全石料高填方機(jī)場地基施工處置關(guān)鍵技術(shù)研究

馮曉凱

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

0 前言

受經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求影響，近幾年國內(nèi)機(jī)場的數(shù)量大大增加，而機(jī)場建設(shè)工程的施工規(guī)模也隨之迅速擴(kuò)大，這雖然推動(dòng)了我國航空事業(yè)的發(fā)展，但由于很多新建機(jī)場都位于山區(qū)，需要通過“削山填谷”的方式來進(jìn)行地基處理施工，因此在施工階段同樣也出現(xiàn)了很多復(fù)雜的地基處理問題，而對(duì)于全石料高填方機(jī)場地基施工處理技術(shù)的應(yīng)用，則正是解決地基處理問題的關(guān)鍵所在。

1 工程概述

貴陽龍洞堡國際機(jī)場又稱貴陽機(jī)場，位于貴州省貴陽市東郊，海拔高度為1139m，距市中心11km，目前有一條跑道及相應(yīng)的滑行道系統(tǒng)。本期擴(kuò)建工程需要新建一條與現(xiàn)狀跑道相距365m 的近距平行跑道，同時(shí)延長現(xiàn)狀跑道西側(cè)的第一平行滑行道和第二平行滑行道，并在兩條跑道之間新建第三平行滑行道以及若干快速出口滑行道、端聯(lián)絡(luò)滑行道、旁通滑行道和垂直出口滑行道、近機(jī)位站坪、遠(yuǎn)機(jī)位停機(jī)坪等。從整體上來看，本次飛行區(qū)擴(kuò)建工程中，道面區(qū)、土面區(qū)填方及挖方工程量分別為30095516 方、41383522 方與5989762 方，其中，填方為壓實(shí)方，挖方為自然方，由于全場以填方為主，外借土方量及工程量均比較大，會(huì)對(duì)不同區(qū)域分別采用沖擊碾壓工藝壓實(shí)、強(qiáng)夯工藝壓實(shí)、碎石樁+CFG 樁組合型復(fù)合地基、強(qiáng)夯置換法等多種地基施工處理技術(shù)進(jìn)行地基施工處置。

2 全石料高填方機(jī)場的地基施工處理關(guān)鍵技術(shù)

本工程地基區(qū)域主要由溝塘、紅黏土、雜填土、素填土、巖溶等幾部分區(qū)域組成，各地質(zhì)分區(qū)地基土強(qiáng)度不均勻，容易出現(xiàn)工后沉降、差異沉降、巖溶不穩(wěn)定、道面地基沉降變形等問題，因此需要利用多種地基施工處理技術(shù)分別進(jìn)行處理。

2.1 清淤換填處理

本擴(kuò)建工程中飛行區(qū)道面影響區(qū)、航站區(qū)、填方邊坡穩(wěn)定影響區(qū)、工作區(qū)道路區(qū)、工作區(qū)建筑區(qū)等區(qū)域地基均存在溝塘，溝塘內(nèi)多為人工堆填土及沼澤沉積淤泥，且夾有機(jī)物及腐植質(zhì)，層厚在1.0～5.0m 左右。針對(duì)這類地基，工程選擇采用清淤換填法進(jìn)行地基施工處理，施工時(shí)先將溝塘內(nèi)積水及底部淤泥清理疏干，之后于底部填筑壓實(shí)厚度在50cm 左右的灰?guī)r或白云巖墊層，并在回填壓實(shí)結(jié)束后檢測壓實(shí)度。在回填施工過程中，溝塘側(cè)壁應(yīng)按照1：2 的設(shè)計(jì)要求卡瓦臺(tái)階式邊坡，臺(tái)階高度為0.5m 左右，飛行區(qū)土面區(qū)的地基承載力要求較高，因此該區(qū)域溝塘還要在疏干積水后進(jìn)行晾曬，待晾曬完畢后再回填灰?guī)r與白云巖，而對(duì)于復(fù)合地基處理區(qū)域的溝塘，則需清淤至滿足機(jī)械施工要求即可。

