碎石樁與強(qiáng)夯法組合處理機(jī)場高填方原地面地基

孫 勇

(山西省機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

碎石樁與強(qiáng)夯法組合處理機(jī)場高填方原地面地基

孫 勇

(山西省機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

通過對某機(jī)場工程在施工過程中遇到的地基承載力不足及沉降過大兩大問題的分析，提出了采用碎石樁與強(qiáng)夯法組合處理地基的施工方案，并闡述了具體的施工技術(shù)，經(jīng)試驗檢測后發(fā)現(xiàn)地基承載力和沉降量得到了很大的提高，從而彌補了單方面地基處理效果的不足。

碎石樁，強(qiáng)夯法，高填方，原地面

1 工程概況

1.1 工程簡介

貴州興義萬峰林機(jī)場位于興義市中心以東，主要建設(shè)項目有：飛行區(qū)跑道延長及蓋被、站坪擴(kuò)建、助航燈光、空管工程及配套設(shè)施的擴(kuò)建，是國家的一項重點工程，其設(shè)計的地基處理方法很多。我集團(tuán)公司此次承建的僅為機(jī)場改擴(kuò)建項目飛行區(qū)工程中的一部分，主要工程內(nèi)容包括：跑道延長段地基處理工程(碎石樁68 300 m，原地面強(qiáng)夯9 100 m2)、土石方工程、道面工程及排水工程。地基處理采用碎石樁與強(qiáng)夯法組合的方式。

1.2 地質(zhì)情況

此項目場區(qū)地基的地層和堆積層的分布主要由白云巖、殘坡積層、人工填土層，按區(qū)域環(huán)境、巖土沉積環(huán)境、土體結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性能(建筑性質(zhì))、土的有關(guān)分類指標(biāo)，可細(xì)分為耕土、填土、紅粘土和次生紅粘土。三疊系中統(tǒng)楊柳井組全場區(qū)均有分布，由于構(gòu)造作用，出露較少，但在溶丘地貌區(qū)出露較為廣泛。巖性以白云巖為主，局部夾薄層白云質(zhì)灰?guī)r。白云巖的發(fā)育以薄～厚層狀為主，局部巨厚層狀，鉆孔揭露白云巖最大厚度約60 m，區(qū)域資料厚度大于220 m。鉆孔及地表見全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化狀態(tài)產(chǎn)出。場區(qū)白云巖，巖溶現(xiàn)象中等發(fā)育，局部強(qiáng)烈發(fā)育，巖溶主要表現(xiàn)為基巖表面的起伏、溶牙、溶槽、溶隙、溶孔。在小范圍內(nèi)基巖面往往跌巖起伏，劇烈變化。

根據(jù)野外巖芯觀察，按GB 50021—2009巖土工程勘察規(guī)范，將場地內(nèi)巖石劃分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、中等風(fēng)化帶。在本工程中，將全風(fēng)化帶與強(qiáng)風(fēng)化帶劃在一起，統(tǒng)稱全強(qiáng)風(fēng)化帶。

1.3 工程地基處理要求

1)道槽區(qū)原地面處理要求。對于厚度不大的硬塑狀紅粘土可不作處理，而對于深厚的紅粘土尤其是下伏較厚可塑狀或軟塑狀紅粘土需做處理。a.碎石樁+強(qiáng)夯：當(dāng)紅粘土總厚度大于6 m同時下伏較厚可塑狀或軟塑狀紅粘土?xí)r，采用碎石樁處理后進(jìn)行4 000 kN·m能級墊層強(qiáng)夯的方法處理。b.換填：根據(jù)現(xiàn)場情況，對水(沖)溝等處的厚度較小的局部表層軟弱土換填碎石。2)土面區(qū)原地面處理要求。由于改擴(kuò)建工程飛行區(qū)填筑體很高，按照道槽區(qū)和邊坡區(qū)的原地面劃分，原地面基本屬于道槽區(qū)和邊坡區(qū)的原地面，對土面區(qū)的原地面不進(jìn)行處理。3)邊坡原地面處理要求。場區(qū)原地面植物土下面是硬塑的紅粘土，對于普通邊坡區(qū)，原地面不需要處理，清除植物土即可。對于高邊坡區(qū)則采取原地面加固處理措施保證邊坡穩(wěn)定性。高邊坡區(qū)的邊坡和基巖面接觸的土層很多是可塑或軟塑的紅粘土或次生紅粘土(力學(xué)性質(zhì)很差)，是天然的軟弱層，基覆交界面是潛在的滑面。

