西南地區(qū)機(jī)場軟基處理檢測方法的綜合應(yīng)用與研究

楊 菲 菲

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

1 概述

近年來，隨著我國航空事業(yè)的迅速發(fā)展，西南地區(qū)民用機(jī)場建設(shè)任務(wù)也逐漸增多，為了能在西南地區(qū)占領(lǐng)市場，我們需對西南地區(qū)場地地形、地貌進(jìn)行綜合研究，以便增強(qiáng)我們的技術(shù)水平。

西南地區(qū)多為高含水量、高壓縮性、粘結(jié)性強(qiáng)的粘性土場地，為不良地質(zhì)土，鑒于機(jī)場現(xiàn)場條件的復(fù)雜性和各種軟基處理方法的有限性，根據(jù)工程現(xiàn)場實(shí)際，進(jìn)行地基處理效果試驗(yàn)檢測研究，綜合評價(jià)各種檢測手段的經(jīng)濟(jì)性、有效性和適用性，為確定大面積地基處理方案提供依據(jù)。

2 場地地質(zhì)情況

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域資料和現(xiàn)場鉆探揭露，場地表層有約為0.3 m～0.5 m耕植土，其下地層為第四系的黏性土、碎石、卵石，下伏下更新統(tǒng)～中更新統(tǒng)湖積黏性土，現(xiàn)分述如下：

2.2 本工程存在的主要問題

場地填方區(qū)表層普遍存在①1，①2層粉質(zhì)黏土，其中①2層粉質(zhì)黏土為飽和土，流塑～軟塑狀，一般普遍厚度4 m左右。亦屬高含水量，高液限、高黏性土，需對其原地面進(jìn)行地基處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行下一道工序，所以采用何種檢測手段才能更快、更好的得出地基處理效果，需通過試驗(yàn)研究。

3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)區(qū)地基處理方案設(shè)計(jì)

在原地面選擇有代表性的地塊設(shè)置兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積400 m2。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)原地面采用土夾石填料進(jìn)行強(qiáng)夯置換，根據(jù)強(qiáng)夯置換施工工藝進(jìn)行夯實(shí)，通過對均勻性、承載力及壓縮模量等參數(shù)的對比，選出技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的檢測方法。選用強(qiáng)夯施工參數(shù)如表1所示。

表1 3 000 kN·m強(qiáng)夯半置換試驗(yàn)參數(shù)

3.2 試驗(yàn)區(qū)檢測方案設(shè)計(jì)

為了獲得試驗(yàn)效果的對比資料，確定最優(yōu)檢測參數(shù)，設(shè)計(jì)在強(qiáng)夯置換區(qū)設(shè)置兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，采用多種檢測手段評價(jià)強(qiáng)夯后的承載力及壓縮模量、均勻性。

承載力及壓縮模量試驗(yàn)區(qū)內(nèi)布置3組靜載荷試驗(yàn)和3組重型圓錐動力觸探試驗(yàn)；均勻性試驗(yàn)區(qū)內(nèi)布置3組重型圓錐動力觸探試驗(yàn)和3組波速法檢測點(diǎn)。

3.3 試驗(yàn)區(qū)檢測方法

從檢測效果及檢測成本進(jìn)行對比，得出速度快、技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的檢測方法，具體試驗(yàn)方法如下。

3.3.1重型圓錐動力觸探試驗(yàn)

1)采用自動落錘裝置。

2)安裝觸探架,保持機(jī)架平穩(wěn),使觸探垂直進(jìn)行,觸探桿部件連接處連接緊固,觸探桿最大偏斜度不超過2%,同時(shí)防止錘擊偏心、探桿傾斜和側(cè)向晃動。

3)每貫入1 m，宜將觸探桿轉(zhuǎn)動一圈半。動探試驗(yàn)過程中，當(dāng)遇到大塊石時(shí)不能穿透，一般停止本孔試驗(yàn)，在原孔位附近約50 cm重新打孔試驗(yàn)。

