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1、某机场河道区域专项地基处理方案及效果研究摘要：某机场采用堆载固结法进行地基处理，全场大部分区域均取得良好效果，仅河道部位难以达到设计预期，经对该区域的地基处理效果进行分析及充分论证，河道区域的地基处理方案需进行优化并专项设计，现场实施专项方案后，安全监测及补充勘察数据显示，该区域沉降趋于稳定，土体的物理力学性质均得到较大改善，处理效果良好，可为同类工程借鉴。关键词：机场；地基处理；专项方案；效果研究1.工程概况 该机场位于东南沿海，场区地形条件复杂，河道贯穿飞行区，地基软弱、淤泥层深厚、分布不均，存在地基差异沉降和不稳定等突出的工程问题，为国内东南沿海民用机场建设史上少见。全场位于典型软土区，
2、第四系海陆交互相沉积层非常发育，划分为14个亚层，其中淤泥层和淤泥质土层呈软塑流塑状态，具有低强度、触变性、流变性和高压缩性等不良特性。 机场场区地质条件复杂，且设计填土荷载大，在其上修建机场必须进行认真处理【1】，否则会引起道面的不平整及道面结构破坏，甚至发生飞行事故【2】。经方案比选和现场试验段验证，对飞行区软土地基分区采用砂井和塑料排水板排水固结法进行处理，并填土进行超载预压，处理后分析知：采用塑料排水板和砂井排水固结法处理本场区软土是合适的，绝大部分区域主要软土层的物理力学等指标有明显改善，基本达到预期目标。 2.原处理方案在河道区域的局限性 2.1 地基处理效果 根据飞行区地基处理沉
3、降分析报告，通过对原地基表面沉降、软土分层沉降、孔隙水压力成果分析，在填筑堆载期间，场区大部分区域沉降速率较大，软土固结速度较快，在填筑堆载后期沉降时间变化曲线均呈逐步收敛。部分区域难以达到设计预期，尤其是飞行区河道段在预计堆载期满后沉降速率仍较大，因此考虑原设计方案对于河道区域的适应性。 2.2 河道区域监测数据 河道区域的地基处理效果较其他区域难以达到设计预期，现以其中某监测点位Z29的数据为例进行分析。Z29位于拟建平滑与快滑交接口，堆载超载比1.12，原地面沉降监测时间为14个月，期间累计沉降129.52cm，沉降平均速率3.0mm/d，堆载期满后该测点的沉降速率仍为1.01mm/d，
4、原地面沉降-时间变化曲线图见图2中实线部分。采用双曲线法对软土地基的最终沉降量进行计算【3】得知，Z29测点最终沉降量为159.75cm，剩余沉降量30.23cm，当前平均固结度为82.2%。 由沉降曲线图及土层固结的计算数据分析，该测点在填筑堆载期间，沉降速率一直较大，软土固结速度始终较快，且此二指标在预计堆载期满后仍未呈现逐步收敛趋势。 2.3 河道区域补勘数据 为检验地基处理的效果，探明河道区域处理后的工程地质特性，对该区域进行补充勘察，对地基内主要软土层采用钻探取芯、原位试验和室内土工试验相结合的综合勘察方法。 本次补充勘察钻孔揭露，河道区域因地基处理、填土挤淤等过程中的人工作用，使得
5、部分区段的淤泥层厚度较原详勘时减小，处理后为流塑软塑状态；根据软土样三轴试验结果及土样的位置，河道区域淤泥层和淤泥质土层超固结比介于0.140.83，固结压实状态均为欠固结；通过对地基处理前后原位测试和土工试验取得的土岩参数的比较分析，发现地基处理后土的状态有了一定改善，河道区域内淤泥、淤泥质土层在空间分布、组成、状态都存在不均匀性，地基的变形沉降不均尤其是原有河道内部与两岸的差异沉降问题将在较长时间内存在。 3.原因分析及专项方案 3.1 原因分析 通过对安全监测及补充勘察数据的分析，经过多次组织专家论证会讨论研究，河道区域地基处理未达设计预期效果的主要原因可能是竖向排水体排水不畅，因此建议
6、采用增设竖向排水体的方法进行处理。对于专项地基处理方案，专家组建议“采用增加超载或增设竖向排水体等方法进行处理”。由于较厚填土层的存在，给河道区域补充地基处理带来较大困难，通过填土表面潜孔钻引孔补打塑料排水板施工和补打砂井施工试验，排水板和砂井施工均难以穿越填土层，现场不具备实施增设竖向排水体方法的条件，因此河道区域专项处理方案遂采用增加超载并延长预压时间的方法进行处理。 3.2 专项处理方案 河道区域贯穿跑道和平行滑行道，跑道河道段增加超载至高程20m，对应增加超载高度平均8.0m左右，并沿跑道纵向在河道段两侧设置过渡段，增加堆载高度平均5m。平滑河道段增加超载至高程16m，对应增加超载高度
7、平均5.5m，并沿平滑纵向在河道段两侧设置过渡段，增加堆载高度平均3.5m，详见图1。 图1 增加超载剖面图 同时在跑道和平滑河道段现有填方边坡坡脚处增设集水井加强抽水，在超载荷载下预压8个月左右，预压结束后卸载超填土方。 4.现场施工及处理效果 4.1 现场实施情况 根据专项地基处理方案，在跑道和平滑河道段现有填方边坡坡脚处开挖沟槽，铺设碎石，增设集水井并加强抽水；在跑道和平滑河道段两侧土面区分层碾压回填至设计高程，并按设计要求预留沉降量；在跑道和平滑河道段现有填土表面分层增加超载土方，并按规定放坡、设置过渡段，以确保地基稳定。 为保证施工顺利、安全，并为卸载提供客观、准确的监测数据及成果报
8、告，堆载施工期间加强了安全监测，并分别在加载完成后的第3、5、7和8个月分阶段进行了地基处理效果检测。安全监测和补充勘察数据均表明，通过专项方案的实施，河道区域地基处理达到了设计的预期，地基固结效果良好，满足道面结构层的承载力和稳定性要求。 4.2 安全监测对比情况 依据设计要求，在原有填筑体表面沉降标位置增设沉降板，以延续观测。根据监测数据，河道区域日均沉降速率在0.140.43mm/d，累计沉降在28.6372.12mm，水位和孔隙水压力处于消散状态，基本趋于原始值，说明软土的固结处于稳定压缩，各测点沉降曲线处于收敛状态，沉降基本稳定。其中，Z29测点日均沉降速率为0.26mm/d，累计沉
9、降52.07mm。预压后期该点沉降曲线已收敛，沉降基本稳定。专项处理后的沉降曲线见图2虚线部分。 图2Z29原地面沉降-时间曲线图 4.3 补充勘察对比情况 再次补充勘察与专项处理前补充勘察揭露地层对比，仅淤泥层厚度变化较大，该层层顶部分已出现粘土化，大部分呈压实状态，且顶部固结较中下部好，主要物理力学指标较上次补勘有较大的提高。从现场钻探、原位试验及室内试验的结果分析，结合两次补勘成果，场地内淤泥、淤泥质土在空间分布、组成、状态都存在不均匀性，在平面上淤泥层固结程度较好，在纵向上该层有顶部固结程度好于底部的特点，淤泥质土层的固结程度也较上次补勘有较大提高。 5.结语 相比场区大部分区域，河道区域工程地质情况更为复杂，其施工难度和不可控因素更大。该区域在通过首次地基处理效果不显著的情况下，经过反复论证采用了增加超载并延长预压时间的专项处理方案，实践证明该方案有效地改善了软土地基的工程特性，处理后的淤泥及淤泥质土层的固结程度大大提高，地基沉降也趋于稳定，为下阶段道面结构层的施工提供了足够的强度和稳定性。 参考文献： 【1】 张利慧.浦东国际机场第三跑道地基处理技术.中国市政工程,2007,(3):75-77 【2】 石文杰,蔡水田等.场道工程施工.北京：人民交通出版社,1998:29-30 【3】 马宁.土力学与地基基础.北京：科学出版社,2008:11-90