某填海機場工程項目地基處理方法探究

吳涵瑤

摘要：為研究填海機場的地基處理方法，對某填海機場場區的地址條件進行了分析，同時對地基處理的基本思路進行總結。通過對場道地基處理方法作了對比，討論了該工程在復雜地基和施工工期緊迫的條件下，場道地基處理的設計思路和總結，以期對同類工程有借鑒作用。

關鍵詞：機場場道工程;地基處理;填海機場;強夯

中圖分類號：U61 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）04-0158-03

隨著我國國民經濟的持續高速發展，機場建設進入快速發展階段。機場建設占地較大，對地基處理[1]的要求很高，特別是地基控制跑道沉降變形，會影響飛機起降及滑行。同時，建設過程中面臨的地基問題越來越多，沿海地區機場的建設尤為明顯。本文以我國東部某機場地基工程為背景，研究探討幾種填海機場的地基處理方式，為后續類似工程提供依據及參考。

1場區工程地質條件和評價

1.1場區地質概況

擬建場地地形高差起伏很大，跨越多個不同地貌類型。據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），項目區的動峰值加速度為0.10g，地震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.10g。所處大地構造單元相對穩定，區域地質構造受華夏式 NE 向構造體系的控制，場區所經過斷裂相對于區域構造體系，具有規模小、影響地殼深度淺、構造線簡單的特點，不具備“地應力場”集中的條件。歷史地震觀測資料表明，本區不具備發生破壞性地震的構造條件，場區區域上屬相對穩定地塊。擬建場地地貌類型較復雜，地層結構清晰，未發現巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、地面沉降等不良地質作用，也未發現大的活動性斷裂及新構造運動跡象，場地不良地質作用不發育。

1.2場區主要工程地址問題

擬建場地跨越剝蝕丘陵、山間凹地、濱海淺灘和海蝕崖四個工程地質單元，不同地質單元第四系覆蓋層厚度差別較大，地基均勻性相對較差，設計施工時應充分重視，建議采取地基處理或設置沉降縫、加強上部結構措施等方式調節地基基礎的不均勻沉降。

2地基處理基本思路分析

2.1原地基處理方案

工程范圍內濱海（陸上）高填方區原地基預計主要為開山地基、一般粘（砂）性土地基、軟土地基。通常來說，開山地基承載力高，工后沉降量極小，一般開山完成后碾壓整平即可。一般粘（砂）性土地基可視地基承載力和厚度情況進行地基處理方案選取。當地基承載力較高能滿足機場上覆荷載要求，可采用振動碾壓進行整平;當地基承載力不能滿足機場上覆荷載要求時，可采用強夯、振沖樁或挖除換填措施。

軟土地基可采用換填法、排水固結法或復合地基法進行地基處理。當軟土層厚度較小時，考慮挖除軟土并回填開山石，并采用低能量強夯密實;當軟土層厚度較大且沉降要求不嚴格的區域時，可鋪設軟體排后水上拋填1.0m 的中粗砂，打設塑料排水板，深度穿透軟土層，在回填層地基處理完成后，在回填層上部進一步增加回填荷載進行預壓，達到設計要求后卸載;當軟土層厚度較大不易挖除且沉降要求嚴格時，可采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、管樁或其他剛性樁形成復合地基，確保地基承載力和工后沉降量能夠滿足要求。

2.1.1清淤方案

（1）挖泥+外拋方式。結合工程區域現狀條件，上層軟泥清淤采用“挖、運、拋”的施工工藝。

（2）爆炸擠淤法。要點是施工方便，最大限度地達到擠淤效果。爆破擠淤完成后，其底部往往會形成1～2m 厚的泥石混合層，清淤效果較耙吸或絞吸+外拋方式差。

（3）回填擠淤挖除淤泥包。拋石擠淤筑堤采用陸上來料，推填的方法形成身利自重排除堤下的淤泥并使其落于較好的持力層上，從而達到穩定要求。拋石擠淤質量控制難度較大，大面積拋石回填后淤泥易形成無法清除淤泥包。

（4）表層清淤+拋石擠淤方式。本方案旨在先降低淤泥厚度后，再進行拋石擠淤處理，擠淤過程中對擠出的淤泥進行挖除，殘余的淤泥與回填塊石混合在一起形成泥石混合層。主要問題是，質量控制嚴格條件下，淤泥仍需要被不斷挖除，而形成的泥石混合層厚度一般不大，淤泥外拋減少量有限。

