全石料高填方机场地基施工处置关键技术研究

冯晓凯

（山西机械化建设集团有限公司 山西太原 030009）

0 前言

受经济发展需求影响，近几年国内机场的数量大大增加，而机场建设工程的施工规模也随之迅速扩大，这虽然推动了我国航空事业的发展，但由于很多新建机场都位于山区，需要通过“削山填谷”的方式来进行地基处理施工，因此在施工阶段同样也出现了很多复杂的地基处理问题，而对于全石料高填方机场地基施工处理技术的应用，则正是解决地基处理问题的关键所在。

1 工程概述

贵阳龙洞堡国际机场又称贵阳机场，位于贵州省贵阳市东郊，海拔高度为1139m，距市中心11km，目前有一条跑道及相应的滑行道系统。本期扩建工程需要新建一条与现状跑道相距365m 的近距平行跑道，同时延长现状跑道西侧的第一平行滑行道和第二平行滑行道，并在两条跑道之间新建第三平行滑行道以及若干快速出口滑行道、端联络滑行道、旁通滑行道和垂直出口滑行道、近机位站坪、远机位停机坪等。从整体上来看，本次飞行区扩建工程中，道面区、土面区填方及挖方工程量分别为30095516 方、41383522 方与5989762 方，其中，填方为压实方，挖方为自然方，由于全场以填方为主，外借土方量及工程量均比较大，会对不同区域分别采用冲击碾压工艺压实、强夯工艺压实、碎石桩+CFG 桩组合型复合地基、强夯置换法等多种地基施工处理技术进行地基施工处置。

2 全石料高填方机场的地基施工处理关键技术

本工程地基区域主要由沟塘、红黏土、杂填土、素填土、岩溶等几部分区域组成，各地质分区地基土强度不均匀，容易出现工后沉降、差异沉降、岩溶不稳定、道面地基沉降变形等问题，因此需要利用多种地基施工处理技术分别进行处理。

2.1 清淤换填处理

本扩建工程中飞行区道面影响区、航站区、填方边坡稳定影响区、工作区道路区、工作区建筑区等区域地基均存在沟塘，沟塘内多为人工堆填土及沼泽沉积淤泥，且夹有机物及腐植质，层厚在1.0～5.0m 左右。针对这类地基，工程选择采用清淤换填法进行地基施工处理，施工时先将沟塘内积水及底部淤泥清理疏干，之后于底部填筑压实厚度在50cm 左右的灰岩或白云岩垫层，并在回填压实结束后检测压实度。在回填施工过程中，沟塘侧壁应按照1：2 的设计要求卡瓦台阶式边坡，台阶高度为0.5m 左右，飞行区土面区的地基承载力要求较高，因此该区域沟塘还要在疏干积水后进行晾晒，待晾晒完毕后再回填灰岩与白云岩，而对于复合地基处理区域的沟塘，则需清淤至满足机械施工要求即可。

2.2 强夯法

强夯法是本扩建工程地基施工中最主要的地基处理技术，如红黏土地基、填方区杂填土地基、素填土地基、岩溶区洼地等，都采用了强夯法进行地基处理，这里以红黏土地基处理施工为例进行具体分析。在红黏土地基的处理过程中，根据红黏土厚度的不同，对强夯的能级进行了控制，强夯施工需要先在红黏土地基上方铺设强夯垫层，垫层铺设时应对填料最大粒径、含泥量、级配等质量参数进行控制，以免影响强夯处理加固效果[1]。本工程中垫层填料为灰岩及白云岩，最大粒径≤0.4m，含泥量≤10%，级配不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，垫层松铺厚度为1.0m。在垫层铺设完毕后，需要进行推平处理以保证垫层平整度，之后进行试夯，并根据试夯结果优化设计参数和确定施工参数，若夯坑周围出现隆起或“弹簧土”现象，需及时通报设计单位处理。试夯结束并对设计、施工参数处理完毕后，可直接开始强夯处理，强夯时需要先点夯两遍，并在夯后将垫层推平，之后再满夯一遍，两遍点夯之间、第二遍点夯和满夯之间均应留1～2 周的间隔时间，每次夯击前还要对夯锤直径等设备相关参数进行检查，本工程夯锤直径设计要求为2.4～2.5m，锤底静压力为25～40kPa，如表1 所示。

