王學(xué)軍

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西太原 030009)

0 引言

機(jī)場(chǎng)作為航空運(yùn)輸?shù)囊环N特有交通模式，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，正越來越被人們所認(rèn)可，尤其在一些丘陵、高山、峽谷地帶及重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，機(jī)場(chǎng)的數(shù)量正在迅猛發(fā)展。目前，僅我國西南山區(qū)已建和在建的機(jī)場(chǎng)就有數(shù)十個(gè)，如已建成的昆明龍洞堡機(jī)場(chǎng)、四川攀枝花機(jī)場(chǎng)、四川九黃機(jī)場(chǎng)、四川康定機(jī)場(chǎng)、貴州六盤水機(jī)場(chǎng)及正在擴(kuò)建的貴州銅仁鳳凰機(jī)場(chǎng)、貴州畢節(jié)機(jī)場(chǎng)等。這些機(jī)場(chǎng)共同的特點(diǎn)是傍山而建、土石方順坡填筑、填方高度大、級(jí)別要求高、建設(shè)時(shí)間短。對(duì)于山區(qū)機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程，地基處理不當(dāng)出現(xiàn)的后果將是致命的和不堪設(shè)想的:填筑體失穩(wěn)，整個(gè)機(jī)場(chǎng)順坡沉降、垮塌。

1 高填方機(jī)場(chǎng)的地質(zhì)概況

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

高填方機(jī)場(chǎng)多建在荒山荒坡區(qū)，山區(qū)地貌復(fù)雜，地基土的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)在地基的不均勻性和場(chǎng)地穩(wěn)定性兩個(gè)方面。由于自然環(huán)境和地基土的生成條件影響，場(chǎng)地中可能存在大孤石，場(chǎng)地環(huán)境也可能存在滑坡、泥石流、邊坡崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，它們會(huì)給建筑物造成直接的或潛在的威脅。因此在山區(qū)修建高填方機(jī)場(chǎng)，需根據(jù)場(chǎng)地環(huán)境因素及不良地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)地基進(jìn)行處理。

2 對(duì)于高填方機(jī)場(chǎng)的地基處理

2.1 高填方機(jī)場(chǎng)的地基一般處理方法

針對(duì)不同機(jī)場(chǎng)軟弱土層分布情況和整個(gè)工程特點(diǎn)，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(qiáng)夯、置換強(qiáng)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(hù)工程相結(jié)合，山區(qū)軟基多半與地下水、季節(jié)性流水、泉水等并存，處理軟基首先應(yīng)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(dāng)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(shí)，換填法是一種較為經(jīng)濟(jì)、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(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)，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(wěn)定能力。

換土地基根據(jù)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(yīng)用較少。

2.1.2 深層加固施工

1)直接強(qiáng)夯法。

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

2)置換強(qiáng)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(zhì)土、粘性土等地基，用于對(duì)變形控制要求不嚴(yán)的工程中。

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

四川九寨機(jī)場(chǎng)、攀枝花機(jī)場(chǎng)、四川康定機(jī)場(chǎng)及貴州銅仁鳳凰機(jī)場(chǎng)工程地基處理，采用了強(qiáng)夯置換法對(duì)軟基進(jìn)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(duì)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(shí)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(jī)場(chǎng)、攀枝花機(jī)場(chǎng)、貴州畢節(jié)機(jī)場(chǎng)、貴州六盤水機(jī)場(chǎng)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(zhì)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(zhì)土、粉、細(xì)砂組成。

雜填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學(xué)強(qiáng)度、抗變形能力和均一性會(huì)有所提高，整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng);淤泥或淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)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(shè)置盲溝或塑料排水板，原地面的處理除進(jìn)行以上地基處理方法外，還必須做好排水，常用的方法為設(shè)置盲溝。

2.2 地基淺層處理施工注意事項(xiàng)

1)換填層要有足夠的寬度和厚度。

2)采用反鏟挖掘機(jī)將要轉(zhuǎn)換的土層挖盡，且隨挖隨填。

3)施工中注意坑邊穩(wěn)定。

4)保證填料的質(zhì)量，填料應(yīng)分層壓(夯)實(shí)。

2.3 地基深層加固施工注意事項(xiàng)

2.3.1 碎石樁施工

碎石樁施工過程中需注意:

