.5m,长为2.54.5m,深度为O.55mO.90m,一般挖入试验目的层O.15O.5Om.在基坑中部放置承载板的位置用铲或刮刀铲至水平,以便平稳放置各试验的承载板.在已铲至水平的土基上将大承载板上从大到小叠置34块不同直径的厚钢板.各承载板的中心对齐.接着安置千斤顶(也要对心).设置基准桩和基准梁及百分表.安装完毕后,用15.4kN荷载预压12次,使承载板紧贴土基表面.卸载后调表对零,然后分级加载,每级加载后120min读取沉降值.加载分级为:0.0MPao.034MPa-0.069MPa-0.103

11、MPa+0.137MPa-*0.172MPa-+0.206MPa.3.2.4检测结果工程现场某一试验位置地基土反应模量试验结果如表3表3地基土反应模量试验结果序显示器读数单位压力百分表读数mm承栽板号(kN)P(MPa)12平均值下沉值L10.00001.0003.0002.0000.000215.2520.0341.1903.2302.2100.420330.7410.0691.3603.5902.4750.9504462200.1031.8503.9702.9101.820561.6980.1372.2804.35O3.3152.630677.1770.1722.6304.7703.7003.400792.6460.2063.0305.1204.0754.150试验结果Ko=63.03MN/m.,满足设计要求,即地基反应模量必须达到设计值: