振冲挤密法在机场项目中的实际应用研究

闫兴宝

（民航机场规划设计研究总院有限公司西北分公司，陕西西安710000）

0 前言

随着我国民航事业的发展，机场建设项目逐渐增多，特别是对于相对偏远的地区，机场的重要性尤为突出，为了形成点对点的运输模式，加快当地经济发展，机场项目成为首选。但在项目具体实施过程中往往遇到较多的砂土地层，地基承载力相对较弱及部分存在液化的可能，需进行地基处理之后方能作为机场飞行区的土基使用，本文就砂土地区的地基处理进行分析，给出合理的处理方案，对后续类似工程提供参考。

1 砂土主要的工程危害

砂土在工程中的危害主要表现为以下两点：①存在液化的可能性；②地基承载力不足，一般不能满足机场设计要求，地基承载力特征值一般介于90～120kPa，相对较低。对于砂土液化，主要从以下几个方面判别地基是否存在液化：

（1）建设场地地面喷水冒砂，导致上部构筑物发生了相对较大的沉陷现象或明显的倾斜，某些原埋藏于土中的构筑物上浮（基础、柱等），或者地面标高存在明显的变形[1]。

（2）靠近海边或者河边等稍微倾斜的部分发生大规模的滑动，滑动距离有数米甚至更远；或者有明显的侧向移动的痕迹，并在岸坡后面产生沿岸大裂缝或大量纵横交错的裂缝[1]。

（3）震后通过取土样发现，原来有明显层理的土，震后层理紊乱，同一地点的相邻触探曲线不相重合，差异变得非常显著[1]。

通过上述的介绍，可以看出砂土液化会导致地基承载力瞬间失效，给建设项目带来不可想象的后果，甚至是毁灭性的。所以对于砂土地基液化及承载力不足的现象，应高度重视，在进行具体设计及施工时，应严格按照规范中的要求进行，确保地基处理效果满足实际使用需求。

2 砂土危害的处理原则

当现场遇到砂土液化的情况时，应进行地基处理后方可作为持力层，当液化土层较平坦均匀时，可按照表1[1]所列举的情况进行地基抗液化措施。

表1 抗液化措施

砂土液化情况会给施工现场带来较大的危害，比如建筑物发生较大沉降、倾斜及地面发生不同程度的变形等，因此对照实际情况，采取相对应的抗液化措施，对砂土的液化情况进行改善较为重要；一般来讲，采取地基处理措施改善砂土液化的同时，砂土的密实度增加或形成复合地基，即对地基承载能力也进行改善提高，可解决砂土地区常见的问题。

3 砂土地区常用的地基处理方法

目前机场工程对于砂土地区的地基处理方法主要有：强夯法、旋喷桩、振冲桩等处理方法。

强夯法：强夯法加固效果相对明显，工期相对较短，且费用较低。但强夯法施工时会产生较大的震动和噪声，对邻近建筑物产生振动影响，因此对于拟建区域存在现建筑物的，特别是改扩建项目，其应用范围较为受限，需结合现场实际情况采取减震沟等有效减震方式进行处理。

旋喷桩：该方法边喷射边提升，有效避免了塌孔和缩颈的现象，一般成桩质量较好；施工过程中振动和噪声较小。但由于施工工艺控制和施工机具要求较高，造价相对较高，对于机场项目飞行区地基处理，对地基承载力要求相比于建筑地基相对较低，不建议采用。

振冲法：该方法目的是利用振冲器的振动力和水的冲力，使原地基的松散砂层受到振动后挤密，破坏原结构，从而改变地基土的强度和均匀性，使原本松散的砂土变得更加密实，从而有效提高地基承载力和密实度[2]。

该方法主要适用于砂类土，对于0.005mm黏粒含量不超过不超过10%挤密效果较好；如果黏粒含量大于30%[2]，则挤密效果不理想。故对于这种黏粒含量较大的砂土层，可采用振冲置换法进行处理，即有填料的振冲挤密法，效果相对较佳。

