高填方机场地基处理方式的探讨

王学军

(山西机械化建设集团公司，山西太原 030009)

0 引言

机场作为航空运输的一种特有交通模式，随着我国国民经济与社会的快速发展，正越来越被人们所认可，尤其在一些丘陵、高山、峡谷地带及重点风景名胜区，机场的数量正在迅猛发展。目前，仅我国西南山区已建和在建的机场就有数十个，如已建成的昆明龙洞堡机场、四川攀枝花机场、四川九黄机场、四川康定机场、贵州六盘水机场及正在扩建的贵州铜仁凤凰机场、贵州毕节机场等。这些机场共同的特点是傍山而建、土石方顺坡填筑、填方高度大、级别要求高、建设时间短。对于山区机场建设工程，地基处理不当出现的后果将是致命的和不堪设想的:填筑体失稳，整个机场顺坡沉降、垮塌。

1 高填方机场的地质概况

高填方机场的填方高度一般在30 m以上，最大达100余米，如已建成通航的四川九寨黄龙民用机场，最高填方达104 m。

高填方机场多建在荒山荒坡区，山区地貌复杂，地基土的地质条件较为复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响，场地中可能存在大孤石，场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象，它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。因此在山区修建高填方机场，需根据场地环境因素及不良地质现象对地基进行处理。

2 对于高填方机场的地基处理

2.1 高填方机场的地基一般处理方法

针对不同机场软弱土层分布情况和整个工程特点，地基处理的方式主要分为两大类，即浅层处理施工和深层加固施工，其中浅层处理施工包括换填和碾压;深层加固施工包括直接强夯、置换强夯、碎石桩、灌浆法等，另外还必须处理好原地面排水。地基处理需和地表水、地下水处理的防护工程相结合，山区软基多半与地下水、季节性流水、泉水等并存，处理软基首先应采用截水沟、排水沟或盲沟等措施消除水患。

2.1.1 浅层处理施工

1)换填法。

当软弱地基的承载力和变形不能满足建筑物要求，且软弱土层的厚度又不是很大时，换填法是一种较为经济、简单的软土地基浅层处理方法。

该法就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。

换土地基根据所用换填材料的不同可分为:灰土地基、素土地基、砂和砂石地基、天然砂卵石地基等。

2)碾压法。

碾压在地基处理施工中应用较少。

2.1.2 深层加固施工

1)直接强夯法。

适用于处理碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理，对含有良好透水性夹层的饱和细粒土地基应通过试验后采用。有效加固深度由夯锤的质量和落距两个因素确定。

2)置换强夯法。

置换法适用于处理高饱和度的粉土与软塑状的淤泥、淤泥质土、粘性土等地基，用于对变形控制要求不严的工程中。

置换墩的深度由土层条件决定，除饱和粉土外，应穿透软土层到达硬质土层上，置换墩体深度一般不宜大于7 m。

四川九寨机场、攀枝花机场、四川康定机场及贵州铜仁凤凰机场工程地基处理，采用了强夯置换法对软基进行处理，效果良好。

3)碎石桩法。

碎石桩适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，对于饱和黏性土地基上主要不以变形为控制的工程也可采用碎石桩置换。

碎石桩法一般用于土层较厚(大于6 m)时地基的深层处理。

碎石桩施工包括振冲沉管碎石桩和干冲碎石桩两种方式。

四川九寨机场、攀枝花机场、贵州毕节机场、贵州六盘水机场采用了碎石桩地基处理法。

4)灌浆法。

灌浆法多用于工程地质条件较差，上部地层(主要受力层)主要由杂填土、淤泥或淤泥质土、粉、细砂组成。

杂填土孔隙大，可灌性好，灌浆后其力学强度、抗变形能力和均一性会有所提高，整体结构得到加强;淤泥或淤泥质土和粉、细砂通过钻孔灌入浓浆后，使土体压密和置换。

2.1.3 排水法

设置盲沟或塑料排水板，原地面的处理除进行以上地基处理方法外，还必须做好排水，常用的方法为设置盲沟。

2.2 地基浅层处理施工注意事项

1)换填层要有足够的宽度和厚度。

2)采用反铲挖掘机将要转换的土层挖尽，且随挖随填。

3)施工中注意坑边稳定。

4)保证填料的质量，填料应分层压(夯)实。

2.3 地基深层加固施工注意事项

2.3.1 碎石桩施工

碎石桩施工过程中需注意:

