软土地区机场场道地基沉降控制研究

陈锦华

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

软土地基是指由软弱土构成的压缩性土层所组成的地基，具有天然含水量和压缩系数高等特点。因此，软土地基特有的工程性质决定了其往往会对基础造成相邻的两个基础沉降量的差值。如果差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力； 当超过一定的限度时，将会产生裂缝、倾斜甚至破坏。综上所述，为提高基础的稳定性，当所建建筑物或构筑物位于软土地基基础上时必须对其进行处理。

现阶段，针对于软土地基的处理主要是经过三个时期。第一个时期是在1970～1979，当时设计局限性较大，在绝大多数工程设计中，都采取了绕开或是避开这一特殊地段，以最大程度上控制工程投资。第二个时期是在1980～1990，面对日益增长的人口问题和日趋紧张的资源问题，让越来越多的设计人员尽可能地利用更少的资源规划更合理的建设，此时地基处理也不再是一个难题，软基处理的方案也较为多样。第三个时期是在1990年以后，随着科技和经济的不断发展，各种各样的处理技术被越来越多地采用，化解的软基处理难题也越来越多，方案的选择也更加合理。

在前人的研究基础上，文章依托某工程，采用有限元分析软件，分析不同软基处理方法下飞行区场道工后沉降和飞行区场道工后差异沉降沿纵向坡率，并进一步探索适用于该项目的最优软基处理方法。

1 软土的特征

通过对现有研究成果进行归纳总结，在众多的实际工程中均表明，软土在不同的地域位置都有其独特性的体现，即位于不同区域的软土甚至是同一区域不同路段的软土均有差异性，但总体而言，软土的颗粒与颗粒集合体之间的空隙较大、天然状态下单位体积的质量较低、受荷载作用时体积缩小的性状较大等特点，见图1。

图1 软土的特点、危害

现阶段的处理方式主要是通过施工时的沉降处理和施工后的稳定处理，而这两种处理方式均有其各自的独特性和差异性。

文章依托于某工程，为满足相应的协转需求，需对该机场进行改扩建。其中，飞行区场道部分地基主要由软土组成，而软土地基上修建场道是机场工程领域的一大技术难题。

2 有限元模型建立

采用有限元分析软件，结合现有实际工程，分析不同软基处理方法下飞行区场道工后沉降和飞行区场道工后差异沉降沿纵向坡率，并进一步探索适用于该项目的最优软基处理方法。

2.1 几何模型

数值计算模型以有限元软件中提供的四面体实体单元（由20个节点组成）为基础建立，同时为了更加精确模拟“道基-地基”的相互作用，提高计算精度，在建模时网格的划分采用“疏密有致”的方法从场道中心位置向外，数值计算模型，见图2。

图2 数值计算模型

2.2 本构模型

文章对土体采用弹塑性体分析，采用Mohr-Coulomb屈服准则，本构关系则以增量形式来描述。

2.3 计算方案与参数选取

文章采用数值仿真来模拟①换填法、抛石挤淤法、注浆加固（不同材料属性）；②加筋法；③水泥搅拌桩、CFG桩、素混凝土桩法等；④碎石桩、砂井、排水板法+预压地基法；⑤振动碾压、冲击碾压、强夯法。计算方案见图3。

图3 数值模拟计算方案

2.4 计算结果分析

通过分析可得，上述处理措施中考虑工程造价和现场实际情况后，换填法可满足飞行区场道工后沉降和工后差异沉降沿纵向坡率，换填效果如图4所示。

图4 换填法处理场道软基竖向沉降

3 现场试验

3.1 飞行区场道工后沉降≤0.2～0.3 m

为了验证数值计算成果的可靠性，开展现场试验，检验软土地基工后沉降，现场试验为了验证目标值是否达标，小组成员联合项目施工人员进行了现场试验，来检验软基工后沉降效果。经现场试验结果显示飞行区场道工后沉降≤0.2～0.3 m。

3.2 飞行区场道工后差异沉降沿纵向1.0‰～1.5‰

经现场试验结果显示飞行区场道工后差异沉降沿纵向1.0‰～1.5‰，满足设定目标，见图5。

图5 单点沉降计测量原理

4 结论

（1）软土地基是指由软弱土构成的压缩性土层所组成的地基，具有天然含水量和压缩系数高等特点。（2）针对飞行区软基处理应主要满足：飞行区场道工后沉降≤0.2～0.3 m和飞行区场道工后差异沉降沿纵向1.0‰～1.5‰。