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圖1:地面明顯高低落差
一些路面的最大沉降量高達(dá)50毫米(見(jiàn)圖1)。這些路面沉降可能會(huì)擾亂飛機(jī)著陸和起飛的滑行,因此,需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,市面上也就是傳統(tǒng)方案,會(huì)使用以下兩種技術(shù),分別為:
通過(guò)水泥灌漿板坯頂升技術(shù)。主要方法是在沉降區(qū)域,通過(guò)在地面混凝土板下方泵送水泥漿,將其抬升至所需位置。該技術(shù)的缺點(diǎn)是,需要泵送大量灌漿才能產(chǎn)生足夠的提升壓力。(一般來(lái)說(shuō),很難通過(guò)這種方式抬升地面,并且水泥材料的使用壽命偏短)此外,水泥灌漿需要相對(duì)較長(zhǎng)的固化時(shí)間,因此會(huì)增加灌漿泄漏和堵塞附近排水設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)。
重建混凝土地面。這需要對(duì)沉降的所有地面板塊進(jìn)行全部拆除重建,破壞性是最大的,并且成本高昂,無(wú)論是時(shí)間成本還是投入的預(yù)算,都是最大的。
圖2. 每個(gè)地面板塊的沉降水平
或者,使用膨脹性地質(zhì)聚合物注入技術(shù),能無(wú)干擾地將混凝土地板板提升至所需位置,同時(shí)加固地基強(qiáng)化下方薄弱土層。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
根據(jù)地質(zhì)聚合物類(lèi)型的不同,材料最大可以膨脹到原來(lái)體積的40倍,與水泥基灌漿相比,更少的材料產(chǎn)生能提供甚至更大的提升力。圖2顯示了Geobear提供的三種不同地質(zhì)聚合物在不同壓力下的膨脹特性。
由于地質(zhì)聚合物的膨脹性,所需的注入量顯著減少。與傳統(tǒng)的水泥灌漿相比,使用地質(zhì)聚合物僅產(chǎn)生其46%的碳排放(KLH,2018年之后)。
快速固化,對(duì)日常運(yùn)營(yíng)干擾最小。地質(zhì)聚合物需要幾秒鐘/分鐘才能硬化。由于混凝土養(yǎng)護(hù)無(wú)需等待時(shí)間,工程完成后即可運(yùn)輸混凝土板。此外,快速硬化時(shí)間將降低影響附近排水資產(chǎn)的可能性。
極少的噪音、振動(dòng)、灰塵,無(wú)高溫和起重操作等,不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。
由于鉆孔孔距小、產(chǎn)生的碎屑少、快速固化,易于清理現(xiàn)場(chǎng),因此異物損壞(FOD)的可能性較低。
機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商劃分出了四個(gè)主要沉降的區(qū)域,位于滑行道的不同位置。
為了充分掌握沉降的嚴(yán)重程度以及排查出導(dǎo)致沉降的根本原因,業(yè)主指定了多項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,包括沉降測(cè)量勘探,排水及地下設(shè)施調(diào)查。
這幾個(gè)區(qū)域的路面都由許多板塊組成,這些路面板塊的沉降量和都不一樣,從5毫米到50毫米不等,主要集中在路面板塊的邊緣,如圖2所示。根據(jù)推測(cè),大規(guī)模的沉降的根本原因是板塊之間的密封條剝落(見(jiàn)圖3),這導(dǎo)致水從剝落的間隙大量流入,再加上飛機(jī)巨大的滑行輪荷載,直接擠壓地面導(dǎo)致地基遭到破壞。
圖3. 地面板塊間密封條剝離導(dǎo)致沉降高低差
該項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)師Jacobs向Geobear提供了擬議解決方案的多項(xiàng)設(shè)計(jì)要求,主要在以下3方面:
抬升沉降地板至與其相鄰板塊平齊。
地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于1MPa。
地質(zhì)聚合物材料的最低使用壽命應(yīng)為25年。
根據(jù)地質(zhì)聚合物混合物的不同,地質(zhì)聚合物的結(jié)構(gòu)和功能特性可能會(huì)有很大差異。例如,高膨脹性地質(zhì)聚合物在提升結(jié)構(gòu)物時(shí)可能非常有效,但它們可能沒(méi)有足夠的強(qiáng)度來(lái)抵抗結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)荷載(即車(chē)輪荷載)。另一方面,低膨脹地質(zhì)聚合物在提升結(jié)構(gòu)物方面可能不是很有效,但具有優(yōu)異的強(qiáng)度,能夠抵抗結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)荷載。因此,有必要選擇合適的地質(zhì)聚合物類(lèi)型,以便在抬升能力和強(qiáng)度之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡,從而為客戶提供最具成本效益的設(shè)計(jì)解決方案。
為此,Geobear研究了三種不同性質(zhì)的地質(zhì)聚合物的使用情況,并進(jìn)行了系統(tǒng)分析,以比較它們的提升效率(1平米區(qū)域抬高1mm所需的地質(zhì)聚合物的質(zhì)量)、抗壓強(qiáng)度(MPa)和設(shè)計(jì)壽命(在循環(huán)荷載下),最終,配制了最符合該項(xiàng)目的地質(zhì)聚合物:提升效率為0.038,抗壓強(qiáng)度為1.076,使用期達(dá)26年。
圖4. 網(wǎng)格注入分布圖
Geoebear團(tuán)隊(duì)配合業(yè)主為每個(gè)地板的注入點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記,如圖4中所示。采用了1.5m的網(wǎng)格間距,將地質(zhì)聚合物注入路面下方30mm處。
Geoebear施工人員在指定位置鉆孔至所需深度,并裝好帶蘑菇型的安全扣的注入管,如圖5左所示。完成鉆孔和注入管安裝后,將注射槍連接到注入管上,開(kāi)始注射,如圖5中所示。在注射過(guò)程中,使用了精密的激光液位監(jiān)控,以確保將地面提升到所需的水平,如圖5右所示。
圖5:地基加固施工流程
整個(gè)項(xiàng)目在10天內(nèi)分7個(gè)夜班完成,總修復(fù)面積為392平方米,并沒(méi)有發(fā)生安全事故。成功地將機(jī)場(chǎng)地板提升至所需水平,如圖6所示。
圖6:修復(fù)前后對(duì)比
本項(xiàng)目詳細(xì)闡述英國(guó)最繁忙的機(jī)場(chǎng),使用地質(zhì)聚合物注入方案修復(fù)機(jī)場(chǎng)沉降地坪。通過(guò)穩(wěn)健的工程分析,Geobear為業(yè)主定制開(kāi)發(fā)并優(yōu)化了修復(fù)方案,為客戶提供最具成本效益的施工方案。該項(xiàng)目的成功,也進(jìn)一步證明,Geobear獨(dú)特的膨脹型地質(zhì)聚合物技術(shù)為現(xiàn)今各種基建設(shè)施和地坪沉降提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,在不干擾機(jī)場(chǎng)日常運(yùn)營(yíng)的情況下抬升調(diào)平和加固機(jī)場(chǎng)的地基。