采用“高真空降水加強夯”處理吹填砂地基

馮 建 斌

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

采用“高真空降水加強夯”處理吹填砂地基

馮 建 斌

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

依據浦東機場二期飛行區施工現場水位高、面積大等特點，提出了采用高真空降水加強夯的地基處理方法，介紹了該施工技術的工藝流程，闡述了降水與強夯施工的技術要求，并指出該方法具有施工簡便、周期快等優點，值得推廣應用。

降水，強夯，施工，地基

強夯法，又稱動力固結法，是一種傳統的地基處理方法，具有施工簡便，周期快而且比較經濟等優點，因此被廣泛采用。

高真空降水加強夯是近年來根據沿海等地區水位高且面積較大，采用其他辦法費用高，周期長而采用的一種經濟、高效的地基處理方法。上海浦東國際機場一期工程采用填料(塊石)強夯，費用大，而且石料當地沒有，從外地運入，因此二期工程采用了這種新的施工辦法。

上海浦東國際機場位于上海浦東長江入海口南岸的濱海地帶。浦東機場二期飛行區位于機場東部，瀕臨東海，其東北部原來主要為圍涂筑塘而形成的灘地，有較多的蘆葦，地勢較為平坦，地面標高一般為3.03～4.01之間；西南部分有較為發育的河、溝、塘和少量耕地，除河埂地勢較高外，其余地勢較為平坦，地面標高一般為3.35～7.19之間。場地85.0深度范圍內的地基土主要由粘性土、粉土、粉細砂組成。二期飛行區施工現場在深度15 m范圍內存在飽和砂質粉土層。場地液化指數為1.45～8.18，液化等級為輕微～中等。施工場地已經過堆載預壓，堆載預壓設計中將場地劃分為一般階段和古河道階段兩種。一般階段吹砂標高為7.1 m，古河道階段吹砂標高為7.5 m。由于有厚1.0 m左右的吹砂將作為地基填土，其進土質量必須滿足民用機場場道地基填土材料的質量要求，故在吹砂與堆載預壓設計中，要求一般階段以5.0 m標高為界，古河道階段以5.5 m標高為界，界限標高以下的材料的質量要求為：1)粒徑大于0.075 mm的土顆粒含量大于50%；2)粒徑小于0.005 mm顆粒含量小于10%，界限標高以上部分吹砂材料僅作為荷載用，其選取不影響上部吹砂施工的正常進行和預壓期間的排水原則。堆載施工預壓期間的沉降觀測結果(2002年12月統計資料)表明，一般階段的原地表的沉降量為16 cm～30 cm,古河道原地表的沉降量為38 cm～59 cm。

根據該場區工程地質條件及存在的主要工程地質問題，擬采用先卸載然后使用“高真空降水+強夯+沖擊碾壓(代替滿夯)”的方法對道面區和道肩區進行地基處理，即采用高真空對場地進行大面積降水后采用強夯法進行地基土的處理，整平后鋪設碎石墊層，采用沖擊碾壓的辦法。施工后要達到國家有關民用機場建設的技術規范和標準。

為方便施工，把施工區域劃分為若干小區(1萬m2～3萬m2)。施工程序為在卸載后測放降水井管點位→一遍高真空降水→測放一遍夯點點位→一遍點夯施工→工作面整平→二遍降水井管點位測放→二遍高真空降水→二遍點夯放線→二遍點夯施工→平整工作面→測量點夯沉量→施工資料整理→驗收合格后交下一道工序(鋪碎石碾壓)。

在大面積降水、強夯施工中，為保證高真空降排水效果，還要采取一些輔助措施：1)卸去處理區邊緣30 m內的堆載體，降低水頭壓力;2)挖溝截流，在作業面外圍(跑道為面北方向)即東西兩側5 m～10 m開挖截水溝，減少面層滲透性好的滲透水量；3)工序有效搭接，使卸載降水、強夯、碾壓交叉流水進行，加快施工節奏，壓縮工期。