2.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是本擴(kuò)建工程地基施工中最主要的地基處理技術(shù)，如紅黏土地基、填方區(qū)雜填土地基、素填土地基、巖溶區(qū)洼地等，都采用了強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，這里以紅黏土地基處理施工為例進(jìn)行具體分析。在紅黏土地基的處理過程中，根據(jù)紅黏土厚度的不同，對(duì)強(qiáng)夯的能級(jí)進(jìn)行了控制，強(qiáng)夯施工需要先在紅黏土地基上方鋪設(shè)強(qiáng)夯墊層，墊層鋪設(shè)時(shí)應(yīng)對(duì)填料最大粒徑、含泥量、級(jí)配等質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行控制，以免影響強(qiáng)夯處理加固效果[1]。本工程中墊層填料為灰?guī)r及白云巖，最大粒徑≤0.4m，含泥量≤10%，級(jí)配不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)Cc=1～3，墊層松鋪厚度為1.0m。在墊層鋪設(shè)完畢后，需要進(jìn)行推平處理以保證墊層平整度，之后進(jìn)行試夯，并根據(jù)試夯結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)和確定施工參數(shù)，若夯坑周圍出現(xiàn)隆起或“彈簧土”現(xiàn)象，需及時(shí)通報(bào)設(shè)計(jì)單位處理。試夯結(jié)束并對(duì)設(shè)計(jì)、施工參數(shù)處理完畢后，可直接開始強(qiáng)夯處理，強(qiáng)夯時(shí)需要先點(diǎn)夯兩遍，并在夯后將墊層推平，之后再滿夯一遍，兩遍點(diǎn)夯之間、第二遍點(diǎn)夯和滿夯之間均應(yīng)留1～2 周的間隔時(shí)間，每次夯擊前還要對(duì)夯錘直徑等設(shè)備相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，本工程夯錘直徑設(shè)計(jì)要求為2.4～2.5m，錘底靜壓力為25～40kPa，如表1 所示。

表1 黏土厚度、強(qiáng)夯能級(jí)明細(xì)

2.3 強(qiáng)夯置換法

本次工程中強(qiáng)夯置換法同樣用于紅黏土地基的處理，強(qiáng)夯置換法在施工要求、步驟上與強(qiáng)夯法相差不大，同樣需要鋪設(shè)墊層并進(jìn)行試夯，之后再按照“點(diǎn)夯兩遍，夯后推平，滿夯一遍”的順序進(jìn)行夯擊，但在施工過程中應(yīng)隨夯擊進(jìn)行向夯坑內(nèi)持續(xù)填料，夯擊施工應(yīng)按照“由內(nèi)而外”的順序進(jìn)行，夯擊的同時(shí)還要密切觀測并記錄夯點(diǎn)周圍地面隆起情況，如施工時(shí)坑內(nèi)或場地內(nèi)出現(xiàn)積水，則應(yīng)及時(shí)排除[2]。另外，對(duì)于道面影響區(qū)填料形成的置換墩，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)深度對(duì)夯沉量進(jìn)行控制，累計(jì)夯沉量通常應(yīng)在設(shè)計(jì)墩長的1.5～2 倍之間，夯坑深度則通常應(yīng)達(dá)到2m 左右。

