機場站坪施工中的軟土地基處理技術研究

宋瑞

（山西機械化建設集團有限公司，山西太原 030000）

0 引言

對于軟土地基來講，其地基土一般較為松軟，有著較強的可凹陷性，往往承重之后很容易出現沉降問題，這對于工程建設產生極為不利的影響。機場站坪作為機場當中的一個重要組成內容，其工程建設質量可以對機場正常穩定運營產生直接影響，為避免軟土地基對機場站坪施工產生影響，有必要對其軟土地基處理技術做出深入研究。

1 軟土地基概述

對于軟土地基而言，主要指的是由黏土以及粉土等一系列細微顆粒含量較多的松軟土、具備較大孔隙的有機質土還有泥炭等土層構成，同時地下水位較高，其上的相應填方還有構造物穩定性較差容易出現沉降問題的地基，其特點如表1 所示。由于地基屬于地面結構的一個主要支撐，所以一旦地基結構受損，輕則影響地面結構體的實際施工建設質量，重則能夠導致建筑物出現坍塌崩壞問題，從而造成嚴重的生命財產損失，所以軟土地基的危害性非常大，在工程建設過程中，必須要對其進行合理有效的處理。現階段，較為常用的處理技術手段主要包括：堆載預壓技術、擠密樁技術、真空預壓技術、換填墊層技術以及強夯法等，均能夠取得良好的處理效果，但需要結合實際情況進行適當選用[1]。

表1 軟土基地主要特點

2 案例概述

案例工程為國內某市所開展的大型國際機場站坪以及停機坪工程施工項目，該機場場道主要包括主跑道、平行滑行道以及快速脫離道還有站坪和停機坪等多個部分，其中主跑道大約4000m；對于站坪以及停機坪，實際面積達到了320000m2。該機場對站坪地基的要求為保證均勻、密實以及穩定。實際地基差異沉降需要按50m 彎沉盆進行控制，對于盆底以及盆頂之差需要控制在5m 以內；對于剩余沉降量需要依照實測雙曲線進行推算，一般以30 年為計算年限，實際不得超過5cm。通過地質勘探顯示，該工程主要土層及特性如表2所示，為提高軟土地基處理成效，該工程對強夯法、擠密樁法以及堆載預壓法進行了綜合運用，并取得了良好應用成效。因此文章便以該工程為例針對機場站坪施工中的軟土地基處理技術做出深入探討。

表2 案例工程土層及其特性展示

3 機場站坪軟土地基處理技術

3.1 強夯法的應用

對于粉細砂土來講，其通過高能量強力夯擊后，相應的地基土可以產生沖擊波以及較大的動應力。這樣可以對內部土粒產生一種預震效應，從而促使土粒結構進行重新排列，有助于促使土粒密實性得到有效提升、提高強度以及降低壓縮性，使得土的抗震動液化條件得到有效改善，進而降低地震液化勢[2]。具體做法如下。

3.1.1 強夯設計

主要結合工程經驗，合理擬定施工參數，然后通過現場施工試驗，有效獲取最優參數。對于粉細砂來講，其密實狀態能夠對工程性質造成較大的影響。而密實程度的一個關鍵物理參數便是孔隙比。一般借助相對密度Dγ 作為主要控制指標。結合工程經驗來看，Dγ 如果處于0.80 及以上時，粉細砂結構較為緊密，實際壓縮性較小，具備良好的抗震液化性能，一般出現Ⅶ度地震也不會出現液化問題。

3.1.2 強夯施工參數

（1）實際夯沉量。經過詳細計算得出，10m 深土層實際強夯下沉量可達到60cm，也就是說在完成強夯作業后地面平均下沉量處于60cm 及以上時，能夠有效達到抗Ⅶ度地震液化方面的要求[3]。

（2）所需夯擊能量。結合以往工程經驗來看，有效夯擊實際影響深度達到5~6m 時，相應的單位面積所需要用到的夯擊能量大約為1700~2200（kN·m）/m2；如果是8~10m，一般需要2700~3200（kN·m）/m2，本工程為了能夠切實消除10m 深粉細砂液化，最終將單位面積夯擊能量有效明確為3200（kN·m）/m2。

系統可根據運行數據繪制曲線，將更為直觀的運行狀態呈現給運行人員，還可將數據導入電子表格。系統與Web結合，實行入網監控。PLC模擬量輸入端連接各種模擬量信號如電壓、電流、光照等，這些由傳感器采集的信號經過高精度A/D轉換后由PLC控制器處理經輸出端送出，控制外圍設備。顯示器用圖形和文字相結合的方式顯示各個裝置的狀態[6]。

（3）實際夯錘落距。如果想要有效消除粉細砂液化問題，夯錘方面必須要有一個足夠的落地距離，唯有著地過程中產生一定的加速度，才可以產生足夠的沖擊波以及動應力。結合經驗以及試驗來看，落距達到4~5m 時，實際影響深度能夠達到4m；如果為7~9m，實際影響深度能夠達到7m；如果為14～17m，實際影響深度能夠達到10m。

