張 凱, 鄭永帥, 李 鵬, 周敬忠

(1.北京城建集團有限責(zé)任公司， 北京 100088；2.北京金圖建筑工程有限公司，北京 100089，3.中咨工程管理咨詢有限公司，北京 100044)

隨著建筑行業(yè)的不斷進步，雖然對于軟土地基的處理方法有幾十種，但是從機場建設(shè)的實際情況來看，對于軟土地基處理仍存在諸多問題，在保證其施工工效和工程質(zhì)量的情況下，軟土地基處理方法的合理選型是基礎(chǔ)工程的重要環(huán)節(jié)。軟土地基處理的基本原則體現(xiàn)為排水固結(jié)、擠密、夯實、淺層換填等方式，其處理軟基的具體方法，需結(jié)合實際情況來選擇合理方式。本文針對天府國際機場典型的軟土地基特征，重點介紹了高壓旋噴樁、流態(tài)固化土換填、灰土換填、CFG樁、預(yù)制管樁在不同的地理環(huán)境的應(yīng)用，取得良好的工程質(zhì)量效果。

1 機場軟土地基概況

場區(qū)原地貌以淺丘寬谷地貌為主，地勢總體是中部高、向東西側(cè)降低，地形起伏不大，丘坡圓緩，緩坡地帶多為旱地及荒坡[2]，自然坡度10°～30°，植被茂密。河谷呈寬緩對稱“U”[2]字型，降溪河主河道貫穿整個航站區(qū)。地形地貌受地層巖性和構(gòu)造控制明顯，泥巖出露處形成緩坡，砂巖出露處常形成陡坎或陡崖。丘間槽谷寬緩平坦，多為荒地、耕地、農(nóng)田、魚塘等。地層主要構(gòu)成為：第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)植物土層(Q4pd)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)、侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)。

機場項目的特點為占地面積大，而天府機場用地的選址處于一片丘陵結(jié)合地帶，使其軟土形式多種多樣，其主要表現(xiàn)為：人工填土層、耕植土、湖積層、沖洪積層黏土、強風(fēng)化泥巖、砂巖等多種軟土；其次，由于機場項目建設(shè)工期緊，體量大且需在保證工程質(zhì)量的前提下需盡早投入運營。其除航站樓外，換乘中心、地鐵、高鐵、各類綜合管廊、橋梁、道路等配套工程需同時穿插作業(yè)，部分區(qū)域在交叉作業(yè)過程中可能產(chǎn)生二次擾動其受限回填區(qū)域在自然環(huán)境下可能產(chǎn)生新的軟土。

2 不同部位軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用

2.1 總圖管網(wǎng)的軟基處理

2.1.1 總圖管網(wǎng)概況

成都天府國際機場航站區(qū)總圖管網(wǎng)管線主要分布在T1、T2航站樓陸側(cè)服務(wù)車道下、酒店、換乘中心、停車樓、服務(wù)大樓、指揮大樓等周邊，管徑為DN200～DN2000 mm，管線總長19 584 m，檢查井776座，排水管線南高北低，管線埋深1.5～11 m。污水接入工作區(qū)檢查井后最終排至新建污水處理廠，雨水管線接入本標段內(nèi)的雨水艙最終排至河流。

2.1.2 總圖管網(wǎng)軟基概況

總圖管網(wǎng)的軟基主要分3種：第1種是結(jié)合地勘資料，管網(wǎng)下方存在軟弱土層(雜填土、淤泥質(zhì)土、軟塑土)的最大深度為15 m；第2種是在受限空間的新近回填土、部分段落管線處在封閉環(huán)境內(nèi)，地表水長期下滲但兩側(cè)地下結(jié)構(gòu)與下層巖層形成U型不透水層，使填方土體遇水飽和，形成流塑狀態(tài)；這2種軟基承載力均不能達到設(shè)計要求的100 kPa。第3種是新近回填的高填方區(qū)域，土體收斂未完成，不均勻沉降發(fā)生的概率較大。

