阿爾及爾布邁丁新機(jī)場(chǎng)工程地基處理設(shè)計(jì)優(yōu)化

陳占峰

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

阿爾及爾布邁丁新機(jī)場(chǎng)工程地質(zhì)不太均勻，部分區(qū)域較為軟弱，主要問(wèn)題是機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪、新擴(kuò)建的滑行道的地基處理。原設(shè)計(jì)方案土方工程量大，地基處理未據(jù)不同情況區(qū)別對(duì)待，工期較長(zhǎng)，投資較大，需要提出一個(gè)既滿足使用要求又滿足工期且經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)充方案，本文對(duì)阿爾及爾布邁丁新機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪工程地基處理工程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 工程概況

阿爾及爾布邁丁新機(jī)場(chǎng)工程新建停機(jī)坪及滑行道25萬(wàn)多m2，原設(shè)計(jì)方案為打設(shè)直徑30 cm，長(zhǎng)20m的排水砂井，全場(chǎng)用2.5m厚的土方堆載預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)間約0.5 a（指1塊預(yù)壓時(shí)間）。預(yù)計(jì)預(yù)壓的土方工程量近63萬(wàn)m3。

新機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建部分的地基不均勻，部分區(qū)域較為軟弱，也有部分地基較好，因此有必要對(duì)整個(gè)區(qū)域地基按軟弱程度（本次按計(jì)算沉降大小劃分）區(qū)別對(duì)待。

2 地質(zhì)概況

A層為土黃色、淡褐色、灰雜色的含砂礫黏土，含水量和干密度的平均值為=27%，=1.57 t/m3；壓縮性為=0.12，=0.1，屬中等壓縮和可膨脹土層；靜力觸探值 Rp=15～30 Pa。

B層為淤泥質(zhì)夾有薄層泥炭質(zhì)的黏土，屬高壓縮性低強(qiáng)度高飽和土層，厚度較大，可達(dá)5～14m。壓縮性為：cc=0.4～0.8，cg=0.126。靜力觸探強(qiáng)度值較低，Rp=5 Pa。

C層為灰雜色和石灰質(zhì)結(jié)核的土黃色黏土，厚度為3～6m，該層屬較低壓縮的土壤，=0.068，=0.082，靜力觸探值Rp=10～20Pa。

D層屬石灰質(zhì)結(jié)核砂礫黏土，深度16～22m。靜力觸探Rp=10～20 Pa，屬中等強(qiáng)度。

E層為石灰質(zhì)結(jié)核粉礫質(zhì)棕色黏土，平均厚約3m，其γd=1.81 t/m3，=0.12，=0.044，屬中等壓縮性土。

F層為石灰質(zhì)結(jié)核土黃色黏土，有時(shí)是雜色砂巖和礫石及夾砂的黏土組成。厚度為1～6m，=0.1257，=0.0563，屬中等壓縮土層，靜力觸探強(qiáng)度為20～30 Pa。

綜上可知，主要壓縮土層為高壓縮性、低強(qiáng)度的B層，即淤泥質(zhì)夾有泥炭質(zhì)的黏土，地基處理應(yīng)充分注意。

3 沉降初步分析

一般沉降分析主要考慮主固結(jié)和次固結(jié)，而次固結(jié)沉降是在地基處理后許多年中發(fā)生的，其值約為主固結(jié)沉降的15%～20%。

從已有的沉降分析來(lái)看，各個(gè)區(qū)域的沉降差別比較大，在滑行道和南側(cè)停機(jī)坪處，在上部荷載為40 kPa（堆載約2.5m）的情況下，其沉降量一般為5～42 cm，部分地域沉降更小。在靠近西面的貴賓廳前的停機(jī)坪處分析表明，部分區(qū)域的沉降值為6～45 cm。

B層土的沉降約占總沉降的71%～95%，而缺失B層土的鉆孔，沉降計(jì)算往往較小，一般均小于10 cm。因此，需采用排水固結(jié)方法處理的主要是含有B層土層的區(qū)域，不含B層土層的區(qū)域完全可考慮采用其它簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行處理。

4 地基固結(jié)度初步估算

本工程主要加固的土層為高壓縮性的淤泥質(zhì)夾泥碳質(zhì)的黏土層。由于本土層厚度較厚，壓縮性大，且部分區(qū)域埋深較深，因此對(duì)于軟基較厚的區(qū)域較為有效的加固方法應(yīng)為排水固結(jié)預(yù)壓法[1]。