1)碎石级配以自然级配为宜，最大粒径不宜超过成孔直径的1/12～1/10，且不超过8 cm。

2)碎石含泥量不大于5%。

3)碎石桩作业场地平整，清除路基范围内杂草、树根、耕种土等，做好场地临时排水系统，施工便道畅通。

2.3.2 强夯及强夯置换施工

1)强夯法施工过程中需注意:

a.强夯前在场地内选择有代表性的地段进行试夯以获取强夯参数。

b.强夯法的有效加固深度根据现场试夯或当地经验确定。

c.强夯夯点布置形式可根据基础形式、地基土类型和工程特点选用，宜为正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式。

d.夯点间距宜为锤径的1.2倍～2.5倍，低能级时取小值，高能级及考虑能级组合时取大值。

e.按不同能级组合时，采用高能级处理深层，中等能级处理中间层，低能级处理浅层，满夯处理表层的组合。

f.夯点的夯击次数应按现场试夯确定的夯击次数和夯沉量关系确定，并应同时满足:最后两击平均夯沉量不宜大于设计值;夯坑周围地面不应发生过大的隆起;不因夯坑过深发生提锤困难。

g.偏差控制:夯点测量定位允许偏差不大于±5 cm;夯锤就位允许偏差不大于±15 cm;满夯后场地整平平整度不大于±10 cm。

h.最后两击夯沉量平均值不宜大于下列数值:当单击夯击能小于4 000 kN·m时为50 mm;当单击夯击能为4 000 kN·m～6 000 kN·m时为100 mm;当单击夯击能大于6 000 kN·m时为200 mm。

2)强夯置换法施工。

a.强夯置换法的夯锤直径宜为1.0 m～1.5 m。

b.墩体材料可用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300 mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。

c.置换前墩顶应铺一层厚度不小于500 mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不大于100 mm。不均匀系数Cu＞5，曲率系数Cc=1～3。

d.夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，并应同时满足:墩体穿透软弱土层，且达到设计墩长;累计夯沉量为设计墩长的1.5倍～2.0倍;最后两击平均夯沉量同强夯法。

2.3.3 灌浆法施工

灌浆法施工过程中要注意:

1)施工前首先应整平施工场地，并沿灌浆孔位置开挖沟槽与集水坑，以保持场地整洁干燥。

2)及时准确地做好施工记录，并对资料整理分析，以便指导工程顺利进行，并为验收做好准备。

3)当采用钻孔法设置灌浆管时，孔径一般为70 mm～110 mm，垂直偏差应小于1%。灌浆孔有设计角度时，应预先调节钻杆角度，此时钻机必须用足够的锚栓等固定牢固。

4)灌浆的流量一般为7 L/s～10 L/s，对于充填型灌浆，流量可适当加快，但不宜大于20 L/s。

5)灌浆用材料要求:水为可饮用的河水、井水或其他清洁水，不宜采用pH＜4的酸性水和工业废水;水泥宜采用普通硅酸盐水泥，出厂日期不得超过三个月，受潮结块者不得使用，水泥的各项技术指标应符合现行国家标准;外加剂可掺加水玻璃、表面活性剂或减水剂、膨润土等。

2.4 处理效果

采用上述两种方法处理后效果良好，均能满足设计地基承载力要求。但经过对两种方法的加固效果和工程造价进行综合比选后，并结合我们亲自施工过的九黄机场、康定机场及贵州六盘水机场实地情况，认为在高填方机场地基处理施工中采用强夯置换加固处理方案更为合理。

2.5 采用强夯置换法施工工艺流程

采用强夯置换法的施工工艺流程图见图1。

图1 施工工艺流程图

3 处理效果检测

从施工之日起，即埋设分层沉降仪和测量桩，并在地面一定的深度埋置孔隙水压力计、应力测试仪等，对原地面地基和填筑体进行分层沉降和侧向位移观测，填筑施工结束后，根据检测获得的参数，得出结论:强夯置换后，复合地基承载力满足设计地基承载力要求，加固效果良好。

4 结语

强夯置换法处理高填方机场地基具有施工操作简单、造价低廉、地基处理效果好等优越性，具有良好的经济效益、社会效益与更强的适用性，基本能应用于所有的机场建设地基处理施工，而不仅仅是高填方机场。

［1］ JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］ GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［3］ 薛 熠，曹正正，刘 珊.浅谈地基处理措施［J］.山西建筑，2011，37(19):51-52.

［4］ JTJ 017-96，公路软土地基路基设计与施工技术规范［S］.

［5］ CECS 279:2010，强夯地基处理技术规程［S］.