机场站坪施工中的软土地基处理技术研究

宋瑞

（山西机械化建设集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

对于软土地基来讲，其地基土一般较为松软，有着较强的可凹陷性，往往承重之后很容易出现沉降问题，这对于工程建设产生极为不利的影响。机场站坪作为机场当中的一个重要组成内容，其工程建设质量可以对机场正常稳定运营产生直接影响，为避免软土地基对机场站坪施工产生影响，有必要对其软土地基处理技术做出深入研究。

1 软土地基概述

对于软土地基而言，主要指的是由黏土以及粉土等一系列细微颗粒含量较多的松软土、具备较大孔隙的有机质土还有泥炭等土层构成，同时地下水位较高，其上的相应填方还有构造物稳定性较差容易出现沉降问题的地基，其特点如表1 所示。由于地基属于地面结构的一个主要支撑，所以一旦地基结构受损，轻则影响地面结构体的实际施工建设质量，重则能够导致建筑物出现坍塌崩坏问题，从而造成严重的生命财产损失，所以软土地基的危害性非常大，在工程建设过程中，必须要对其进行合理有效的处理。现阶段，较为常用的处理技术手段主要包括：堆载预压技术、挤密桩技术、真空预压技术、换填垫层技术以及强夯法等，均能够取得良好的处理效果，但需要结合实际情况进行适当选用[1]。

表1 软土基地主要特点

2 案例概述

案例工程为国内某市所开展的大型国际机场站坪以及停机坪工程施工项目，该机场场道主要包括主跑道、平行滑行道以及快速脱离道还有站坪和停机坪等多个部分，其中主跑道大约4000m；对于站坪以及停机坪，实际面积达到了320000m2。该机场对站坪地基的要求为保证均匀、密实以及稳定。实际地基差异沉降需要按50m 弯沉盆进行控制，对于盆底以及盆顶之差需要控制在5m 以内；对于剩余沉降量需要依照实测双曲线进行推算，一般以30 年为计算年限，实际不得超过5cm。通过地质勘探显示，该工程主要土层及特性如表2所示，为提高软土地基处理成效，该工程对强夯法、挤密桩法以及堆载预压法进行了综合运用，并取得了良好应用成效。因此文章便以该工程为例针对机场站坪施工中的软土地基处理技术做出深入探讨。

表2 案例工程土层及其特性展示

3 机场站坪软土地基处理技术

3.1 强夯法的应用

对于粉细砂土来讲，其通过高能量强力夯击后，相应的地基土可以产生冲击波以及较大的动应力。这样可以对内部土粒产生一种预震效应，从而促使土粒结构进行重新排列，有助于促使土粒密实性得到有效提升、提高强度以及降低压缩性，使得土的抗震动液化条件得到有效改善，进而降低地震液化势[2]。具体做法如下。

3.1.1 强夯设计

主要结合工程经验，合理拟定施工参数，然后通过现场施工试验，有效获取最优参数。对于粉细砂来讲，其密实状态能够对工程性质造成较大的影响。而密实程度的一个关键物理参数便是孔隙比。一般借助相对密度Dγ 作为主要控制指标。结合工程经验来看，Dγ 如果处于0.80 及以上时，粉细砂结构较为紧密，实际压缩性较小，具备良好的抗震液化性能，一般出现Ⅶ度地震也不会出现液化问题。

3.1.2 强夯施工参数

（1）实际夯沉量。经过详细计算得出，10m 深土层实际强夯下沉量可达到60cm，也就是说在完成强夯作业后地面平均下沉量处于60cm 及以上时，能够有效达到抗Ⅶ度地震液化方面的要求[3]。

（2）所需夯击能量。结合以往工程经验来看，有效夯击实际影响深度达到5~6m 时，相应的单位面积所需要用到的夯击能量大约为1700~2200（kN·m）/m2；如果是8~10m，一般需要2700~3200（kN·m）/m2，本工程为了能够切实消除10m 深粉细砂液化，最终将单位面积夯击能量有效明确为3200（kN·m）/m2。

系统可根据运行数据绘制曲线，将更为直观的运行状态呈现给运行人员，还可将数据导入电子表格。系统与Web结合，实行入网监控。PLC模拟量输入端连接各种模拟量信号如电压、电流、光照等，这些由传感器采集的信号经过高精度A/D转换后由PLC控制器处理经输出端送出，控制外围设备。显示器用图形和文字相结合的方式显示各个装置的状态[6]。

（3）实际夯锤落距。如果想要有效消除粉细砂液化问题，夯锤方面必须要有一个足够的落地距离，唯有着地过程中产生一定的加速度，才可以产生足够的冲击波以及动应力。结合经验以及试验来看，落距达到4~5m 时，实际影响深度能够达到4m；如果为7~9m，实际影响深度能够达到7m；如果为14～17m，实际影响深度能够达到10m。

（4）合理选择夯锤。对于锤重需要结合以下公式进行估算。

式中：h——落距，m；D——加固深度，m；k——经验系数0.5~1.0，一般消除粉细砂液化主要为0.6~0.7；W——锤重，kN。对于锤底面积，通常依照每平方米锤重大约30kN~50kN，合理选用圆台型底面直径d 大约为2.1m 左右的钢质夯锤。

