高填方機場地基處理方式的探討

王學軍

(山西機械化建設集團公司，山西太原 030009)

0 引言

機場作為航空運輸的一種特有交通模式，隨著我國國民經濟與社會的快速發展，正越來越被人們所認可，尤其在一些丘陵、高山、峽谷地帶及重點風景名勝區，機場的數量正在迅猛發展。目前，僅我國西南山區已建和在建的機場就有數十個，如已建成的昆明龍洞堡機場、四川攀枝花機場、四川九黃機場、四川康定機場、貴州六盤水機場及正在擴建的貴州銅仁鳳凰機場、貴州畢節機場等。這些機場共同的特點是傍山而建、土石方順坡填筑、填方高度大、級別要求高、建設時間短。對于山區機場建設工程，地基處理不當出現的后果將是致命的和不堪設想的:填筑體失穩，整個機場順坡沉降、垮塌。

1 高填方機場的地質概況

高填方機場的填方高度一般在30 m以上，最大達100余米，如已建成通航的四川九寨黃龍民用機場，最高填方達104 m。

高填方機場多建在荒山荒坡區，山區地貌復雜，地基土的地質條件較為復雜，主要表現在地基的不均勻性和場地穩定性兩個方面。由于自然環境和地基土的生成條件影響，場地中可能存在大孤石，場地環境也可能存在滑坡、泥石流、邊坡崩塌等不良地質現象，它們會給建筑物造成直接的或潛在的威脅。因此在山區修建高填方機場，需根據場地環境因素及不良地質現象對地基進行處理。

2 對于高填方機場的地基處理

2.1 高填方機場的地基一般處理方法

針對不同機場軟弱土層分布情況和整個工程特點，地基處理的方式主要分為兩大類，即淺層處理施工和深層加固施工，其中淺層處理施工包括換填和碾壓;深層加固施工包括直接強夯、置換強夯、碎石樁、灌漿法等，另外還必須處理好原地面排水。地基處理需和地表水、地下水處理的防護工程相結合，山區軟基多半與地下水、季節性流水、泉水等并存，處理軟基首先應采用截水溝、排水溝或盲溝等措施消除水患。

2.1.1 淺層處理施工

1)換填法。

當軟弱地基的承載力和變形不能滿足建筑物要求，且軟弱土層的厚度又不是很大時，換填法是一種較為經濟、簡單的軟土地基淺層處理方法。

該法就是將表層不良地基土挖除，然后回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實，形成良好的持力層，從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩定能力。

換土地基根據所用換填材料的不同可分為:灰土地基、素土地基、砂和砂石地基、天然砂卵石地基等。

2)碾壓法。

碾壓在地基處理施工中應用較少。

2.1.2 深層加固施工

1)直接強夯法。

適用于處理碎石土、砂土、非飽和細粒土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的處理，對含有良好透水性夾層的飽和細粒土地基應通過試驗后采用。有效加固深度由夯錘的質量和落距兩個因素確定。

2)置換強夯法。

置換法適用于處理高飽和度的粉土與軟塑狀的淤泥、淤泥質土、粘性土等地基，用于對變形控制要求不嚴的工程中。

置換墩的深度由土層條件決定，除飽和粉土外，應穿透軟土層到達硬質土層上，置換墩體深度一般不宜大于7 m。

四川九寨機場、攀枝花機場、四川康定機場及貴州銅仁鳳凰機場工程地基處理，采用了強夯置換法對軟基進行處理，效果良好。

3)碎石樁法。

碎石樁適用于擠密松散砂土、素填土和雜填土等地基，對于飽和黏性土地基上主要不以變形為控制的工程也可采用碎石樁置換。

碎石樁法一般用于土層較厚(大于6 m)時地基的深層處理。

碎石樁施工包括振沖沉管碎石樁和干沖碎石樁兩種方式。

四川九寨機場、攀枝花機場、貴州畢節機場、貴州六盤水機場采用了碎石樁地基處理法。

4)灌漿法。

灌漿法多用于工程地質條件較差，上部地層(主要受力層)主要由雜填土、淤泥或淤泥質土、粉、細砂組成。

雜填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學強度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結構得到加強;淤泥或淤泥質土和粉、細砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換。

2.1.3 排水法

設置盲溝或塑料排水板，原地面的處理除進行以上地基處理方法外，還必須做好排水，常用的方法為設置盲溝。

2.2 地基淺層處理施工注意事項

1)換填層要有足夠的寬度和厚度。

2)采用反鏟挖掘機將要轉換的土層挖盡，且隨挖隨填。

3)施工中注意坑邊穩定。

4)保證填料的質量，填料應分層壓(夯)實。

2.3 地基深層加固施工注意事項

2.3.1 碎石樁施工

碎石樁施工過程中需注意:

1)碎石級配以自然級配為宜，最大粒徑不宜超過成孔直徑的1/12～1/10，且不超過8 cm。

2)碎石含泥量不大于5%。

3)碎石樁作業場地平整，清除路基范圍內雜草、樹根、耕種土等，做好場地臨時排水系統，施工便道暢通。

2.3.2 強夯及強夯置換施工

1)強夯法施工過程中需注意:

a.強夯前在場地內選擇有代表性的地段進行試夯以獲取強夯參數。

b.強夯法的有效加固深度根據現場試夯或當地經驗確定。

c.強夯夯點布置形式可根據基礎形式、地基土類型和工程特點選用，宜為正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式。

d.夯點間距宜為錘徑的1.2倍～2.5倍，低能級時取小值，高能級及考慮能級組合時取大值。

e.按不同能級組合時，采用高能級處理深層，中等能級處理中間層，低能級處理淺層，滿夯處理表層的組合。

f.夯點的夯擊次數應按現場試夯確定的夯擊次數和夯沉量關系確定，并應同時滿足:最后兩擊平均夯沉量不宜大于設計值;夯坑周圍地面不應發生過大的隆起;不因夯坑過深發生提錘困難。

g.偏差控制:夯點測量定位允許偏差不大于±5 cm;夯錘就位允許偏差不大于±15 cm;滿夯后場地整平平整度不大于±10 cm。

h.最后兩擊夯沉量平均值不宜大于下列數值:當單擊夯擊能小于4 000 kN·m時為50 mm;當單擊夯擊能為4 000 kN·m～6 000 kN·m時為100 mm;當單擊夯擊能大于6 000 kN·m時為200 mm。

2)強夯置換法施工。

a.強夯置換法的夯錘直徑宜為1.0 m～1.5 m。

b.墩體材料可用級配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，粒徑大于300 mm的顆粒含量不宜超過全重的30%。

c.置換前墩頂應鋪一層厚度不小于500 mm的壓實墊層，墊層材料可與墩體相同，粒徑不大于100 mm。不均勻系數Cu＞5，曲率系數Cc=1～3。

d.夯點的夯擊次數應通過現場試夯確定，并應同時滿足:墩體穿透軟弱土層，且達到設計墩長;累計夯沉量為設計墩長的1.5倍～2.0倍;最后兩擊平均夯沉量同強夯法。

2.3.3 灌漿法施工

灌漿法施工過程中要注意:

1)施工前首先應整平施工場地，并沿灌漿孔位置開挖溝槽與集水坑，以保持場地整潔干燥。

2)及時準確地做好施工記錄，并對資料整理分析，以便指導工程順利進行，并為驗收做好準備。

3)當采用鉆孔法設置灌漿管時，孔徑一般為70 mm～110 mm，垂直偏差應小于1%。灌漿孔有設計角度時，應預先調節鉆桿角度，此時鉆機必須用足夠的錨栓等固定牢固。

4)灌漿的流量一般為7 L/s～10 L/s，對于充填型灌漿，流量可適當加快，但不宜大于20 L/s。

5)灌漿用材料要求:水為可飲用的河水、井水或其他清潔水，不宜采用pH＜4的酸性水和工業廢水;水泥宜采用普通硅酸鹽水泥，出廠日期不得超過三個月，受潮結塊者不得使用，水泥的各項技術指標應符合現行國家標準;外加劑可摻加水玻璃、表面活性劑或減水劑、膨潤土等。

2.4 處理效果

采用上述兩種方法處理后效果良好，均能滿足設計地基承載力要求。但經過對兩種方法的加固效果和工程造價進行綜合比選后，并結合我們親自施工過的九黃機場、康定機場及貴州六盤水機場實地情況，認為在高填方機場地基處理施工中采用強夯置換加固處理方案更為合理。

2.5 采用強夯置換法施工工藝流程

采用強夯置換法的施工工藝流程圖見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3 處理效果檢測

從施工之日起，即埋設分層沉降儀和測量樁，并在地面一定的深度埋置孔隙水壓力計、應力測試儀等，對原地面地基和填筑體進行分層沉降和側向位移觀測，填筑施工結束后，根據檢測獲得的參數，得出結論:強夯置換后，復合地基承載力滿足設計地基承載力要求，加固效果良好。

4 結語

強夯置換法處理高填方機場地基具有施工操作簡單、造價低廉、地基處理效果好等優越性，具有良好的經濟效益、社會效益與更強的適用性，基本能應用于所有的機場建設地基處理施工，而不僅僅是高填方機場。

［1］ JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］ GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范［S］.

［3］ 薛 熠，曹正正，劉 珊.淺談地基處理措施［J］.山西建筑，2011，37(19):51-52.

［4］ JTJ 017-96，公路軟土地基路基設計與施工技術規范［S］.

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