某機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目地基處理設(shè)計(jì)與實(shí)踐

佟丹 孫旭

(中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100000)

隨著我國(guó)通用機(jī)場(chǎng)建筑領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道建設(shè)項(xiàng)目增多，場(chǎng)道建設(shè)由于其占地面積較大，對(duì)基層的要求較高，因此面對(duì)的巖土施工問題也相對(duì)較多，且由于場(chǎng)道建設(shè)體量過大，過于復(fù)雜的處理工藝反而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工不利，因此合理的地基處理工藝選取，確保基底均勻性和穩(wěn)定性是場(chǎng)道地基處理的重中之重。

本文以某機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐為依據(jù)，針對(duì)各種地形條件和試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行過程性控制和成果分析。

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

擬建場(chǎng)地地面標(biāo)高黃海高程13.5 m～20.0 m左右，相對(duì)高差小于10 m，地形坡度一般小于5°～10°，地勢(shì)總體呈北高南低走勢(shì)。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)以農(nóng)田為主，種植水稻，散布村莊和魚塘。在地貌上場(chǎng)地屬于贛江(南支)與撫河(故道)入湖尾閭河道之間的湖積沖積平原——相當(dāng)于現(xiàn)代贛江二級(jí)階地，其地形地貌充分展現(xiàn)出鄱陽湖湖浜地區(qū)的特點(diǎn)，平坦低洼，水域豐富，現(xiàn)場(chǎng)原始地貌見圖1。

1.2 場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地表水體較為發(fā)育，場(chǎng)區(qū)主要被河流包圍，北端為瑤湖泄洪渠。其中常年水位平均為15.05 m，最高水位為17.41 m，最低水位為14.55 m，水系發(fā)育情況見圖2。

2 道基處理方案選擇與小區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)

場(chǎng)道處理為了確保經(jīng)濟(jì)合理性，在場(chǎng)道地基處理方案為：

清表或徹底清淤→鋪設(shè)不小于1 m厚山皮石→強(qiáng)夯處理→回填砂至地基處理設(shè)計(jì)標(biāo)高(詳見處理前標(biāo)高平面圖)→強(qiáng)夯處理→分層碾壓30 cm級(jí)配碎石至槽底高程。

1)強(qiáng)夯采用“兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯”的形式。

2)因處理目的、處理深度不同，分兩種強(qiáng)夯類型，具體試驗(yàn)參數(shù)見表1。

表1 強(qiáng)夯小區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)

3)單點(diǎn)夯擊擊數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，一般4擊～6擊。夯錘重量約15 t～20 t,夯錘直徑不小于2.3 m。

4)面層滿夯錘印搭接不小于1/4，單點(diǎn)夯擊擊數(shù)2擊。

5)施工期間填料不宜處于飽和狀態(tài)，應(yīng)避免雨季施工，并注意場(chǎng)地排水。

6)回填砂含水量宜不小于10%，含水量過低應(yīng)灑水濕潤(rùn)。

兩次強(qiáng)夯作業(yè)的具體參數(shù)均需按照小區(qū)實(shí)驗(yàn)的取值確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.1 山皮石層強(qiáng)夯處理參數(shù)選取

根據(jù)施工方案，山皮石層鋪設(shè)厚度為1 m，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作，為滿足場(chǎng)地平整度等后續(xù)工藝需求，其層厚為1 m～1.5 m。

由于場(chǎng)地地勢(shì)平坦，清表后山皮石層與粉質(zhì)粘土層相接，雨季施工導(dǎo)致了粉質(zhì)粘土層含水率提升，且山皮石間隙中也處于水飽和狀態(tài)。隨著強(qiáng)夯能級(jí)的提升周邊存在破壞性隆起現(xiàn)象，造成的影響面積可達(dá)周邊4 m～6 m，在第三擊后，還會(huì)出現(xiàn)大量山皮石飛濺的情況，因此該層選取的強(qiáng)夯參數(shù)不宜過高。

2.2 砂層強(qiáng)夯處理參數(shù)選取

砂層選定的具有代表魚塘區(qū)域地進(jìn)行了強(qiáng)夯小區(qū)試驗(yàn)，布點(diǎn)形式采用梅花形，夯點(diǎn)間距8.0 m，采用兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯的夯擊形式。根據(jù)小區(qū)試驗(yàn)方案的要求，在2 500 kN·m，3 000 kN·m強(qiáng)夯能量不同的各個(gè)試驗(yàn)區(qū)夯前后分別進(jìn)行三點(diǎn)標(biāo)貫試驗(yàn)(1 m 1標(biāo)貫)，在3個(gè)不同能量級(jí)的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別進(jìn)行不同擊數(shù)條件下的單點(diǎn)夯擊對(duì)比試驗(yàn)，且在夯后坑底進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

1)3 000 kN·m單點(diǎn)夯試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)參數(shù)：錘重200 kN，錘徑2.25 m，錘高1.1 m，落距15.0 m，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