2.1.3 軟基處理選型

根據(jù)航站區(qū)整體施工部署即先結(jié)構(gòu)后附屬工程(總圖管網(wǎng)、總圖道路)，總圖管網(wǎng)分布在已施工完成大型的結(jié)構(gòu)物周邊，且部分管網(wǎng)分布在航站樓的服務(wù)車道內(nèi)，管網(wǎng)施工工作面狹窄，CFG樁、剛性樁、水泥攪拌樁等樁基施工對工作面的要求大，管網(wǎng)施工不具備此條件。高壓旋噴樁施工機械對工作面及凈高要求均較小，管網(wǎng)持力層要求僅為100 kPa，第1、2種管網(wǎng)的軟基可采用較少的高壓旋噴樁形成復(fù)合地基，以達到設(shè)計要求。高壓旋噴樁樁徑φ0.5 m，縱向間距為1.5 m，橫向間距為1.2 m，樁端持力層為中風(fēng)化及以上巖層。高壓旋噴樁處理此類軟土地基即有可操作性，又可節(jié)約工程造價。第3種軟基是考慮到高回填區(qū)土體自身收斂未能完成，存在不均勻沉降的風(fēng)險，預(yù)拌流態(tài)固化土有較強的固結(jié)作用，可提高整體穩(wěn)定性。預(yù)拌流態(tài)固化土以CaO、SiO2和Al2O3為主要成分的無機水硬性膠凝材料作為固化劑，固化劑與工程用土充分拌合后，通過其自身及與軟土之間的物理、化學(xué)反應(yīng)，可顯著改善土的物理力學(xué)性質(zhì)，保持長期穩(wěn)定的固化體。預(yù)拌流態(tài)固化土具有早期強度較高，固化時間短、土源取材于現(xiàn)場，經(jīng)濟效果良好。在天府機場的建設(shè)中預(yù)拌流態(tài)固化土在基坑回填、軟基處理等方面的大面積應(yīng)用，是四川省首個應(yīng)用預(yù)拌流態(tài)固化土填筑技術(shù)的項目。本技術(shù)適用于施工空間狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及異形結(jié)構(gòu)、工期短、質(zhì)量要求高和環(huán)境保護要求高等基礎(chǔ)的回填施工；具有良好推廣價值和技術(shù)基礎(chǔ)。已結(jié)合本項目的實際應(yīng)用聯(lián)合設(shè)計院等單位參編了四川省地方標準DBJ51/T188-2022《預(yù)拌流態(tài)固化土工程應(yīng)用技術(shù)標準》，推進了建筑業(yè)的科技進步。

2.1.4 總圖管網(wǎng)軟基處理

2.1.4.1 高壓旋噴樁處理地基

高壓噴射注漿是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預(yù)定深度后，以20～40 MPa壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層。水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體，相互搭接形成排樁，用來進行軟弱地層的土體固化。

高壓旋噴樁在實施前要經(jīng)過試樁，確定水泥用量，檢測單樁承載力、樁身完整性及復(fù)合地基承載力；軟土地基處理效果達到了預(yù)期方可大面積的施工。制定的漿液應(yīng)嚴格按照試樁時試驗確定的配合比進行拌制，制備好的漿液不能發(fā)生離析現(xiàn)象，并且不能長時間的放置，漿液的時間超過了2 h，漿液必須棄置[1]。在成樁過程中現(xiàn)場人員要記錄每根樁的成型記錄，包括但不限于以下內(nèi)容：鉆孔開始時間、鉆孔結(jié)束時間、鉆桿長度、噴射開始時間、噴射結(jié)束時間、水泥漿整體用量、每1 m水泥漿用量、提升鉆桿的速度、鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度。提升鉆桿時應(yīng)使鉆頭反向邊旋轉(zhuǎn)，變噴漿，邊提升，另外在樁頂1.0 m位置須復(fù)噴1～2次，旋噴作業(yè)完成后，須將不斷冒出地面的漿液回灌到樁孔內(nèi)，直到樁孔內(nèi)的漿液面不再下沉為止。樁頂?shù)娜靿|層厚度一般要求為30 cm左右，壓實系數(shù)控制在0.9，褥墊層一般為砂礫墊層、中粗砂墊層、級配碎石墊層。