針對各種清淤方案適用性，對原狀淤泥清除時重點考慮挖除換填，暫不考慮爆炸擠淤和拋石擠淤措施。

2.1.2回填層處理方案

工程區回填料主要為開山石，開山石回填后處理主要有以下幾種方案。

方案一：填至標高+3.5m 后，采用高能量強夯夯擊密實，單點強夯能級可選用3000kN.m、5000kN.m、8000kN.m、18000kN.m。然后按常規道路填筑方法，分層回填，分層回填厚度0.3～0.5m，并分層振動碾壓密實，要求分層檢測壓實度和固體體積率。

方案二：填至標高+3.5m 后，采用高能量強夯夯擊密實，單點強夯能級同方案一。然后分層回填，第一層回填厚度4.5m 至標高+8.0m，并強夯夯擊密實，單點強夯能級可選用3000kN.m，然后采用1000kN.m 能量滿夯;第二層回填至土石方回填設計標高，最大回填厚度不超過4m，并進行強夯滿夯，能級同第一層;最后找平后，表層沖擊碾壓密實。要求分層檢測，同時應設置必要的試驗區進行檢驗。

方案三：清淤后直接回填至設計標高，清淤后海拋填石層總厚度最大約18m，采用超高能量強夯夯擊密實，視回填厚度單點強夯能級選用第一、二遍點夯采用18000～30000kN.m，第三遍點夯采用6000～8000kN.m，然后采用1500kN.m 能量滿夯，再將表層碾壓密實。要求每延米檢測壓實度和固體體積率，同時應設置試驗區進行檢驗。

2.1.3其他建（構）筑物基礎處理方案

當原地基和回填層處理完成后，如地基仍不能滿足部分建（構）筑物基礎要求，可視具體情況選用必要的地基處理方案、大型基礎結構形式或樁基礎形式。

3地基處理方案探討

3.1地基處理方案一：清淤+直接回填+強夯

（1）填海區：對范圍內原狀淤泥質粉質黏土層清淤，在清淤后進行開山石回填處理方案二。

（2）陸填區：目前資料顯示，陸上部分未揭露軟土層。對基底進行清表+強夯或振動碾壓后，分層堆填開山石至設計回填標高，每次分層回填后均進行強夯處理。

（3）開山區：超挖不小于0.5m（施工圖階段視地質條件調整），并回填級配良好的開山石料，振動碾壓密實;超挖不小于0.2m，并視需要回填耕植土或開山料，振動碾壓密實。

其余三個方案的陸填區和開山區處理都同方案一。3.2地基處理方案二：水上插板+分層拋填+回填+強夯填海區：不清淤，在原泥面上施工一層雙向土工格柵（50kN/m）和一層土工布（300g/m2）作為泥砂分隔層，然后水拋1.0m 厚砂墊層，然后水上施工 B 型排水板、排水板平均長度約10m，正方形布置間距1.2m（局部1.0m），之后水上拋開山石3m、陸上填筑開山石至標高+3.5m 后進行高能級（8000kN.m）強夯。

部分填海區域沒有淤泥層或淤泥層薄，考慮直接回填，采取開山石回填處理方案二。

3.3地基處理方案三：道面區全清淤+回填擠淤+強夯

填海區：對道面區原狀淤泥質粉質黏土層清淤，在清淤后進行填石至標高+3.5m 后高能級強夯，然后陸上分層堆填開山石至設計回填標高，每次分層回填后均進行強夯處理確保填筑體壓實度和固體體積率滿足設計要求。

對土面區采用直接水上分層拋開山石3m 防止形成大規模淤泥包，然后陸上填筑開山石至標高+3.5m 后進行高能級強夯，最后陸上分層堆填開山石至設計回填標高，每次分層回填后均進行強夯處理。

3.4地基處理方案四：道面區全清淤+土面區表層清淤+回填擠淤+強夯

對道面區，采取全清淤措施;對土面區，對南側淤泥質土深度大于3m 的區域表層淤泥予以清除，清除后剩余3m 淤泥質土通過拋石擠淤進行處理。為確保擠淤效果，當擠出淤泥層厚度超過1.5m 時，挖除擠出的淤泥包后淤泥厚度不得大于3m，方可向外側進行下一步擠淤施工。