2.4 復(fù)合地基處理

復(fù)合地基處理是采用兩種不同樁基對(duì)地基進(jìn)行加固，本次工程中復(fù)合地基處理的布樁方式為組合布樁，將CFG 樁和碎石樁交錯(cuò)布置，主要用于紅黏土地基的處理。從樁基設(shè)計(jì)上來看，本工程中CFG 樁采用商品混凝土，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，混凝土坍落度為16～20cm，樁頂設(shè)置0.5m 厚碎石墊層，碎石最大粒徑應(yīng)≤50mm，含泥量≤10%；而碎石樁樁體則采用粒徑≤5cm 的自然級(jí)配碎石，含泥量≤4%，樁頂同樣設(shè)置0.5m 厚墊層，墊層材料為場內(nèi)中風(fēng)化白云巖或灰?guī)r，粒徑≤0.2m，含泥量≤7%。在施工過程中，按照先碎石樁、后CFG 樁的順序進(jìn)行，碎石樁墊層頂面應(yīng)鋪設(shè)高強(qiáng)土工格室，形成樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并將土工格室高度通知在20cm 左右。另外，土工格室的結(jié)點(diǎn)距離應(yīng)控制在60～80cm 之間，格室片厚度應(yīng)≥1mm，片材抗拉強(qiáng)度則要在80kN/m 以上，確定各項(xiàng)參數(shù)均符合要求后，向格室中充填塊碎石。

2.5 清爆換填法

本工程地基中的巖溶區(qū)共分為巖溶洼地、落水洞、隱伏溶洞三種，其中巖溶洼地、落水洞均采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理，而隱伏溶洞則采用清爆換填法進(jìn)行地基處理。在清爆換填施工過程中，首先應(yīng)將洞體覆蓋層清除干凈并進(jìn)行檢查，確定覆蓋層全部清除后，再對(duì)洞體頂板進(jìn)行爆破，爆破期間應(yīng)清除現(xiàn)場所有施工人員，并做好相關(guān)安全措施，爆破結(jié)束后，組織施工人員將爆破現(xiàn)場的頂板破碎物、洞體內(nèi)充填物清除干凈，之后分層回填塊碎石并進(jìn)行強(qiáng)夯，本次強(qiáng)夯施工采用3000kN·m 級(jí)的單擊夯擊能量進(jìn)行。另外，對(duì)于埋藏較淺（2＜H≤8m）的洞體，由于在爆破時(shí)比較容易坍塌，不適合采用清爆換填法，而是要先查明頂板厚度、洞體高度、洞徑以及充填物等具體情況，之后再據(jù)此選擇合適的處理方法。例如對(duì)未充填或半充填類型的洞體，應(yīng)采用地面攪拌后高壓灌注低標(biāo)號(hào)混凝土處理方法；而對(duì)充填類型的洞體，則應(yīng)采用墊層強(qiáng)夯法（3000kN·m 級(jí)單擊夯擊能量）進(jìn)行處理。

2.6 地基排水處理

為提高地基承載性能，本次工程還對(duì)各區(qū)域地基進(jìn)行了排水處理，具體方法是在原地基下方布置排水盲溝，并根據(jù)各處地基原有水系情況建立盲溝排水系統(tǒng)。盲溝施工前需要先根據(jù)施工測量結(jié)果編制詳細(xì)施工方案，將盲溝平面位置、控制點(diǎn)高程、斷面尺寸、盲溝做法、接入點(diǎn)做法、保護(hù)措施等細(xì)節(jié)確定下來，本工程中盲溝共分為主盲溝、次盲溝和支盲溝三部分，尺寸要求分別為2m×2m、1.5m×1.5m、1m×1m，開挖時(shí)側(cè)壁坡度設(shè)計(jì)要求為1：0.5。盲溝施工過程中應(yīng)采用粒徑在3～20cm 之間的塊碎石或卵石充填，含泥量應(yīng)≤5%，并用無紡?fù)凉た椢锇鳛榉礊V層，對(duì)于排水量較大的區(qū)域，還要在盲溝內(nèi)部設(shè)置預(yù)制Ⅲ級(jí)鋼筋C30 混凝土涵管，涵管上下各鋪設(shè)150mm 碎石保護(hù)層。

3 結(jié)束語

山區(qū)機(jī)場的全石料高填方地基施工情況十分復(fù)雜，在實(shí)際施工中，施工技術(shù)人員必須要根據(jù)各區(qū)域地基的具體情況，對(duì)強(qiáng)夯法、清淤換填法、地基排水施工等各種地基處理技術(shù)進(jìn)行靈活應(yīng)用，才能夠保證地基處理施工質(zhì)量，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好基礎(chǔ)條件。