2.1.4.2 預(yù)拌流態(tài)固化土換填

處理上述第3種軟基采用預(yù)拌流態(tài)固化土換填，回填土厚度3～5 m換填30 cm厚流態(tài)固化土，回填土厚度大于5 m的換填45 cm厚的預(yù)拌流態(tài)固化土。采用流態(tài)固化土換填主要是利用流態(tài)固化土固化后的整體性能，以降低高填方土體未收斂完成所帶來的不均勻沉降風(fēng)險且能達到很好的抗?jié)B效果，澆筑方法同混凝土。

2.2 總圖道路軟基處理

2.2.1 總圖道路概況

本標段總圖道路南至飛行區(qū)分界，北至配套區(qū)分界，西至T1航站樓服務(wù)車道為界，東至T2航站樓服務(wù)車道為界；道路全長約14.5 km，平面面積約17.5萬m2。除連接T1、T2高架橋引道段設(shè)計為主干路外，場區(qū)內(nèi)其余道路設(shè)計為支干路及支路。

2.2.2 總圖道路軟基概況

總圖道路部分路基受持續(xù)降雨的影響，土體內(nèi)含水率過大，現(xiàn)場檢測壓實度為78%左右，遠遠低于設(shè)計要求的95%。

2.2.3 軟基處理的選型

路基軟基處理最經(jīng)濟的辦法是土體翻開晾曬，但因天氣原因及開航工期要求此種方法不實際。采用穩(wěn)定劑處理路基一般選用石灰土換填或水泥土換填，但水泥土換填較石灰土換填工程造價高、且水泥土后期板結(jié)后易開裂，最終形成反射裂縫影響道路路面，故處理道路軟基采用換填80 cm石灰土的方法。

2.2.4 總圖道路軟基處理

為響應(yīng)國家環(huán)保要求，灰土換填采用的石灰需為熟石灰，熟石灰進場后還需進行復(fù)試，復(fù)試合格后方可使用；土顆粒徑超過15 mm應(yīng)過篩剔除，在摻拌灰土的過程中嚴控摻拌比例，最好采用質(zhì)量比，如現(xiàn)場不具備稱重條件，可將質(zhì)量比換算成體積比；灰土摻拌完成后，應(yīng)進行滴定試驗，滿足設(shè)計要求后方可施工。大面積施工前應(yīng)選取一定長度的試驗段，以確定虛鋪厚度、壓實機械組合、壓實遍數(shù)等工藝參數(shù)。灰土攤鋪完成后應(yīng)立即組織碾壓成活，在填筑過程中應(yīng)設(shè)置道路路拱，路基兩側(cè)還應(yīng)設(shè)置排水溝，保證可將雨水排至路基外?；彝琉B(yǎng)護期間還需進行交通管制，保證不破壞路基結(jié)構(gòu)。

2.3 管廊軟基處理

2.3.1 管廊工程概況

航站區(qū)綜合管廊分為1#、2#2個主管廊,另有5個支管廊與其相連。支管廊形狀為長條形,位于T1、T2航站樓之間。1#、2#綜合管廊長度約3 km，支管廊度長度合計580 m。

2.3.2 管廊軟基概況

結(jié)合地勘資料，部分管廊地基承載力小于設(shè)計要求的200 kPa，土質(zhì)情況基本為壓實填土、耕植土、粉質(zhì)黏土、黏土。

2.3.3 軟基處理選型

管廊地基承載力要求為200 kPa，地基承載力要求高。處理此類較深的軟基的辦法主要有高壓旋噴樁、水泥攪拌樁、CFG樁、剛性樁等方法。若采用高壓旋噴樁及水泥攪拌樁的方法，由于地承載力要求高，樁徑分布密集，工程造價高。由于綜合管廊布置狹長，且穿插于服務(wù)大樓、航站樓、高鐵、停車樓，在其施工過程中需盡可能的減小對臨近施工建筑的影響，剛性樁的施工對周邊已施工的建筑影響較大，結(jié)合此工程特點，采用旋挖鉆孔的CFG樁。CFG樁的樁身強度為C20，樁直徑0.6 m，樁間距1.7 m，按等邊三角形布置，樁身進入持力層深度不小于0.5 m；布置在基底范圍內(nèi)并向兩側(cè)各增加一排CFG樁。預(yù)估樁長12～20 m。采用此種方法的施工對周邊環(huán)境影響小，且經(jīng)濟效果較好。

