由于地基偏软和潜在的排水问题,伦敦机场的一部分路面(包括跑道,车道等)发生沉降,部分地面板块的高低落差达到50毫米,Geobear独特的膨胀型地质聚合物技术为现今各种基建设施和地坪沉降提供了一种经济高效的解决方案,在不干扰机场日常运营的情况下抬升调平和加固机场的地基。

地面明显高低落差

图1:地面明显高低落差

一些路面的最大沉降量高达50毫米(见图1)。这些路面沉降可能会扰乱飞机着陆和起飞的滑行,因此,需要及时进行维护和修复。为了解决这个问题,市面上也就是传统方案,会使用以下两种技术,分别为:

  • 通过水泥灌浆板坯顶升技术。主要方法是在沉降区域,通过在地面混凝土板下方泵送水泥浆,将其抬升至所需位置。该技术的缺点是,需要泵送大量灌浆才能产生足够的提升压力。(一般来说,很难通过这种方式抬升地面,并且水泥材料的使用寿命偏短)此外,水泥灌浆需要相对较长的固化时间,因此会增加灌浆泄漏和堵塞附近排水设施的风险。
  • 重建混凝土地面。这需要对沉降的所有地面板块进行全部拆除重建,破坏性是最大的,并且成本高昂,无论是时间成本还是投入的预算,都是最大的。

 

 或者,使用膨胀性地质聚合物注入技术,能无干扰地将混凝土地板板提升至所需位置,同时加固地基强化下方薄弱土层。这种技术的优点是:

  根据地质聚合物类型的不同,材料最大可以膨胀到原来体积的40倍,与水泥基灌浆相比,更少的材料产生能提供甚至更大的提升力。图2显示了Geobear提供的三种不同地质聚合物在不同压力下的膨胀特性。

  由于地质聚合物的膨胀性,所需的注入量显著减少。与传统的水泥灌浆相比,使用地质聚合物仅产生其46%的碳排放(KLH,2018年之后)。

  快速固化,对日常运营干扰最小。地质聚合物需要几秒钟/分钟才能硬化。由于混凝土养护无需等待时间,工程完成后即可运输混凝土板。此外,快速硬化时间将降低影响附近排水资产的可能性。

  极少的噪音、振动、灰尘,无高温和起重操作等,不会产生危险。

  由于钻孔孔距小、产生的碎屑少、快速固化,易于清理现场,因此异物损坏(FOD)的可能性较低。

图2. 每个地面板块的沉降水平

图2. 每个地面板块的沉降水平

现场调查

 机场运营商划分出了四个主要沉降的区域,位于滑行道的不同位置。

 为了充分掌握沉降的严重程度以及排查出导致沉降的根本原因,业主指定了多项现场调查,包括沉降测量勘探,排水及地下设施调查。

 

这几个区域的路面都由许多板块组成,这些路面板块的沉降量和都不一样,从5毫米到50毫米不等,主要集中在路面板块的边缘,如图2所示。根据推测,大规模的沉降的根本原因是板块之间的密封条剥落(见图3),这导致水从剥落的间隙大量流入,再加上飞机巨大的滑行轮荷载,直接挤压地面导致地基遭到破坏。

 

图3. 地面板块间密封条剥离导致沉降高低差

图3. 地面板块间密封条剥离导致沉降高低差

设计需求与分析

 该项目的主要设计师Jacobs向Geobear提供了拟议解决方案的多项设计要求,主要在以下3方面:

  1.  抬升沉降地板至与其相邻板块平齐。
  2.  地质聚合物材料的抗压强度应大于1MPa。
  3.  地质聚合物材料的最低使用寿命应为25年。

 根据地质聚合物混合物的不同,地质聚合物的结构和功能特性可能会有很大差异。例如,高膨胀性地质聚合物在提升结构物时可能非常有效,但它们可能没有足够的强度来抵抗结构和动态荷载(即车轮荷载)。另一方面,低膨胀地质聚合物在提升结构物方面可能不是很有效,但具有优异的强度,能够抵抗结构和动态荷载。因此,有必要选择合适的地质聚合物类型,以便在抬升能力和强度之间实现最佳平衡,从而为客户提供最具成本效益的设计解决方案。

为此,Geobear研究了三种不同性质的地质聚合物的使用情况,并进行了系统分析,以比较它们的提升效率(1平米区域抬高1mm所需的地质聚合物的质量)、抗压强度(MPa)和设计寿命(在循环荷载下),最终,配制了最符合该项目的地质聚合物:提升效率为0.038,抗压强度为1.076,使用期达26年。

图4. 网格注入分布图

图4. 网格注入分布图

Geobear解决方案和施工

Geoebear团队配合业主为每个地板的注入点进行标记,如图4中所示。采用了1.5m的网格间距,将地质聚合物注入路面下方30mm处。

Geoebear施工人员在指定位置钻孔至所需深度,并装好带蘑菇型的安全扣的注入管,如图5左所示。完成钻孔和注入管安装后,将注射枪连接到注入管上,开始注射,如图5中所示。在注射过程中,使用了精密的激光液位监控,以确保将地面提升到所需的水平,如图5右所示。

地基加固施工流程

图5:地基加固施工流程

整个项目在10天内分7个夜班完成,总修复面积为392平方米,并没有发生安全事故。成功地将机场地板提升至所需水平,如图6所示。

图6:修复前后对比

图6:修复前后对比

结论

 本项目详细阐述英国最繁忙的机场,使用地质聚合物注入方案修复机场沉降地坪。通过稳健的工程分析,Geobear为业主定制开发并优化了修复方案,为客户提供最具成本效益的施工方案。该项目的成功,也进一步证明,Geobear独特的膨胀型地质聚合物技术为现今各种基建设施和地坪沉降提供了一种经济高效的解决方案,在不干扰机场日常运营的情况下抬升调平和加固机场的地基。

其他项目

Powered by