Research on Construction Techniques for Different Karst Forms in Airport Engineering
汪建国 WANG Jian-guo
（中铁北京工程局集团有限公司，北京100195）
（China Railway Beijing Engineering Bureau Group Co.，Ltd.，Beijing 100195，China）
摘要：本文针对落水洞，隐伏性溶洞半填充洞体和全填充洞体岩溶采取不同的处理措施，对不同岩溶形式进行工艺研究，采用强夯处理、回填混凝土、回填碎石并加设土工布等多种施工工艺形式，通过固体体积率、静载承载力、声波检测、动力触探（重型）等多种指标进行验证，证实本文采用的溶洞处理工艺对处理贵阳地区的各种岩溶具有良好的效果。
Abstract: In this paper, different treatment measures are taken for the falling water cave, the hidden cave half-filled cave and the fully-filled cave karst. The process research is carried out on different karst forms, using strong tamping, backfilling concrete, backfilling gravel and adding geotextile and other construction techniques, through solid volume rate, static load capacity, acoustic wave detection, dynamic penetration (heavy duty) and other indicators to verify that the karst treatment process used in this paper has good treatment effect of various karst forms in Guiyang area.
关键词：机场工程；高填方；落水洞；隐伏溶洞；强夯
Key words: airport engineering；high fill；falling water cave；hidden cave；dynamic compaction
中图分类号：P642.25 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）25-0169-02
0 引言
随着国内机场高速发展，客流量不断增大，机场建设高速发展，机场扩建成为各大枢纽机场的迫切工作，因扩建机场对区域的限制性。在我国西南贵州区域，地质存在大量岩溶地质，特别是落水洞、隐伏岩溶区域等不良地质。因此处理好落水洞、隐伏岩溶区域不良地质的地基处理工艺研究，对保证机场道面安全性、稳定性具有重要意义。
1 工程概况
贵阳龙洞堡机场，属于以山地、丘陵为主的丘原盆地地区。岩溶发育有以竖向发育为主，水平发育较少的特性。岩溶主要发育类型有漏斗型溶洞、偏垂直型落水洞、隐伏溶洞、被视作大溶洞的溶蚀裂隙带、溶槽溶沟。施工范围内分布有落水洞8处、岩溶漏斗3处，地下隐伏岩溶区域204处，溶洞顶板厚0.1-19.9m，溶洞高0.2-15.0m。大部分为填充溶洞，充填物为软塑-可塑状态红黏土及碎石，溶洞总体以全填充为主，半填充次之，无填充溶洞相对较少。
2 技术指标
2.1 岩溶洼地、漏斗、塌陷强夯指标
飞行区填方边坡稳定区、跑道影响区、航站楼区和工作区的道路区的岩、洼地、漏斗和塌陷，强夯后地基承载力特征值不小于180kPa，强夯垫层固体体积率不小于78%。
飞行区其他土面区和工作区的建筑区内的岩溶洼地、漏斗和塌陷，强夯后的复合地基承载力的特征值≥150kPa，强夯垫层固体体积率不小于75%。
2.2 落水洞处理进行施工过程控制
洞顶洞径周围采用强夯1000kN·m能级处理，锤底的静压力25～40kPa，控制标准为最后两击平均的夯沉量≤50mm。
2.3 隐伏溶洞处理检测
①清爆换填处理时，灌水法检测固体体积率，不小于83%。
②强夯时，飞行区填方边坡稳定区、跑道影响区、航站楼区和工作区的道路区强夯垫层的固体体积率≥78%。飞行区其他土面区和工作区的建筑区内强夯垫层的固体体积率≥5%。
③灌注砼处理时，砼取芯率不小于80%并无明显掉钻，重型动力触探N63.5不小于5击，波速测试无明显空洞。
3 岩溶处理工艺
3.1 岩溶洼地、漏斗、塌陷处理工艺
①岩溶洼地、漏斗、塌陷强夯处理，锤底静压力25～40kPa。点夯两遍，夯后推平，满夯一遍。