2 碎石樁施工方法

2.1 碎石樁施工流程

清除表層耕土→場地平整→檢測相關(guān)項目→測量定位→樁機(jī)就位→沉管→灌碎石、成樁→驗收。

2.2 設(shè)計要求

1)碎石采用硬質(zhì)巖材料。2)碎石粒徑不宜大于5 cm，含泥量不超過5%。3)設(shè)計參數(shù)。碎石樁的主要施工技術(shù)參數(shù)：HS分區(qū)采用振動沉管法，φ500 m的樁徑直達(dá)基巖，夯點間距1.3 m，采用等邊三角形布置；樁體采用粒徑不大于5 cm，含泥量不超過5%的級配碎石硬質(zhì)巖材料。

2.3 施工方法

1)振動沉管施工。

a.編寫專項施工方案，經(jīng)監(jiān)理和業(yè)主批準(zhǔn)后準(zhǔn)備施工。b.平整場地。降低地下水位并清理、平整、碾壓施工場地，去掉地面障礙物，以保證機(jī)械設(shè)備的通行和防止施工場地積水或影響夯擊效率。c.振動沉管樁機(jī)就位。準(zhǔn)確進(jìn)行樁位放樣，樁定位偏差不超過5 cm，樁管的中心位置應(yīng)與地面保持垂直。d.振動沉樁成孔。振動錘啟動施工開始后，樁管進(jìn)入雜填土層中,每下沉0.5 m，留振30 s。開始成孔階段要輕擊慢沉，當(dāng)樁管至設(shè)計深度時，便停止振動器的振動。先留振1 min再提管，提管速度控制在1.5 m/min～3.0 m/min ，每提升3.0 m高度留振一次，留振時間10 s～20 s。e.裝料。樁管到設(shè)計深度后，停止振動，用料斗向樁管裝料至碎石與鋼管上部投料口齊平。f.振動拔管成樁。沉管在原地留振10 s左右，然后啟振拔管，邊振動邊拔出樁管，施工中嚴(yán)格控制拔管速度，需要時用料斗在空中繼續(xù)加料。加料時應(yīng)停機(jī)加料，并注意提升速度，防止因提升過高而出現(xiàn)斷樁或頸縮現(xiàn)象。每提升2 m投料1次，直到地面成樁。g.向樁孔內(nèi)填入規(guī)定數(shù)量的碎石，規(guī)定的數(shù)量應(yīng)提前通過試驗段確定，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)特殊情況如不再下沉或錘子有回彈現(xiàn)象時，應(yīng)查明原因后再繼續(xù)施工。h.在施工過程中嚴(yán)格記錄相關(guān)參數(shù)，防止發(fā)生“塌孔”“斷樁”或“頸縮樁”。i.施工完畢后，按照設(shè)計圖紙要求及驗標(biāo)要求成樁檢驗。

2)工藝要點。

a.樁定位偏差不超過5 cm，使沉管垂直度偏差不超過1%。b.碎石墊層施工完成后，如不能連續(xù)施工時，用塑料布覆蓋，避免風(fēng)雨和人為的擾動，如過干時宜適當(dāng)灑水濕潤。c.采用隔行施工方法，使已打樁產(chǎn)生的孔隙水消散，再插打中間樁。d.反復(fù)進(jìn)行擴(kuò)孔時，管壁上所帶有的泥土或雜質(zhì)應(yīng)清除干凈且前后兩次的軸線保持一致。e.當(dāng)振動器在土層深入時，嚴(yán)禁停電，停振，防止發(fā)生事故。f.第一次拔管，拔管速度控制在1.5 m/min～3.0 m/min；第二次拔管，為使樁管內(nèi)碎石密實，在拔管前先振動1 min，為了使擠出樁管下端的碎石更加密，每提升0.3 m留振10 s～20 s。g.在施工過程中，質(zhì)檢員應(yīng)作好沉樁時間記錄。對孔徑、孔形、孔位、孔深等各項指標(biāo)進(jìn)行全過程記錄并檢驗，保證制樁的質(zhì)量。

3)成樁保護(hù)。

a.振動碎石樁施工完成后應(yīng)注意成品保護(hù)，振動樁一定范圍內(nèi)土的密實度比較差，一般要挖除掉或用壓路機(jī)碾壓密實。b.保護(hù)好現(xiàn)場的軸線定位水準(zhǔn)樁，必要時加以校核。

