研究强夯法在山区高填方机场地基处理工程中的应用

◎王建国

本次机场项目工程选址位于我国某地区一处山区内部，该地区主要是以丘陵地质地貌条件为主，地势整体偏高，海拔平均高度为1410m，该山区作为机场工程施工过程中的不良地基条件，在施工中会出现地基不均匀沉降以及受到地质条件因素的影响而产生安全隐患问题。与此同时，随着项目工程建设施工高度的不断上涨，会造成上部结构的荷载量进一步加大，因此对于地基基础结构的承载能力以及变形量大小，提出了更高的要求和标准。本次机场项目工程位于半填半挖施工区域，填方施工厚度差异性相对较大，如果填方施工区域没有进行有效处理，很容易造成地基基础结构产生不均匀沉降情况，如果使用分层碾压施工方法来进行处理，在整个工程施工周期上相对较长，工程施工要求更高，因此通过对比分析之后，通过采取强夯法对地基进行加固处理，整体的经济效益表现更加明显，有效结合本次机场工程施工区域的地理条件特点，通过使用强夯法不但可以提高项目工程的施工效率，同时可以有效提高机场地基施工的整体质量。

一、地基处理工作方案

根据本次机场项目工程施工条件，本次机场向工程基础施工当中的重点问题，在于基础岩体的开挖填筑体处理挖填协调、变形处理、交界面抗滑处理以及边坡防护处理等多项工作。

1.基岩开挖。

基础岩体结构天然抗压强度相对较高，因此需要使用爆破处理工作方法来进行处理，为了有效防止超挖和少挖问题的产生，有效保证基础垫层的厚度大小均匀一致，保证地基结构的承载能力和稳定性，要求基岩部分使用光面爆破，平均平整程度允许误差值不能超过15cm，有效提高基岩开挖工作质量和稳定性。

2.填筑体处理要点。

在本次机场向工程施工过程中，填筑施工材料主要是以细砂粉土、泥质粉砂岩、细颗粒土壤等各种原材料备注填充工作过程中，所使用的材料含水量相对较低，因此不容易直接进行压实。挖方施工区域土壤爆破开挖工作结束之后，由于填筑体颗粒程度相对较大，同时经常会产生基础材料铺设不均匀，根据材料颗粒直径大小对其进行划分，飞机轨道标高以下2～10m范围内，通过使用细颗粒的土壤进行填筑处理，最大颗粒直径不能超过20cm，飞机轨道表面标高10m以下范围，可以通过使用粗颗粒材料来进行填充处理，要求最大的材料颗粒直径不能超过50cm。在填充工作过程中，需要对原材料的匹配进行合理控制，含泥量不超过5%，含石块总量不能超过70%，填筑施工材料不均匀系数需要大于10。填方区域高度局部需要达到47m，要保证边坡结构的稳定性避免对填筑的施工质量产生影响，需要优先选择使用级配更好的碎石土沙土作为常外回运施工填料，如果使用卵石块石作为填料过程中，在强夯施工处理过程中，最大的颗粒直径不能超过50cm，同时其中不能掺杂大量的淤泥耕土、膨胀土以及有机质含量超过5%的土壤材料。

综合所述，在填筑体处理工作过程中，通过采取水平分层铺筑施工方法和分层强夯施工工艺技术，可以全面提高机场基础施工区域的承载能力和稳定性，如果所使用基层材料的含水量相对较低，会影响到实际压实程度和处理工作效果。填筑体分层填筑施工之前必须要做好保湿处理工作，实际含水量需要控制在标准含水量到2%误差范围之内。在基础强夯工作过程中，需要有效控制填筑体材料当中的水体含量、压实系数材料的颗粒直径大小以及材料的不均匀系数等各项参数，避免对机场基础结构部分的稳定性产生不良影响。