降水施工技術要求：

1)降水設備：降水設備為帶平衡裝置的可調高真空系統，包含高真空泵、平衡器、射流泵等，并達到一定指標。

a.真空度：0 mmHg～750 mmHg(可調)；

b.高真空泵排氣量S1≥100 L/s(電動功率≥15 kW)；

c.射流泵排氣量S2≥15 L/s(電動功率≥75 kW)；

d.出水輸送距離大于400 m；

e.平衡參數0.2～1.0(可調整)。

2)高真空排水井管由外圍封管和施工區內真空降水管兩部分組成。

3)強夯以及沖擊碾壓期間，拔掉強夯區域的插管，保留外圍封管，使加固范圍內的地下水始終保持在低水位水態。

4)排水井管入土深度須根據降水深度及儲水層所在位置決定，井孔應保持垂直，孔深比井點管深0.5 m～0.6 m。

5)排水井管座埋設在孔的中心，在井管與孔壁之間及時用中粗砂填灌實。當成孔工藝不同時可以不灌砂，如使用插管機直接插管。

6)集水管抽出的水應排到影響半徑以外的地方，以免回流。

7)高真空降水期間需設置專人檢查是否有漏氣現象，及時維修或更換故障設備。

8)高真空降水時，應對水位降低區域內進行沉陷觀測，發現沉陷或水平位移過大時，應及時采取防護技術措施。

上海浦東國際機場采用高真空降水，井管布置為網格狀，深層井點布設網格3.5 m×4.0 m，井管深度8.0 m；淺層井點布設網格3.5 m×6.0 m,井管深度3.0 m～5.0 m；深層井點與淺層井點相間布置，高真空排水共兩遍，第二遍井點和第一遍井點呈梅花形布置。為保證排水、強夯，沖擊碾壓過程中的降水效果，于距旋夯處理邊界3.0 m處設外圍封管，外圍封管采用深淺層井管相結合，深層井管為8.0 m，淺層井管為4.0 m,兩種井管間距2.0 m，相互交錯布置。在距強夯處理邊界5.0 m位置(主要指東西兩邊)設外圍排水溝，深1.5 m,寬2.0 m，并在四個角度設置集水井，采用水渠將積水排出施工區域外。

高真空泵與井管的連接呈相互獨立的工作形式，施工區域的深層管、淺層管各自形成若干個回路，外圍深層管、淺層管各為一個回路。把整個系統連接好后，要試運行來檢查系統運轉是否良好。一般連續抽水3 d～5 d后水位基本穩定。第一遍降水，平衡參數大約控制在0.75，降水時間為7 d～10 d左右；第二遍降水，平衡參數大約在0.8～0.85，降水時間為5 d～7 d。實際施工中可根據具體情況進行適當調整。高真空降水后的控制指標為：降水后最佳含水量允許誤差為3%～5%。地下水位控制在距地面3 m以下。通過設置的觀測孔和檢測結果檢查，符合要求時，可以拔管進行第一遍點夯施工。

強夯技術要求：

強夯分為兩遍點夯，兩遍點夯分別為5 m×5 m正方形布點，且第一遍與第二遍夯點呈梅花形布置。停夯標準為雙控，打夠設計夯擊數且最后兩擊平均夯沉量不大于10 cm，兩遍與點夯之間的間歇時間，根據試驗確定超靜孔隙水壓力消散70%～80%的時間來確定。強夯施工要注意施工時降雨的影響，及時排出強夯坑中的積水，測放夯點允許偏差不大于±5 cm；夯錘就位允許偏差不大于±15 cm。

強夯的施工方法是：

1)夯位放樣，用石灰、小竹竿等明顯標志標明，報監理工程師驗收。

2)架設水準儀，水準儀應設在距夯點30 m之外。

3)測量夯擊點的地面高程。

4)測量每擊的下沉量，并做好施工記錄。

5)第一遍點夯結束后，按15 m×15 m方格測量場地標高，轉入下一道工序。

強夯是一種較為簡單的地基處理方法，但有些要點必須注意，例如開工前必須測量夯錘重量和落距(夯擊能=錘重×落距)，確保夯擊能符合要求(浦東國際機場二期要求A1區2 500 kN·m，A2區2 000 kN·m)。

每遍夯點夯完后，檢查每個夯坑的位置并糾正夯點偏差或漏夯；嚴格按設計要求施工并做好現場施工記錄；如遇特殊情況，如夯沉量大，地面隆起過大等異常情況，應如實記錄，并及時報告甲方管理，以我方在上海浦東國際機場二期的施工中在P231處發現夯沉量過大，施工人員及時停夯，報甲方、監理，最后采用換填，把發現的不良土挖掉換上良性土進行夯擊直至合格。

在上海浦東國際機場飛行區地基強夯中，我方嚴格按照規范及合同施工，快速高效地完成該標段的地基強夯施工任務。通過檢測，地基反應模量為70 kN/m～80 kN/m，超過了設計要求的60 MPa；靜力觸探為3.5 MPa～4.5 MPa，超過了設計要求的3.0 MPa。標貫當量值為12擊，大于設計要求8擊。通過這次在上海浦東國際機場飛行區二期工程中采用高真空降水+強夯的施工方法的實施，實踐證明高真空降水+強夯處理吹填砂且水位較高的填海或海邊灘涂地等類似性質的地基效果非常好，且經濟合理，周期快，可以大面積推廣實施。

Using the “high vacuum precipitation dynamic compaction” to process hydraulic fill sand foundation

FENG Jian-bin

(ShanxiMechanizedConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Based on the higher water level, large area and other characteristics of construction site in Pudong airport phase 2 flight area, this paper put forward the foundation treatment method using high vacuum precipitation dynamic compaction, introduced the technical process of the construction technology, elaborated the technique requirements of precipitation and dynamic compaction construction, and pointed out that this method had the advantages of simple construction, fast cycle time, worthy of popularization and application.

precipitation, dynamic compaction, construction, foundation

1009-6825(2014)03-0081-02

2013-11-16

馮建斌(1972- )，男，工程師

TU472

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