②反滤层设置。强夯完成后，洼地、漏斗、塌陷周界外延5m范围铺设一层土工格室并充填碎石，格室上铺设一层土工布，土工布上铺设0.2m厚的碎石保护层。保护层材料（含土工格室充填材料）为碎石，最大粒径应不大于50mm，含泥量不大于10%，保护层应碾压密实。
3.2 落水洞处理工艺
为确保落水洞地下排水及避免处理不当衍生地质灾害，应将洞口周边的松动的石块、草、树木等清理干净，同时扩大洞口直径，一般≥2.5m，后从下到上填筑由粗到细不同粒径的碎石进行填筑，形成反滤层。并在洞口周围采用强夯1000kN·m能级处理，锤底的静压力25～40kPa，洞径小于2.5m的落水洞，回填料最大粒径≤20cm，洞径大于2.5m的落水洞回填料最大粒径≤40cm。并在落水洞洞口的周围铺设一层向外延5m的土工布。为确保土工布不受损，在土工布上、下层各铺设一层厚0.2m的碎石保护层。
3.3 隐伏溶洞的处理工艺
3.3.1 飞行区填方边坡稳定区、跑道影响区、航站楼区和工作区的道路区隐伏溶洞的处理工艺
对顶板埋藏深度H≤2m的隐伏溶洞洞体，采用清爆换填法处理。首先将洞体上面覆盖的土方进行进行去除，后将洞顶坚固岩体采用爆破法破碎，清楚干净后，曾天填筑碎石后进行强夯，分层回填块碎石后，采用3000kN·m级强夯法进行处理。
对埋藏较浅（2<H≤8m）的隐伏溶洞洞体，应查明洞体顶板的厚度、洞的高度、直径及填充的不同情况，采取以下两种方式处理：①对未完全填充或没有填充的洞体，采用高压灌注低标号混凝土的处理方式。②对于完全充填的洞体，采用3000kN·m级强夯法进行处理。
对埋藏较深（H>8m）的隐伏溶洞洞体，主要采取以下两种方式处理：①对未完全填充或没有填充的洞体，采用高压灌注低标号混凝土的处理方式。②对于完全充填的洞体，采用4000kN·m级强夯法进行处理。
3.3.2 飞行区其他土面区和工作区的建筑区内的隐伏溶洞的处理工艺
对埋藏较浅（H≤8m）的隐伏溶洞洞体，主要采取以下两种方式处理：①对未完全填充或没有填充的洞体，采用高压灌注低标号混凝土的处理方式。②对于完全充填的洞体，采用2000kN·m级强夯法进行处理。
对埋藏较深（H>8m）的隐伏溶洞洞体，主要采取以下两种方式处理：①对未完全填充或没有填充的洞体，采用高压灌注低标号混凝土的处理方式。②对于完全充填的洞体，采用3000kN·m级强夯法进行处理。
4 效果检测评价
①岩溶漏斗、洼地、塌陷强夯后检测的固体体积率在85-89%之间，强夯后地基承载力特征值在260kPa左右，不小于180kPa，符合设计及施工规范要求。②落水洞溶洞的强夯处理及固体体积率符合设计及施工规范要求。③隐伏溶洞处理检测。飞行区道面影响区、填方边坡稳定影响区强夯垫层固体体积率检测值为84-87.8%，不小于78%，符合设计及施工规范要求。波速检测等效剪切波速Vse为217-223m/s左右，无明显空洞，填筑体波速测试分析结果满足施工图设计说明要求。
灌注砼处理，经过溶洞钻芯检测，取芯率达91-99%，大于设计要求砼取芯率不小于80%，并无明显掉钻；重型动力触探14击，实测承载力560kPa，满足设计承载力不下于350kPa要求；波速检测中等效剪切波速Vse为217-1183.7m/s，无明显空洞，填筑体波速测试分析结果满足施工图设计说明要求。
5 结束语
①岩溶区域处理好落水洞、隐伏岩溶区域不良地质以及对相应的地基处理进行研究，对飞行运行时机场的安全性、稳定性具有重要意义。
②针对高填方机场岩溶地区落水洞的处理，考虑排水同时不破坏生态平衡的原则，采用碎石填充-强夯-滤水土工布方法处理。该方法既保证了地下水畅通，避免了衍生地质灾害的发生，又确保了落水洞的密实性，同时很大程度上减少了地基处理的工后沉降值。
③对溶洞顶板埋藏深度H≤2m的洞体，采用清爆换填法进行处理。
④隐伏溶洞处理根据半填充和全填充不同情况，对未充填或半充填类型的洞体，溶洞周边围岩较硬，强夯处理不到溶洞内部，采用高压灌注低标号混凝土的处理方法。对于全部填充类型的隐伏溶洞，采用强夯法处理。
⑤飞行区填方边坡稳定区、跑道影响区、航站楼区和工作区的道路区与飞行区其他土面区和工作区的建筑区内处理方法相同，指标不同，对飞行区道面影响区、填方边坡稳定影响区、航站区和工作区道路区指标要求严格。
⑥对不同岩溶整体处理效果进行评价，通过对跑道区和滑行道区12个沉降观测点的沉降观测结果分析证明：工后沉降、工后差异沉降结果满足跑道在设计使用年限30年内工后沉降、工后差异沉降不宜大于0.2m、0.1%，滑行道在设计年限30年内工后沉降、工后差异沉降不宜大于0.3m、0.15%的要求，处理效果显著。
参考文献：
[1]尹利军，高晓波，赵洪岩.岩溶地质隧道施工处理措施探讨[J].工程勘察，2009，37（11）：48-50.
[2]黄晓波，周立新，周虎鑫，姜爽.机场高填方地基下流水式溶洞处理试验研究[J].工程勘察，2016，10：28-31.
[3]倪文祥.岩溶地区桩基钻孔施工控制技术探讨[J].价值工程，2019，38（18）：110-113. |