（5）科学设置夯击次数以及夯点。案例工程设计的夯点主要分为两种，分别为高能量点夯以及低能量满夯。对于高能量点夯用于处理粉细砂液化问题，夯点依照正方形布置，实际行以及排距主要为3.25m×3.25m；对于低能量满夯来讲，发挥着最后压实找平这一作用，实际行以及排距离主要为2.2m×2.2m[4]。

3.1.3 做好强夯施工控制工作

在实际开展强夯施工作业时，夯击面需要有效高出地下水位，一般为1.5m 以上，同时回填1.5~2.0m 厚度的石渣垫层；完成夯击作业后，需要检测地面平均实际下沉量，保证处于60cm 以上；对于最后两击的实际下沉量之差需要控制在5cm 以内；夯击过程中，需要按行按列连续定点有效一次夯完实际每点击数。施工过程中如果遇到薄层软土，需要分两序两遍进行夯击，一般间隔时间需要能够促使超孔隙水压力有效地得到充分消散。

3.2 挤密砂桩以及砂井的运用

案例工程中，对挤密砂桩以及砂井，在设计上主要采用的均为同一种振动沉管桩机，实际桩管直径全部为377mm，对于桩以及井间距布置也保持一致。但作用机制存在一定的差异以及设计参数也会有所不同。对于挤密砂桩来讲，其能够对粉细砂发挥出振密以及挤密的作用，而对于砂井来讲其可以对软土发挥出排水作用，同时还能够在软土中有效地发挥出置换作用，从而形成良好的复合地基[5]。

（1）对于砂桩（井）间距来讲：行距为1.8m，实际排距为1.56m，主要采用正三角形方式进行布置。

（2）最大深度：砂桩控制在14m；砂井主要为22m。

（3）实际灌砂量（m3/m）：砂桩挤密控制在0.196，中密控制在0.23；对于砂井挤密控制在0.096，中密控制在0.11。

（4）实际拔管速度（m/min）：砂桩控制在1.0 及以内；砂桩控制在0.8 以内。

（5）具体留振时间：对于砂桩上拔0.5m 有效留振5s；对于砂井不留振。

对于完成处理作业的桩间土来讲，其强度需要借助标准贯入以及静力触探开展检测工作。实际检测位置主要为相邻砂桩形成的相应正三角形的中心。具体检测时间一般为砂桩成桩后大约7d 左右，软土强度实际恢复期应该控制在20d 以上，然后再开展检测工作。

3.3 堆载预压法的应用

案例工程站坪区通过地质勘探发现存在5 块下卧厚度达到了8m 以上的淤泥层，需要借助堆载预压才可确保剩余沉降达到5cm。对于预压荷载需要切实满足总沉降以及工期要求，通常需要大于道面结构层以及飞机荷载总和。案例预压荷载具体情况如表3 所示。

表3 案例工程堆载区实际预压荷载

首先，堆载预压法的应用想要取得理想效果，最为关键的内容是排水系统的科学设置，要确保软土中的孔隙水可以在预压荷载作用下，顺利且快速地排出，从而加快固结。案例工程的排水系统主要由垂直以及水平排水组成。对于垂直排水主要借助砂井完成，下部有效穿过软土层顶部然后与水平排水进行连接。对于水平排水主要为设置在一系列砂井顶部的相应粗砂垫层，具体厚度大约为30~40cm，同时垫层底面还会每间隔50m 有效地设置排水盲沟，对于沟端设置了相应的集水井。这样软土当中排出的一系列孔隙水，能够通过垂直通道砂井快速地进入粗砂垫层，然后再经过盲沟顺利地流入集水井，再借助抽水泵定时抽水，以此保持排水系统足够畅通[6]。

其次，对于排水盲沟，主要设置为梯形断面。借助土工布有效包裹碎石或者是用砂砾进行充填，顶面需要与粗砂垫层进行连接，对于纵向依照一定坡度合理地与集水井进行连接。对于集水井，需要每隔50m 有效地设置1 个，实际直径约为800mm，管材主要为无砂多孔混凝土预制管。具体操作中需要在管壁开直径大约为10mm 左右的小孔。井底需要明显低于盲沟底部大约30~40cm，借助塑料格网以及土工布进行包裹，同时底部需要借助粗砂以及碎石进行充填。

最后，在堆载区需要预埋沉降板，以此对堆载以及预压过程开展观测工作。

4 结语

综上所述，对于软土地基来讲，其能够对机场站坪工程施工建设效率以及质量产生重大影响，同时也严重地威胁着机场投入使用后的安全性以及可靠性，所以必须要做出科学处理。文章以国内某大型机场站坪工程为例，针对其软土地基处理技术做出了深入研究，经分析验证具有良好可行性，有效地解决了技术应用不当而引发的处理效果不佳等问题，大大地提高了软土地基的处理效率和质量，值得推广和借鉴。