由單點(diǎn)夯下沉量與夯擊數(shù)的關(guān)系曲線可以看出，第6擊是一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，第6擊的單擊夯沉量最小，按照累計(jì)夯擊下沉量最大而單點(diǎn)夯沉量最小的原則為依據(jù)，可以得出在選用強(qiáng)夯能量為3 000 kN·m時(shí)，該場(chǎng)地單點(diǎn)夯擊擊數(shù)6擊是適宜的。

表2 3 000 kN·m單擊點(diǎn)夯試驗(yàn)點(diǎn)下沉量與夯擊數(shù)統(tǒng)計(jì)表 cm

2)2 500 kN·m單點(diǎn)夯試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)參數(shù)：錘重200 kN，錘徑2.25 m，錘高1.1 m，落距12.5 m，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 2 500 kN·m單擊點(diǎn)夯試驗(yàn)點(diǎn)下沉量與夯擊數(shù)統(tǒng)計(jì)表 cm

與上述同理，2 500 kN·m的夯擊次數(shù)以7擊為宜。

結(jié)合承載力實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬采用3 000 kN·m的夯擊能，點(diǎn)夯6擊結(jié)合滿夯作為場(chǎng)地處理的主要施工工藝。

2.3 強(qiáng)夯影響范圍判別

由兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)在強(qiáng)夯前后場(chǎng)地內(nèi)標(biāo)貫試驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)貫擊數(shù)如圖3所示。

由圖3可以看出強(qiáng)夯后地基土得到了一定程度的加固，尤其在深度6 m以內(nèi)，相對(duì)于強(qiáng)夯前的原狀土，強(qiáng)夯后的加固土的標(biāo)貫擊數(shù)有了一定的增長(zhǎng)。

據(jù)不同擊數(shù)夯坑內(nèi)的標(biāo)貫試驗(yàn)可以看出，不同夯擊數(shù)對(duì)加固地基土的影響深度不相同。由3 000 kN·m的單點(diǎn)夯試驗(yàn)可知，結(jié)合6擊的標(biāo)貫曲線可以看出，強(qiáng)夯最有效的影響深度為6.0 m。因此，由此試驗(yàn)可以確定每層的填土厚度不大于6.0 m的情況下，強(qiáng)夯的質(zhì)量才能達(dá)到相關(guān)要求。

3 施工過程中重難點(diǎn)問題處理

1)魚塘淤泥過厚，局部存在4 m厚度，另外魚塘面積過大，淤泥呈現(xiàn)流塑性，挖機(jī)翻泥堆積困難，淤泥無法實(shí)現(xiàn)倒運(yùn)。

措施：施工階段魚塘的處理采用填砂趕淤方式將漁塘內(nèi)積水引至排水溝進(jìn)行集中明排，待淤泥擠至一個(gè)角落或成片后再進(jìn)行開挖、清淤工作，對(duì)于道面區(qū)還需將趕淤后的相應(yīng)部位分階梯狀重復(fù)開挖，鋪填山皮石強(qiáng)夯。

2)雨季施工場(chǎng)地內(nèi)低洼地較多，在局部深度范圍內(nèi)，強(qiáng)夯后加固土的標(biāo)貫擊數(shù)較強(qiáng)夯前原狀土的標(biāo)貫擊數(shù)反而有所降低。

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，強(qiáng)夯后該土層進(jìn)入超孔隙水壓力消散，土體固結(jié)、結(jié)構(gòu)重新排列強(qiáng)度上升的階段，該階段結(jié)束后該土層的強(qiáng)度將得到一個(gè)較大高度的提升，現(xiàn)場(chǎng)施工過程中孔隙水壓力消散周期一定要考慮清楚，避免反復(fù)擾動(dòng)對(duì)基槽造成不可逆的影響，確保夯擊能產(chǎn)生的孔隙水壓力基本消散后施工。

4 結(jié)語

1)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道地基處理的方案選擇首先要確保基槽處理后的均勻性、連續(xù)性，處理不同地貌的魚塘、圍堰、溝渠等部位要求處理后不能出現(xiàn)較大的沉降差，結(jié)合強(qiáng)夯小區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以有效的對(duì)淤泥換填層進(jìn)行治理，確保基層穩(wěn)定性。

2)通過小區(qū)實(shí)驗(yàn)選取的數(shù)值要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，要避免出現(xiàn)單點(diǎn)夯擊沉降量過多的情況，特別是與本項(xiàng)目類似的采取沙土回填的情況，較大的夯擊沉降會(huì)引起周邊土體松動(dòng)、吸錘等不良影響。

3)對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)低洼區(qū)域或雨季施工過程中，孔隙水壓力的消散是避免出現(xiàn)后期沉降的重點(diǎn)，特別是對(duì)砂層、黏土層的影響一定要有可靠的數(shù)據(jù)分析，確定孔隙水壓力消散的周期，方可對(duì)該處理區(qū)域進(jìn)行下一步的回填或其他工藝。