表1 黏土厚度、强夯能级明细

2.3 强夯置换法

本次工程中强夯置换法同样用于红黏土地基的处理，强夯置换法在施工要求、步骤上与强夯法相差不大，同样需要铺设垫层并进行试夯，之后再按照“点夯两遍，夯后推平，满夯一遍”的顺序进行夯击，但在施工过程中应随夯击进行向夯坑内持续填料，夯击施工应按照“由内而外”的顺序进行，夯击的同时还要密切观测并记录夯点周围地面隆起情况，如施工时坑内或场地内出现积水，则应及时排除[2]。另外，对于道面影响区填料形成的置换墩，要严格按照设计深度对夯沉量进行控制，累计夯沉量通常应在设计墩长的1.5～2 倍之间，夯坑深度则通常应达到2m 左右。

2.4 复合地基处理

复合地基处理是采用两种不同桩基对地基进行加固，本次工程中复合地基处理的布桩方式为组合布桩，将CFG 桩和碎石桩交错布置，主要用于红黏土地基的处理。从桩基设计上来看，本工程中CFG 桩采用商品混凝土，桩身混凝土强度等级为C25，混凝土坍落度为16～20cm，桩顶设置0.5m 厚碎石垫层，碎石最大粒径应≤50mm，含泥量≤10%；而碎石桩桩体则采用粒径≤5cm 的自然级配碎石，含泥量≤4%，桩顶同样设置0.5m 厚垫层，垫层材料为场内中风化白云岩或灰岩，粒径≤0.2m，含泥量≤7%。在施工过程中，按照先碎石桩、后CFG 桩的顺序进行，碎石桩垫层顶面应铺设高强土工格室，形成桩网结构，并将土工格室高度通知在20cm 左右。另外，土工格室的结点距离应控制在60～80cm 之间，格室片厚度应≥1mm，片材抗拉强度则要在80kN/m 以上，确定各项参数均符合要求后，向格室中充填块碎石。

2.5 清爆换填法

本工程地基中的岩溶区共分为岩溶洼地、落水洞、隐伏溶洞三种，其中岩溶洼地、落水洞均采用强夯法进行处理，而隐伏溶洞则采用清爆换填法进行地基处理。在清爆换填施工过程中，首先应将洞体覆盖层清除干净并进行检查，确定覆盖层全部清除后，再对洞体顶板进行爆破，爆破期间应清除现场所有施工人员，并做好相关安全措施，爆破结束后，组织施工人员将爆破现场的顶板破碎物、洞体内充填物清除干净，之后分层回填块碎石并进行强夯，本次强夯施工采用3000kN·m 级的单击夯击能量进行。另外，对于埋藏较浅（2＜H≤8m）的洞体，由于在爆破时比较容易坍塌，不适合采用清爆换填法，而是要先查明顶板厚度、洞体高度、洞径以及充填物等具体情况，之后再据此选择合适的处理方法。例如对未充填或半充填类型的洞体，应采用地面搅拌后高压灌注低标号混凝土处理方法；而对充填类型的洞体，则应采用垫层强夯法（3000kN·m 级单击夯击能量）进行处理。

2.6 地基排水处理

为提高地基承载性能，本次工程还对各区域地基进行了排水处理，具体方法是在原地基下方布置排水盲沟，并根据各处地基原有水系情况建立盲沟排水系统。盲沟施工前需要先根据施工测量结果编制详细施工方案，将盲沟平面位置、控制点高程、断面尺寸、盲沟做法、接入点做法、保护措施等细节确定下来，本工程中盲沟共分为主盲沟、次盲沟和支盲沟三部分，尺寸要求分别为2m×2m、1.5m×1.5m、1m×1m，开挖时侧壁坡度设计要求为1：0.5。盲沟施工过程中应采用粒径在3～20cm 之间的块碎石或卵石充填，含泥量应≤5%，并用无纺土工织物包裹作为反滤层，对于排水量较大的区域，还要在盲沟内部设置预制Ⅲ级钢筋C30 混凝土涵管，涵管上下各铺设150mm 碎石保护层。

3 结束语

山区机场的全石料高填方地基施工情况十分复杂，在实际施工中，施工技术人员必须要根据各区域地基的具体情况，对强夯法、清淤换填法、地基排水施工等各种地基处理技术进行灵活应用，才能够保证地基处理施工质量，为后续施工创造良好基础条件。