表層清淤完成后，回填順序應嚴格按設計要求，優先對道面區進行回填，防止淤泥擠入道面區，之后進行土面區回填施工，最后回填預留用地部分。為防止無序回填形成難以清除的淤泥包，回填施工時每40m 作為一道拋石擠淤施工路線，擠淤施工時優先對靠護岸側進行回填施工，按順序向土面區及預留用地進行拋擠施工。

清淤+回填施工完成后，在清淤后進行填石至標高+3.5m 后高能級強夯，然后陸上分層堆填開山石至設計回填標高，每次分層回填后均進行強夯處理。

3.5地基沉降變形計算和分析

地基沉降變形計算和分析重點考慮填海區地基沉降變形、填海區與開山區之間銜接處地基沉降變形。地基變形計算結果比較分析如下：

從沉降計算情況來看，方案一為清淤方案，清淤完成后，部分鉆孔下臥土層粉質粘土厚度較大，部分道面區鉆孔的理論計算沉降不能滿足工后沉降小于15cm 要求，如該部分區域考慮清除0.6m 粉質粘土層后，工后沉降計算值均能滿足設計要求。方案二為排水固結方案，若直接回填到設計標高，道面區部分鉆孔理論計算沉降不滿足機場對沉降的要求;當回填至設計標高后，繼續堆高3m 作為堆載預壓料，恒載90天后卸載時，道面區鉆孔理論計算沉降均滿足機場對沉降的要求。方案三道面區計算同方案一，另外土面區沉降也不能滿足機場要求。方案四道面區計算同方案一，土面區若擠淤較為徹底，沉降量基本與方案一相當，當擠淤形成3～6m 淤泥包時，淤泥包區域沉降量和不均勻沉降均較大。

3.6地基處理比選結果

土石方工程與地基處理綜合方案描述如下。

方案一：優點是能夠確保新建機場的沉降和不均勻沉降盡可能小，能夠滿足機場對沉降要求的規定，缺點是施工較長、費用較高、需要合適的拋泥點。

方案二：優點是又充分利用原狀土作為地基，造價最低。缺點是水深淺、排水板施工較困難，排水固結工期長，同時填海區新建機場的沉降控制不如方案一。

方案三：優點在于陸域形成的工期短，造價低，對可能的變化適應性好;對道面區沉降控制好。缺點是土面區回填施工質量不易控制，使用期沉降和不均勻沉降不好控制。

方案四：優點是工期短，沉降基本能滿足要求，缺點是大范圍回填施工質量控制較難，拋填和回填施工容易擠出形成淤泥包，淤泥質土強度低，回填荷載大，穩定性不容易保證，可對失穩破壞外擠的淤泥予以挖除。

從上述對比可以看出，地基處理存在差異的方案主要集中在填海區，通過對比，方案一施工工藝便捷可靠，工期短，施工完成后地基均勻性好，但工程費用較高，淤泥外拋量較大;方案二施工工藝較為成熟，工程費用低，堆載后工后沉降能滿足設計要求，但工期較方案一多2個月，如局部道面區需進一步堆載，工期會增加約3個月，同時堆載料如需考慮充分利用則會進一步制約土面區的回填時間安排，施工組織較為復雜，若排水固結加固效果檢測不滿足設計要求時，需采取地基處理補強措施;方案三是在方案一基礎上取消了土面區的挖泥措施，其主要問題是土面區面臨沉降大，地基均勻性差;方案四的主要問題是質量控制嚴格條件下，淤泥仍需要被不斷挖除，而形成的泥石混合層厚度一般不大，淤泥外拋減少量有限。

4結論

（1）綜合考慮工期、地基沉降要求和經濟性，本項目場地推薦土石方工程和地基處理采用方案四道面區全清淤+土面區表層清淤+回填擠淤+強夯的處理方法。

（2）機場場地由于各種因素的影響，地基處理是系統性工作，涉及面廣，考慮的因素較多，且每個項目均有自身的特點，處理過程中應抓住主要矛盾，選擇性地分析相關的影響因素，最終選擇最優方案。

參考文獻：

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