二、强夯法的主要技术特点

在一些沙土，粉土、粘性土、碎石土等地基加固处理工作当中，通过强夯法的使用效果非常明显，可以对基础面形成良好的加固处理作用。强夯法在一些湿陷性黄土地基处理工作中应用效果尤为明显，不但可以有效提高基础基础面的承载能力和稳定性，同时材料的压缩程度更低，强夯工作完成之后土壤的湿陷性和抗液化能力得到了全面改善。对于地下水位相对较浅的粘土和粉质土壤地基条件而言，在加工处理工作过程中固结工作原理主要是以动态加固方式为主，当基础面底部的填充物在地下水位，或者是以下具有更强渗透性的情况下，通过强力压实处理是主要的加固工作方法，在基础底面部分通过大规模的整体压实处理可以有效解决土壤当中存在的大量空隙，以及对其中多余的水体进行排出，可以有效提高地基基础结构的强度和稳定性，使得地基基础面的承载能力得到了全面提高。通过强夯法处理工作之后地基基础面土壤的干重参数会有所增加，地基基础结构的承载能力有所提高，并且在道路路面结构施工完成之后，表面的地质条件稳定性更强，由于受到土质因素所产生的干扰，突然湿陷型和膨胀型，在特定的条件下会产生比较严重的液化情况，因此需要通过更加复杂的处理工作方法来进行控制。由于大部分的土壤在处理工作完成之后可以直接进行使用，但是对于其中一些含水量相对较大的粘土条件，则不能直接进行使用。如图1：

图1 强夯法

强夯法在使用工作过程中，不需要其他的建筑施工材料来进行辅助处理，对土质条件进行压力冲击，以此来全面提高基础施工材料的实用牢固性和稳定性。由于原材料的购置成本相对较低，整个施工流程相对比较简单，可以省略大量的原材料投入环节，除了机械成本之外基本上不存在其他的材料消耗，因此在整个估计成本投入量上相对较小，可以有效控制项目工程施工的整体造价。通常情况下，山区当中的废弃物填埋场地下水位相对较低，很多土壤当中存在大量的砾石材料，通过使用强夯法对山区当中的地基条件进行处理效果非常明显，但是在强夯法正式开始使用之前，必须要对施工区域的地质条件情况进行全面勘察和分析。山区内部高填方地基，通常情况下是由削峰填谷所构成，在回填施工过程中具有厚度更大、土质更加松懈、填土性质比较复杂、均匀性较差以及会出现不均匀沉降等各种情况，地下水位的改变和排水工作，对于施工区域基础沉降所产生的影响非常明显，尤其在黄土地基条件下，回填地基具有较强的软弱特征，因此需要通过强夯法，对地基进行加固处理工作之后，保证地基结构的基础稳定性，控制地基后续使用产生的变形量大小，有效保证整个机场地基施工的顺利开展[3]。

三、山区机场高填方地基施工处理工程中强夯法的具体应用分析

1.工程概况。

本次机场项目工程建设施工位于我国某地区一处山村地带，总占地面积570公顷，项目工程施工总面积23.5万m2，本次机场项目工程建设施工跑道长度1200m，宽度30m，整个场地设计地势主要是以西北高、东南低为主，和现状地势条件相符合。拟建场地区域的机坪位置自然地面标高范围在1395.5～1438.8m之间，施工区域场地的起伏程度相对较大，同时涉及地平标高范围在1435.5～1414.25m之间，机场的飞行区域和夯站区域很多地段需要进行深度开挖处理，开挖完成之后需要保证填方高度范围在4.8～25m之间，局部最深可地基施工的承载力，加固深度压缩模量密实度20m。

2.强夯准备工作。

在山区机场高填方地基处理工作过程中，对于整个项目工程施工规划有着更加详细的要求和标准，同时在施工技术层面上的要求标准也相对较高，必须要保证机场高填方地基结构的稳定性，有效控制沉降问题所产生的影响。不但如此，地基施工问题也可以划分成多个不同的工作层面，其中主要包含边坡结构的稳定性，地基下部和原有地基基础结构的稳定性，地基交界面稳定性等各种不同类型的问题。根据相关工作理论和实践工作方案来进行分析，因为不同地域、不同地质条件下以及不同的土质环境条件，都会对整个项目工程建设施工带来较大的工作难度。与此同时，在施工原材料填方施工过程中，由于材料运输设备以及运输难易程度等方面因素的影响，造成原材料在供应使用过程中也会存在一定的困难，同时还需要通过使用更加精密的计算机设备，有效控制机场高填方地基施工完成之后沉降量和差异沉降量大小，对相关工作人员的专业技能要求相对较高。在针对原有的地基和填方分别采用相应的加固处理工作方法，有效控制基础面的稳定性要求。

