上海浦東國際機場吹砂灘地地基處理工藝效果分析

何樹憲　趙廣民

摘要：通過上海浦東國際機場商飛配套四跑道工程淺層加固處理試驗工程的工程實踐，探究“堆載預壓+高真空降水+沖擊碾壓”工藝在浦東吹砂灘地軟土地基處理的適用性及工藝效果分析，為浦東機場后續擴建工程大面積地基處理提供了可行的施工工藝。

關鍵詞：堆載預壓；真空降水；沖擊碾壓；效果分析

中圖分類號：U655.54 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）03-0050-02

上海浦東國際機場頻臨東海，其地貌類型為河口、砂嘴、砂島相地貌類型。為滿足機場不斷擴建需求，機場大部分擬建四、五跑道區域為新近圍涂筑塘形成的吹砂灘地，土質松散，而淺部層組受沉積環境影響，粘性土和粉性土呈層狀交叉分布，土質也不均勻，土性較差，具有嚴重液化現象。對此，在浦東機場商飛配套四跑道工程淺層加固處理試驗工程中采用“堆載預壓+高真空降水+墊層+沖擊碾壓”法對浦東機場吹砂軟土地基進行加固處理，用以驗證該地基處理工藝的場地適應性及地基處理效果。

1施工工藝流程

堆載預壓（6個月）→卸載→施工前勘察與檢測→真空降水與排水→鋪設墊層材料→致密土層（沖擊碾壓）→碾壓找平→效果檢測與評價

1.1堆載預壓

堆載預壓范圍為堆載體坡頂線圈定的范圍，其邊線為道肩邊線外延20m。在堆載區坡腳外5.0m位置周邊開挖排水溝，堆載體按超載50%進行設計，試驗工程堆載標高為9.5m，堆載時間為6個月。

堆載體圍堰擬采用土工布袋裝砂土圍堤，并在堆腳打設木樁進行固定，土料采用吹填砂土，采用挖機配合土方車運至砂至堆載區，采用推土機進行平整。填筑采用分層填筑，分層厚度按1.0m控制；相鄰施工段的高差不超過2個層厚。土工布采用175g/m2的防老化土工布。圍堤坡度按1：1.5控制。具體平面示意圖如下：

1.2高真空降水

（1）平面布置。高真空泵與井管的聯接呈相互獨立工作形式：施工區域的深層管、淺層管各自形成若干回路，外圍深層管、淺層管各為一個回路。深層管長度8m，采用38～55mm的鋼管，淺層管長度4.5m，采用40PVC-U飲用水管材或鋼管；濾管設在井點管下端，其長度為0.7～1.0m，在管壁上鉆12～18mm的小孔呈梅花形布置。在距處理邊界5.0m位置設置外圍排水溝，通過集水井采用水泵強排。

（2）真空度控制在-0.08～-0.1Mpa間。

（3）降水時間及控制標準：首次高真空降水時間為7～10天，有軟土時可增設孔點或高真空排水時間可適當延長。

1.3墊層攤鋪

墊層材料采用山皮石，山皮石最大粒徑應不大于20cm，山皮石（粒徑2～20cm）的質量大于總質量的50%，含泥量10～30%，不均勻系數Cu≥5，曲率系數Cc=1～3，總厚度為50cm。

山皮石采用推土機攤鋪，人工配合。攤鋪時大塊石頭的大面朝下，粗集料不能集中。在小塊集中區可由人工加鋪部分細料，攤鋪完畢先采用14噸壓路機進行靜力碾壓2遍，測量墊層標高。根據試施工確定的虛鋪厚度，充足填料，保證沖碾作業完成后，墊層資料厚度不小于設計值。

1.4沖擊碾壓

（1）碾壓遍數為20遍，分次碾壓，能量由低到高；

（2）控制每次碾壓的遍數和間歇時間，根據超靜孔隙水壓力消散70%的時間或兩次間歇7天時間進行控制。

（3）沖擊碾壓過程中不應發生“彈簧”現象；

（4）及時排除場地內的積水，如地下水位和土層含水量高而影響施工，則應采取切實可行的降排水措施。

（5）每次碾壓施工結束時，按10x10m方格網測量推平后的地面高程。

（6）每次碾壓施工結束一定時間后，應對碾壓的效果進行檢測。

（7）沖擊碾壓試驗區的沖碾設備采用“藍派（LandPac）”沖擊壓實機械，型號為Licp-3型（三邊）和Licp-5型（五邊）。

2工藝效果分析

在淺層加固處理試驗工程施工期間，我部進行了同步的檢驗和觀測，主要有水位沉降觀測、含水率檢測、孔隙水壓力觀測、標準貫入度、靜力觸探以及地基反應模量等實驗。現對取得的數據成果分析如下：

2.1地下水位觀測數據分析

水位沉降情況如表2所示：

據統計水位變化表顯示的情況，在進行降水施工時的水位變化曲線為折線，受降雨天氣的影響出現了局部的反彈，如：6月20日為雨天，七個水位孔的水位分別在地表下1.78、2.35、0.78、1.29、2.19、2.29、2.13m深度，6月21日為晴天，七個水位孔的水位則反彈到地表下2.53、2.98、1.65、1.51、2.88、3.01、2.60的深度，平均反彈了0.4-0.5m，但隨著降水時間的延長，水位整體變化趨勢為均勻下降。

2.2土體含水率數據分析

土壤的含水率是判斷真空降水完成的最終指標，通過小螺鉆數據顯示，原狀土3m內深度土壤含水率平均在40.9%，3-4m內深度土壤含水率平均在42.3%。

真空降水完畢后，降水取得了明顯效果，3m內深度土壤含水率由降水前的40.9%，下降到27%；3-4m內深度土壤含水率也由降水前的42.3%，下降到27.8%，詳見表3。

2.3沖碾過程中孔隙水壓力數據分析

孔隙水壓力按照淺層地基處理影響深度布置在1m、2m、3m的位置進行檢測，根據觀測時孔隙水壓力數據顯示：一次沖碾完畢7h后，孔隙水壓力消散達94%；二次沖碾7h后，孔隙水壓力消散達100%。

2.4地基處理檢測數據分析

通過一系列的實驗數據分析：（墊層以下3m范圍內）標貫擊數當量平均7.8擊；（墊層以下3m范圍內）比貫入阻力當量值平均3.75Mpa，道面區地基反應模量平均K=64MN/m3；道肩區地基反應模量平均K=50MN/m3，地基處理成效的相關指標均能滿足設計要求。

3結論

針對浦東機場不均勻土質、土性較差的吹砂灘地現狀，“堆載預壓+高真空降水+墊層+沖擊碾壓”法地基處理效果顯著，能完全解決淺部較松散土層的不均勻、低強度和液化問題，使地表一定范圍內土層的強度得到了有效提高，形成一定厚度的硬殼層，增強整體變形協調性，滿足道面結構對地基強度的要求。為今后浦東機場四跑道、五跑道等項目改造大面積地基處理提供了較好的技術參考。