4)碎石樁檢測見表1。

表1 碎石樁處理檢測

3 原地面強(qiáng)夯處理

3.1 設(shè)計要求

原地面強(qiáng)夯采用4 000 kN·m能級點夯，800 kN·m能級滿夯。

3.2 設(shè)計參數(shù)

原地面強(qiáng)夯施工主要技術(shù)參數(shù)：a.點夯時夯點間距為4.5 m，夯點布置為正方形，單擊夯點數(shù)為10擊～12擊，分兩遍間隔完成，坑夯沉量不超過1.5 m，最后兩擊平均夯沉量小于5 cm。b.滿夯時夯點間距為d/4搭接，夯點布置為搭接形，單擊夯點數(shù)為3擊～5擊，一遍完成，最后兩擊平均夯沉量小于3 cm。c.墊層及夯坑填料采用粒徑不大于30 cm，含泥量不超過5%，不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)1

3.3 施工方法

3.3.1 4 000 kN·m原地面強(qiáng)夯處理

原地面施工前首先進(jìn)行清表，在原地面攤鋪一層1 m厚塊碎石墊層以平整工作面。

1)碎石墊層施工。

a.碎石樁施工完成21 d后，對場地進(jìn)行平整，再鋪設(shè)一層碎石墊層，墊層厚度不宜超過1 m。b.墊層石料：最大粒徑不宜超過30 m，級配宜控制為不均勻系數(shù)宜為Cu>5，曲率系數(shù)宜為Cc=1～3。c.采用挖掘機(jī)裝車，自卸汽車運輸，推土機(jī)平整，一遍堆填完成。

2)強(qiáng)夯法施工。

a.第一遍點夯施工：在已平整好的地面放線定位標(biāo)出第一遍夯點的位置，并測量工作面的高程。b.夯機(jī)就位，進(jìn)行第一遍夯點的施工。c.夯擊并記錄夯坑量，當(dāng)夯坑深度過大發(fā)生起錘困難時停夯，向夯坑內(nèi)填料，記錄填料數(shù)量，當(dāng)夯點周圍的軟土擠出影響施工時，可隨時清理并在周圍鋪墊碎石，斷續(xù)第一遍點夯。d.推平工作區(qū)后按10 m×10 m方格網(wǎng)測量面高程，并計算夯沉量。e.重復(fù)以上工作內(nèi)容進(jìn)行第二遍點夯施工。f.滿夯施工：平整場地；測量場地高程，放出滿夯基準(zhǔn)線；夯機(jī)就位，將夯錘置于基準(zhǔn)線端；按照能級800 kN·m，夯印相搭1/4錘徑，每點夯擊數(shù)3擊～5擊，最后連續(xù)兩擊的平均夯沉量小于3 cm的原則；逐排夯擊，完成滿夯；平整場地，按10 m×10 m方格網(wǎng)測量推平后的地面高程，并計算夯沉量；檢驗和驗收。

3.3.2 原地面處理檢測

原地面強(qiáng)夯檢測見表2。

表2 原地面強(qiáng)夯檢測

4 結(jié)語

本場地先進(jìn)行碎石樁的施工，然后進(jìn)行強(qiáng)夯法施工，并在施工完畢的場地進(jìn)行檢測項目試驗，地基承載力和沉降量均達(dá)到設(shè)計規(guī)范的要求，該工程能夠全面開展施工。利用碎石樁與強(qiáng)夯法組合處理技術(shù)，可以避免二者單獨施工的局限性，取得了良好的處理效果，值得在類似工程中得到廣泛應(yīng)用。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] MH 5014—2002，民用機(jī)場飛行區(qū)土(石)方與道面基礎(chǔ)施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] MH 5001—2013，民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 興義機(jī)場改擴(kuò)建工程項目招投標(biāo)文件[Z].

The gravel pile and dynamic compaction method combined treatment of airport high embankment original ground foundation

Sun Yong

(ShanxiMechanizedConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Through the settlement analysis on insufficient foundation bearing capacity and large settlement two problems of an airport project encountered in construction process, proposed the construction method use of gravel pile and dynamic compaction method combined treatment of foundation, and elaborated the specific construction technology, through the test discovery of the foundation bearing capacity and settlement improved greatly, which made up the deficiency of unilateral foundation treatment effect.

gravel pile, dynamic compaction, high embankment, original ground

2014-12-20

孫 勇(1971- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0113-03

TU472

A