4)記錄每貫入10 cm的錘擊數(shù)N120，因填料含有大塊石，故錘擊貫入無法連續(xù)進(jìn)行,錘擊速率每分鐘15擊～30擊。

3.3.2靜載荷試驗(yàn)

1)反力裝置：平臺堆載法，總配重根據(jù)實(shí)際情況確定。

2)加荷裝置：采用自動加荷裝置。

3)沉降觀測系統(tǒng)：在承壓板的兩個(gè)正交直徑方向上安裝4個(gè)位移傳感器測讀其沉降量。

4)加荷分級為10級。

5)每級加載后，按第5 min,15 min,30 min,45 min,60 min測讀沉降量，以后每隔半小時(shí)測讀一次沉降量，當(dāng)在連續(xù)2 h內(nèi)，每小時(shí)的沉降量小于0.1 mm時(shí)，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。

3.3.3波速試驗(yàn)

測試采用12道雙邊觀測系統(tǒng)接受方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，道檢距1 m～2 m，偏移距2 m；采集系統(tǒng)選用采樣間隔0.4 ms，采樣長度1 024 ms，數(shù)字增強(qiáng)疊加采樣，本次測試采用4 Hz垂直檢波器。

4 檢測結(jié)果分析

4.1 承載力及壓縮模量檢測結(jié)果

重型圓錐動力觸探試驗(yàn)見表2。

表2 重型圓錐動力觸探試驗(yàn)

載荷試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 承載力及壓縮模量

4.2 均勻性試驗(yàn)數(shù)據(jù)部分結(jié)果

重型圓錐動力觸探試驗(yàn)見表4。

5 檢測方法的比選

5.1 承載力及壓縮模量指標(biāo)

技術(shù)層面分析：通過對重型圓錐動力觸探試驗(yàn)和載荷試驗(yàn)檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析知，經(jīng)過強(qiáng)夯置換處理后，載荷試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度較高，重型圓錐動力觸探試驗(yàn)結(jié)果離散性較大。

工作效率方面分析：重型圓錐動力觸探試驗(yàn)時(shí)間比載荷試驗(yàn)少6 d。

成本分析：重型圓錐動力觸探試驗(yàn)成本較大，載荷試驗(yàn)成本較大。

5.2 均勻性指標(biāo)

技術(shù)層面分析：通過對重型圓錐動力觸探試驗(yàn)和面波試驗(yàn)檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析知，經(jīng)過強(qiáng)夯置換處理后，重型圓錐動力觸探試驗(yàn)和面波試驗(yàn)檢測結(jié)果差異較小，場地均勻性均為中等。

工作效率方面分析：重型圓錐動力觸探試驗(yàn)時(shí)間比面波試驗(yàn)少1 d，但數(shù)據(jù)分析所用時(shí)間較長，難度較大。

成本分析：重型圓錐動力觸探試驗(yàn)比面波試驗(yàn)成本少400元。

表4 重型圓錐動力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析表

面波試驗(yàn)見表5。

表5 面波測試數(shù)據(jù)分析表

6 結(jié)語

試驗(yàn)過程及檢測效果表明，所采用的各種檢測手段均能達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求，各種檢測方法各有千秋，但綜合考慮：在施工質(zhì)量控制時(shí)，宜采用重型圓錐動力觸探試驗(yàn)，竣工驗(yàn)收時(shí)，根據(jù)規(guī)范必須采用靜載試驗(yàn)。在均勻性評價(jià)時(shí)，采用多道瞬態(tài)面波法時(shí)，效率高，速度快，精度高，但由于該方法數(shù)據(jù)處理起來，難度較大，經(jīng)驗(yàn)不足，需與其他方法驗(yàn)證后使用，所以為更進(jìn)一步、更系統(tǒng)地去軟弱地基處理后檢測手段的有效性、適宜性，依然是我們需要研究的一項(xiàng)重要課題。