3.高填方强夯设计工作方案。

通过对施工区域地理条件情况进行全面勘察和分析，有效判断强夯工艺方法在生产力当中的适用性条件，判断是否可以满足机场地基施工的承载力、压缩程度、地基模量等相关参数要求。对大面积的地基处理和土石方填筑设计工作提供出必要的参考依据，需要确认不同填料的深度强夯强度等级，同时确认不同强夯点的不主动的方法，对强夯次数强夯变数以及整体强夯沉降量大小进行确认，同时需要有效控制两次强夯工作过程中的间歇时间，有效满足强夯工作的实际工作要求。通过前期的试验检测工作开展，为大面积的地基处理以及土石方填筑工作提出必要的优化处理工作方案以及相关工作建议，提高强夯工作的整体稳定性。

4.单点夯机实验工作分析。

（1）强夯点位设定。

通过对强夯施工区域不同的夯机点位进行有效确认，从中总共展开两个单点夯机试验工作。在夯机工作过程中需要对夯机次数进行有效确认，夯机次数越多在土体结构当中所形成的挤压能量越大，但是随着夯机次数的不断增加基础，土壤内部的空隙率也会进一步缩减，主体结构的压缩性能会达到极限状态，整体的压实量会趋于稳定，因此需要对夯机的次数进行控制，有效保证标准的夯机次数范围内，得到最佳的加工处理工作效果，有效减小实际工作量，提高工作效率并且缩短地基强夯工作时间。在进行单点夯机实验工作过程中，需要保证在互相垂直的方向上，基于行垂的外边缘位置开始，每间隔0.5m需要设置出一个观测点，总共设置出5个夯实点位。在正式开始测量工作之前，需要对夯实标高大小进行有效控制，要保证每一个区域夯实高度符合要求，同时要有效确认夯击次数。

（2）夯点间距大小确认。

在地基夯实加固处理工作过程中，需要对夯点的间距大小进行有效控制，避免夯点相互之间的冲击能量形成扩散而产生影响，对于分层填筑地基工程项目而言，通过合理布置房间点的几率大小，可以最大限度上减小能量空白区域的深度，同时可以进一步增大夯机点位的加固处理工的效果，不同的地基基础土壤性质和基础底面的形状大小也需要进行事先确认，夯点布置形状和间距大小之间也存在着一定的差异性。因此，在基础夯实工作过程中，必须要对这一问题加以充分重视，有效保证行基点和形状之间的有效对应，提高地基的总体架构处理效果。在首次夯时工作过程中，夯机点的间距大小可以选择夯垂直径大小的2.5～3.5倍之间；第2次夯实点位的布置需要保证，在第1遍夯实点布置中间。本次机场项目工程基础夯实工作工作夯实点，以8×8m成梅花形状来进行布置，实验区域的夯实点平面布置和满垂应搭接布置如图2所示：

图2 夯实点位和方法

（3）夯机加固效果。

在夯机处理工作过程中，通过采取两遍点夯、一遍满行的处理工作方法，主夯点间距大小设定为8.00m，主行点分为两次来进行夯实处理，然后再使用2000kN、1500kN能量集进行充分夯实一次，夯机次数为两次夯实过程中相互之间的搭接范围控制在30%。在夯实工作过程中需要对夯实间歇时间进行有效控制，本次场地数据范围内回填土的天然含水量相对较低，因此在夯实工作过程中所形成的超空气水压力可以瞬间消散，因此不需要考虑到夯机间歇时间所产生的影响。在停锤工作标准方面每一次夯机点和夯机次数的设置，必须要符合基础面土壤的性质条件以及夯机下沉量的关系曲线，同时需要有效满足以下的夯实工作条件。最后，夯沉量满足以下要求：能级4 000k N·m，最后两击平均夯沉量小于等于50㎜；

能级6 000k N·m，最后两击平均夯沉量小于等于100㎜。在实际行机工作过程中，周围地表面不能产生明显的隆起，不能因为夯空深度过大造成起锤困难等情况。强夯工作结束后经过后续的检测和沉降量监测工作，发现场地区域的地基结构稳定性较强符合项目工程基础加固处理标准。

四、结语

机场项目工程在建设施工过程中，如果属于山区地质条件，经常会遇到大量的高填方地基结构，在地基施工处理工作过程中，核心问题是需要保证基础内结构的安全性和稳定性，不能产生严重的沉高填方地基处理工作结束后，实际沉降量和差异沉降量的控制工作难度相对较大，因此需要对原有的地基和填方地基采取分别处理工作方式，同时需要提交最终的处理工作结果，以此来有效达到地基稳定沉降的控制工作要求和标准。