1)碎石級(jí)配以自然級(jí)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(yè)場(chǎng)地平整，清除路基范圍內(nèi)雜草、樹根、耕種土等，做好場(chǎng)地臨時(shí)排水系統(tǒng)，施工便道暢通。

2.3.2 強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換施工

1)強(qiáng)夯法施工過程中需注意:

a.強(qiáng)夯前在場(chǎng)地內(nèi)選擇有代表性的地段進(jìn)行試夯以獲取強(qiáng)夯參數(shù)。

b.強(qiáng)夯法的有效加固深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。

c.強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置形式可根據(jù)基礎(chǔ)形式、地基土類型和工程特點(diǎn)選用，宜為正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式。

d.夯點(diǎn)間距宜為錘徑的1.2倍～2.5倍，低能級(jí)時(shí)取小值，高能級(jí)及考慮能級(jí)組合時(shí)取大值。

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

f.夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯確定的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系確定，并應(yīng)同時(shí)滿足:最后兩擊平均夯沉量不宜大于設(shè)計(jì)值;夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起;不因夯坑過深發(fā)生提錘困難。

g.偏差控制:夯點(diǎn)測(cè)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(chǎng)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(shù)值:當(dāng)單擊夯擊能小于4 000 kN·m時(shí)為50 mm;當(dāng)單擊夯擊能為4 000 kN·m～6 000 kN·m時(shí)為100 mm;當(dāng)單擊夯擊能大于6 000 kN·m時(shí)為200 mm。

2)強(qiáng)夯置換法施工。

a.強(qiáng)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(jí)配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)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(yīng)鋪一層厚度不小于500 mm的壓實(shí)墊層，墊層材料可與墩體相同，粒徑不大于100 mm。不均勻系數(shù)Cu＞5，曲率系數(shù)Cc=1～3。

d.夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試夯確定，并應(yīng)同時(shí)滿足:墩體穿透軟弱土層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長;累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長的1.5倍～2.0倍;最后兩擊平均夯沉量同強(qiáng)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(yīng)整平施工場(chǎng)地，并沿灌漿孔位置開挖溝槽與集水坑，以保持場(chǎng)地整潔干燥。

2)及時(shí)準(zhǔn)確地做好施工記錄，并對(duì)資料整理分析，以便指導(dǎo)工程順利進(jìn)行，并為驗(yàn)收做好準(zhǔn)備。

3)當(dāng)采用鉆孔法設(shè)置灌漿管時(shí)，孔徑一般為70 mm～110 mm，垂直偏差應(yīng)小于1%。灌漿孔有設(shè)計(jì)角度時(shí)，應(yīng)預(yù)先調(diào)節(jié)鉆桿角度，此時(shí)鉆機(jī)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(duì)于充填型灌漿，流量可適當(dāng)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(yè)廢水;水泥宜采用普通硅酸鹽水泥，出廠日期不得超過三個(gè)月，受潮結(jié)塊者不得使用，水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn);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(shè)計(jì)地基承載力要求。但經(jīng)過對(duì)兩種方法的加固效果和工程造價(jià)進(jìn)行綜合比選后，并結(jié)合我們親自施工過的九黃機(jī)場(chǎng)、康定機(jī)場(chǎng)及貴州六盤水機(jī)場(chǎng)實(shí)地情況，認(rèn)為在高填方機(jī)場(chǎng)地基處理施工中采用強(qiáng)夯置換加固處理方案更為合理。

2.5 采用強(qiáng)夯置換法施工工藝流程

采用強(qiáng)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(cè)

從施工之日起，即埋設(shè)分層沉降儀和測(cè)量樁，并在地面一定的深度埋置孔隙水壓力計(jì)、應(yīng)力測(cè)試儀等，對(duì)原地面地基和填筑體進(jìn)行分層沉降和側(cè)向位移觀測(cè)，填筑施工結(jié)束后，根據(jù)檢測(cè)獲得的參數(shù)，得出結(jié)論:強(qiáng)夯置換后，復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)地基承載力要求，加固效果良好。

4 結(jié)語

強(qiáng)夯置換法處理高填方機(jī)場(chǎng)地基具有施工操作簡單、造價(jià)低廉、地基處理效果好等優(yōu)越性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與更強(qiáng)的適用性，基本能應(yīng)用于所有的機(jī)場(chǎng)建設(shè)地基處理施工，而不僅僅是高填方機(jī)場(chǎng)。

［1］ JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)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(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］ CECS 279:2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程［S］.