2.3.4 管廊軟基處理

鉆機就位時必須保證平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，為準確控制鉆進深度，應(yīng)在機架或機管上做出控制標尺，以便施工中觀測、記錄。鉆進含有石塊較多土層時，或含水量較大的軟塑黏土層時，必須防止鉆桿晃動引起的孔徑擴大。鉆到預(yù)定深度后，必須在孔底進行空轉(zhuǎn)清土，然后停止轉(zhuǎn)動?？椎滋撏梁穸瘸^質(zhì)量標準時，要分析原因，采取措施進行處理[3]?；炷恋臐仓?yīng)連續(xù)進行，分層振搗密實。樁頂較設(shè)計標高至少超灌0.5 m，以保證在鑿除浮漿后樁頂標高能夠達到設(shè)計要求。

2.4 高架橋引橋段及U型槽段擋土墻的軟基處理

2.4.1 擋土墻的工程概況

本工程路基擋土墻設(shè)置主要為銜接T1、T2高架橋及1～4號隧道。擋土墻形式主要分為懸臂式擋土墻和重力式。擋土墻高小于2.0 m時，采用C20混凝土重力式擋土墻；墻高大于等于2.0 m，小于7.0 m時，采用C35鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。其中懸臂式擋土墻339.4 m，重力式擋土墻258.97 m。

2.4.2 擋土墻的軟基概況

根據(jù)擋土墻處地質(zhì)補勘情況，發(fā)現(xiàn)擋土墻下方土體為素填土、粉質(zhì)黏土、黏土、風(fēng)化巖石。人工填土(厚4.50～18.00 m)填筑時間不到3年，尚未完成自重固結(jié)，土質(zhì)均勻性及密實性較差，以松散狀態(tài)為主。擋土墻下方存在軟弱土層，地基承載力小于設(shè)計要求的150 kPa。

2.4.3 軟基處理選型

擋土墻地基承載力要求150 kPa，地基承載力要求較高、采用攪拌樁類或CFG樁的工程造價較高。擋土墻周邊無大型建筑物，剛性樁的錘擊施工不會對周邊環(huán)境造成較大影響且剛性樁工程造價低，故擋土墻的軟基處理采用預(yù)制管樁。預(yù)制管樁采用等邊三角形布置，樁間距1.0 m，樁徑φ0.5 m，樁端持力層為中風(fēng)化以上巖層。

2.4.4 擋土墻的軟基處理

預(yù)制管樁在施工前也應(yīng)進行試樁，以確定工藝參數(shù)；沉樁過程中，測量人員要定期校核樁身的垂直度，超過設(shè)計偏差后，應(yīng)立即停止修正。因施工原因造成的上、下樁斷頭間隙可采用鋼片填實焊牢。如果在沉樁過程中遇到大的孤石，可采取提前引孔措施。沉樁的過程中應(yīng)加快施工，間歇時間不得過長。穿過較難穿透土層時，接樁時應(yīng)保證樁尖已穿越該土層。合理編排施工計劃，材料進場計劃，保證樁機進場后可持續(xù)施工作業(yè)。

3 結(jié)束語

成都天府國際機場根據(jù)不同部位的工程特點，有針對性地選用了多種不同的軟基處理方案，運行一年以來，各部位地基穩(wěn)定可靠。軟土地基在機場建設(shè)中常不可避免，必須結(jié)合工程實際情況、地基承載力的設(shè)計要求、地勘資料，綜合考慮工期、成本及質(zhì)量等因素，尋求切實可行的軟基處理方案。軟土地基的處理多種多樣，需要在工作中不斷探討，不斷研究，以此推動整個行業(yè)的技術(shù)進步與發(fā)展。