综上所述，各种地基处理方法均有优缺点，适用范围也有所不同。强夯法根据其夯击能确定影响深度，一般适用于砂土厚度不大的地区（一般适应于砂土厚度3m以内），对施工振动及噪声要求小的工程，主要适用于湿陷性黄土。旋喷桩法对地基承载力要求较高的工程中，对于机场飞行区场地附加荷载相对较小，应用于飞行区场道工程造价较高，性价比较差。振冲桩属于柔性复核地基，承载力提高有限，且对消除砂土液化效果明显，且处理后地基承载力满足飞行区要求，从处理方法的经济性、施工难度、施工工期等因素综合考虑，建议对于砂土地区地基承载力不足或存在液化的可能的地层采用振冲法进行处理较为合理。

4 某机场振冲法处理案例分析

该机场二期扩建区域内，地层主要为细砂，地基承载力不足120kPa，无法满足使用要求，其主要地层情况由上至下依次为：①层素填土（Qml）：主要为细砂，褐黄色，长石～石英质，均粒结构，中等偏低压缩性，稍湿～湿，松散～稍密。该层仅分布于填方区，是由场地整平推填而成，层厚0.5～9.6m，层底标高868.72～882.48m；②层细砂（Q4eol）：褐黄色，长石～石英质，均粒结构，中等偏低压缩性，湿～饱和，稍密～中密。层厚1.5～20.5m，层底标高861.30～879.37m。

该机场地层主要为细砂，地基承载力较弱，采用振冲法进行处理；振冲桩桩径为0.6m，桩位排布为三角形，桩间距为1.3m，桩排距为1.1m，挖方区桩长为5.5m，填方区桩长必须穿透填土层底面至少2m，并不小于5.5m。振冲后振沉量为0.3m，挖除虚桩头厚度为1m。

具体地基处理工序：

（1）清除场区表层树根、杂草及其他有机物质。

（2）按照振冲起始标高开挖或回填土方，回填土方压实度不小于0.90，并整平基坑。（3）基坑底面若有未填密实的砂坑、洞穴，应重新处理。

按照由外向内的顺序逐一成桩，并在每三桩几何中心处进行扫桩，扫桩深度不小于1.5m。

振冲挤密法施工完毕后，道槽区挖除表层1m厚虚桩头至槽底设计标高下1.0m深度处，表面碾压后，再回填碾压0.6m厚场地原砂（压实度不小于0.96），其顶面标高为槽底设计标高下0.3m。

为了提高地基土的均匀性，减少场道地基的不均匀变形，在处理后的道槽土基顶面铺设一层0.3m厚天然级配砂砾土（含3%的石灰）垫层，压实度不低于0.98。砂砾土垫层的顶面标高为槽底设计标高。对于振冲地基处理后的检测，建议按照标准贯入击数进行检测，必要时可对处理后的地基采用载荷试验检测地基的容许承载力，以确保地基处理效果满足要求。

通过对该机场采取振冲挤密桩施工后，具体完工后实际数据及相应指标见表2及表3。

表2 粉细砂地基处理后技术质量指标汇总

表3 某机场细砂地基处理后实际标贯技术标准值

从上述数据可以看出，该机场采用振冲法处理地基后，从地基承载力特征值、压缩模量及标贯击数标准值等主要数据分析，地基承载力明显提高，均满足机场设计及使用要求，可见振冲法施工在砂土地区的应用有一定的效果。

5 结语

综上所述，对于机场项目中遇到砂土地层时，应采取合理的地基处理方案进行处理，以确保满足机场的使用要求。本文通过对砂土的危害及处理原则进行理论分析，并结合现场实际的检测结果，最终得出结论：从处理方法的经济性、施工难度、施工工期等因素综合考虑，建议对于砂土地区，地基承载力不足或存在液化的可能的地层，采用振冲法进行处理。