當(dāng)打設(shè)排水通道后，對(duì)于淤泥質(zhì)軟土在有限的時(shí)間內(nèi)，主要是水平向的排水固結(jié)，垂直向的排水固結(jié)所占的比率很小，尤其當(dāng)固結(jié)系數(shù)較小且壓縮層較大時(shí)，在計(jì)算固結(jié)時(shí)間時(shí)，往往是按水平向固結(jié)作用控制，垂直向固結(jié)可暫忽略不計(jì)。對(duì)于軟基加固，一般是以滲透性最差，固結(jié)性能差的土層計(jì)算所需要的預(yù)壓固結(jié)時(shí)間。對(duì)于淤泥質(zhì)軟土，顆粒很細(xì)，滲透性差，根據(jù)國(guó)內(nèi)外許多工程中同類土性的經(jīng)驗(yàn)，其水平向固結(jié)系數(shù)大約在（0.4～3）×10-3cm2/s，根據(jù)本工程預(yù)壓后的情況，建議取Cr=3×10-3cm2/s。建議推薦的垂直向排水體為四周包有透水性好的濾膜的塑料排水板，塑板的斷面尺寸為100mm×4.5mm。塑料排水板的排水固結(jié)計(jì)算方法采用砂井固結(jié)計(jì)算理論，塑料排水板的換算直徑Dp按下式計(jì)算：

式中：系數(shù)α=0.75～1，取α=0.75。

以下為計(jì)算排水板按正方形布置的情況[2]：間距為1.5～2m，并按一次加荷，計(jì)算水平向固結(jié)度達(dá)到95%時(shí)，所需要的時(shí)間：

可推出：

表1 不同排水板間距時(shí)的預(yù)壓時(shí)間計(jì)算

可以看出，當(dāng)排水板間距布置采用1.5m×1.5m時(shí)，預(yù)壓時(shí)間為近4個(gè)月，地基水平向固結(jié)度Ur可達(dá)到95%，這樣的時(shí)間是比較合適的，排水通道間隙布置也較為合適（N值不宜過(guò)大），且可滿足工期，也不會(huì)增加造價(jià)。計(jì)算的結(jié)果與同類土性工程情況比較接近，故推薦排水板間距按1.5m×1.5m進(jìn)行布置。排水板的長(zhǎng)度根據(jù)需要達(dá)到的深度確定。

5 地基處理優(yōu)化方案

可以認(rèn)為跑道對(duì)平整度的要求要高于滑行道和停機(jī)坪對(duì)平整度的要求，而事實(shí)上在進(jìn)行滑行道設(shè)計(jì)時(shí)其平整度往往是參照跑道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮控制絕對(duì)沉降量外，最主要的是要控制其差異沉降，國(guó)際上許多機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)，其控制縱橫向的變坡率≤0.001或0.0015，且需滿足變坡曲線的最小曲率半徑要求。

根據(jù)國(guó)際上眾多機(jī)場(chǎng)對(duì)基礎(chǔ)加固的經(jīng)驗(yàn)，本工程對(duì)地基根據(jù)各區(qū)域的沉降情況進(jìn)行分區(qū)處理后，完全可以將其絕對(duì)沉降控制得很小，殘余沉降非常均勻，完全滿足國(guó)際民航組織對(duì)場(chǎng)道的平整度要求。

本工程地基處理面積大，地基處理應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件及估計(jì)的在使用期可能發(fā)生的沉降分別對(duì)待。

按沉降不同的區(qū)域劃分：優(yōu)化方案將整個(gè)場(chǎng)區(qū)分為三類區(qū)域（A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)），A區(qū)計(jì)算沉降≥15 cm；B區(qū)計(jì)算沉降5 cm≤H≤15 cm；C區(qū)計(jì)算沉降＜5 cm。

1）對(duì)A區(qū)采用打設(shè)塑料排水板堆載預(yù)壓方案，塑料排水板間距1.5m×1.5m，堆載高度2.5m，分兩區(qū)預(yù)壓，總加載預(yù)壓工期約11個(gè)月。

2）對(duì)B區(qū)擬采用強(qiáng)夯法進(jìn)行加固，強(qiáng)夯能量為150 t·m。采用三遍點(diǎn)夯、一遍普夯的方法進(jìn)行加固。

3）C區(qū)地基由于其計(jì)算沉降很小，已完全滿足國(guó)際民航組織對(duì)停機(jī)坪部位平整度的要求，建議不再進(jìn)行特殊的處理，僅按設(shè)計(jì)要求將原表層的耕植土清除并分層壓實(shí)到要求的密實(shí)度即可進(jìn)行道面結(jié)構(gòu)層施工。

6 結(jié)語(yǔ)

本地基處理優(yōu)化方案經(jīng)過(guò)比利時(shí)及加拿大專家的論證認(rèn)為：按照整個(gè)場(chǎng)地不同的沉降量分區(qū)處理地基是合理的，既可滿足工程要求，又可減少工期，并降低工程造價(jià)。

采用塑料排水板預(yù)壓加固地基或采用強(qiáng)夯法加固地基在國(guó)內(nèi)外許多工程中得到了成功應(yīng)用，是一項(xiàng)成熟技術(shù)，在機(jī)場(chǎng)工程中有許多成功的例子。與同類工程相比較，本方案針對(duì)工程部位不同采用兩種方法予以加固處理是完全可行的。加固完全可以滿足機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪或滑行道對(duì)平整度的要求。采用本方案外運(yùn)堆載土方可大大減少，機(jī)械設(shè)備也可減少，對(duì)場(chǎng)地的污染影響小，有利于環(huán)境保護(hù)。

[1] JGJ79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 華東水利學(xué)院士力學(xué)教研室.土工原理與計(jì)算[M].北京：水利出版社，1981.