（4）合理選擇夯錘。對于錘重需要結合以下公式進行估算。

式中：h——落距，m；D——加固深度，m；k——經驗系數0.5~1.0，一般消除粉細砂液化主要為0.6~0.7；W——錘重，kN。對于錘底面積，通常依照每平方米錘重大約30kN~50kN，合理選用圓臺型底面直徑d 大約為2.1m 左右的鋼質夯錘。

（5）科學設置夯擊次數以及夯點。案例工程設計的夯點主要分為兩種，分別為高能量點夯以及低能量滿夯。對于高能量點夯用于處理粉細砂液化問題，夯點依照正方形布置，實際行以及排距主要為3.25m×3.25m；對于低能量滿夯來講，發揮著最后壓實找平這一作用，實際行以及排距離主要為2.2m×2.2m[4]。

3.1.3 做好強夯施工控制工作

在實際開展強夯施工作業時，夯擊面需要有效高出地下水位，一般為1.5m 以上，同時回填1.5~2.0m 厚度的石渣墊層；完成夯擊作業后，需要檢測地面平均實際下沉量，保證處于60cm 以上；對于最后兩擊的實際下沉量之差需要控制在5cm 以內；夯擊過程中，需要按行按列連續定點有效一次夯完實際每點擊數。施工過程中如果遇到薄層軟土，需要分兩序兩遍進行夯擊，一般間隔時間需要能夠促使超孔隙水壓力有效地得到充分消散。

3.2 擠密砂樁以及砂井的運用

案例工程中，對擠密砂樁以及砂井，在設計上主要采用的均為同一種振動沉管樁機，實際樁管直徑全部為377mm，對于樁以及井間距布置也保持一致。但作用機制存在一定的差異以及設計參數也會有所不同。對于擠密砂樁來講，其能夠對粉細砂發揮出振密以及擠密的作用，而對于砂井來講其可以對軟土發揮出排水作用，同時還能夠在軟土中有效地發揮出置換作用，從而形成良好的復合地基[5]。

（1）對于砂樁（井）間距來講：行距為1.8m，實際排距為1.56m，主要采用正三角形方式進行布置。

（2）最大深度：砂樁控制在14m；砂井主要為22m。

（3）實際灌砂量（m3/m）：砂樁擠密控制在0.196，中密控制在0.23；對于砂井擠密控制在0.096，中密控制在0.11。

（4）實際拔管速度（m/min）：砂樁控制在1.0 及以內；砂樁控制在0.8 以內。

（5）具體留振時間：對于砂樁上拔0.5m 有效留振5s；對于砂井不留振。

對于完成處理作業的樁間土來講，其強度需要借助標準貫入以及靜力觸探開展檢測工作。實際檢測位置主要為相鄰砂樁形成的相應正三角形的中心。具體檢測時間一般為砂樁成樁后大約7d 左右，軟土強度實際恢復期應該控制在20d 以上，然后再開展檢測工作。

3.3 堆載預壓法的應用

案例工程站坪區通過地質勘探發現存在5 塊下臥厚度達到了8m 以上的淤泥層，需要借助堆載預壓才可確保剩余沉降達到5cm。對于預壓荷載需要切實滿足總沉降以及工期要求，通常需要大于道面結構層以及飛機荷載總和。案例預壓荷載具體情況如表3 所示。

表3 案例工程堆載區實際預壓荷載

首先，堆載預壓法的應用想要取得理想效果，最為關鍵的內容是排水系統的科學設置，要確保軟土中的孔隙水可以在預壓荷載作用下，順利且快速地排出，從而加快固結。案例工程的排水系統主要由垂直以及水平排水組成。對于垂直排水主要借助砂井完成，下部有效穿過軟土層頂部然后與水平排水進行連接。對于水平排水主要為設置在一系列砂井頂部的相應粗砂墊層，具體厚度大約為30~40cm，同時墊層底面還會每間隔50m 有效地設置排水盲溝，對于溝端設置了相應的集水井。這樣軟土當中排出的一系列孔隙水，能夠通過垂直通道砂井快速地進入粗砂墊層，然后再經過盲溝順利地流入集水井，再借助抽水泵定時抽水，以此保持排水系統足夠暢通[6]。

其次，對于排水盲溝，主要設置為梯形斷面。借助土工布有效包裹碎石或者是用砂礫進行充填，頂面需要與粗砂墊層進行連接，對于縱向依照一定坡度合理地與集水井進行連接。對于集水井，需要每隔50m 有效地設置1 個，實際直徑約為800mm，管材主要為無砂多孔混凝土預制管。具體操作中需要在管壁開直徑大約為10mm 左右的小孔。井底需要明顯低于盲溝底部大約30~40cm，借助塑料格網以及土工布進行包裹，同時底部需要借助粗砂以及碎石進行充填。

最后，在堆載區需要預埋沉降板，以此對堆載以及預壓過程開展觀測工作。

4 結語

綜上所述，對于軟土地基來講，其能夠對機場站坪工程施工建設效率以及質量產生重大影響，同時也嚴重地威脅著機場投入使用后的安全性以及可靠性，所以必須要做出科學處理。文章以國內某大型機場站坪工程為例，針對其軟土地基處理技術做出了深入研究，經分析驗證具有良好可行性，有效地解決了技術應用不當而引發的處理效果不佳等問題，大大地提高了軟土地基的處理效率和質量，值得推廣和借鑒。