某填海機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目地基處理方法探究

吳涵瑤

摘要：為研究填海機(jī)場(chǎng)的地基處理方法，對(duì)某填海機(jī)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)的地址條件進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)地基處理的基本思路進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)對(duì)場(chǎng)道地基處理方法作了對(duì)比，討論了該工程在復(fù)雜地基和施工工期緊迫的條件下，場(chǎng)道地基處理的設(shè)計(jì)思路和總結(jié)，以期對(duì)同類(lèi)工程有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程;地基處理;填海機(jī)場(chǎng);強(qiáng)夯

中圖分類(lèi)號(hào)：U61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）04-0158-03

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。機(jī)場(chǎng)建設(shè)占地較大，對(duì)地基處理[1]的要求很高，特別是地基控制跑道沉降變形，會(huì)影響飛機(jī)起降及滑行。同時(shí)，建設(shè)過(guò)程中面臨的地基問(wèn)題越來(lái)越多，沿海地區(qū)機(jī)場(chǎng)的建設(shè)尤為明顯。本文以我國(guó)東部某機(jī)場(chǎng)地基工程為背景，研究探討幾種填海機(jī)場(chǎng)的地基處理方式，為后續(xù)類(lèi)似工程提供依據(jù)及參考。

1場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件和評(píng)價(jià)

1.1場(chǎng)區(qū)地質(zhì)概況

擬建場(chǎng)地地形高差起伏很大，跨越多個(gè)不同地貌類(lèi)型。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），項(xiàng)目區(qū)的動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.10g。所處大地構(gòu)造單元相對(duì)穩(wěn)定，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造受華夏式 NE 向構(gòu)造體系的控制，場(chǎng)區(qū)所經(jīng)過(guò)斷裂相對(duì)于區(qū)域構(gòu)造體系，具有規(guī)模小、影響地殼深度淺、構(gòu)造線簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，不具備“地應(yīng)力場(chǎng)”集中的條件。歷史地震觀測(cè)資料表明，本區(qū)不具備發(fā)生破壞性地震的構(gòu)造條件，場(chǎng)區(qū)區(qū)域上屬相對(duì)穩(wěn)定地塊。擬建場(chǎng)地地貌類(lèi)型較復(fù)雜，地層結(jié)構(gòu)清晰，未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、地面沉降等不良地質(zhì)作用，也未發(fā)現(xiàn)大的活動(dòng)性斷裂及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)跡象，場(chǎng)地不良地質(zhì)作用不發(fā)育。

1.2場(chǎng)區(qū)主要工程地址問(wèn)題

擬建場(chǎng)地跨越剝蝕丘陵、山間凹地、濱海淺灘和海蝕崖四個(gè)工程地質(zhì)單元，不同地質(zhì)單元第四系覆蓋層厚度差別較大，地基均勻性相對(duì)較差，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)充分重視，建議采取地基處理或設(shè)置沉降縫、加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)措施等方式調(diào)節(jié)地基基礎(chǔ)的不均勻沉降。

2地基處理基本思路分析

2.1原地基處理方案

工程范圍內(nèi)濱海（陸上）高填方區(qū)原地基預(yù)計(jì)主要為開(kāi)山地基、一般粘（砂）性土地基、軟土地基。通常來(lái)說(shuō)，開(kāi)山地基承載力高，工后沉降量極小，一般開(kāi)山完成后碾壓整平即可。一般粘（砂）性土地基可視地基承載力和厚度情況進(jìn)行地基處理方案選取。當(dāng)?shù)鼗休d力較高能滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)上覆荷載要求，可采用振動(dòng)碾壓進(jìn)行整平;當(dāng)?shù)鼗休d力不能滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)上覆荷載要求時(shí)，可采用強(qiáng)夯、振沖樁或挖除換填措施。

軟土地基可采用換填法、排水固結(jié)法或復(fù)合地基法進(jìn)行地基處理。當(dāng)軟土層厚度較小時(shí)，考慮挖除軟土并回填開(kāi)山石，并采用低能量強(qiáng)夯密實(shí);當(dāng)軟土層厚度較大且沉降要求不嚴(yán)格的區(qū)域時(shí)，可鋪設(shè)軟體排后水上拋填1.0m 的中粗砂，打設(shè)塑料排水板，深度穿透軟土層，在回填層地基處理完成后，在回填層上部進(jìn)一步增加回填荷載進(jìn)行預(yù)壓，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后卸載;當(dāng)軟土層厚度較大不易挖除且沉降要求嚴(yán)格時(shí)，可采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、管樁或其他剛性樁形成復(fù)合地基，確保地基承載力和工后沉降量能夠滿(mǎn)足要求。

2.1.1清淤方案

（1）挖泥+外拋方式。結(jié)合工程區(qū)域現(xiàn)狀條件，上層軟泥清淤采用“挖、運(yùn)、拋”的施工工藝。

（2）爆炸擠淤法。要點(diǎn)是施工方便，最大限度地達(dá)到擠淤效果。爆破擠淤完成后，其底部往往會(huì)形成1～2m 厚的泥石混合層，清淤效果較耙吸或絞吸+外拋方式差。

（3）回填擠淤挖除淤泥包。拋石擠淤筑堤采用陸上來(lái)料，推填的方法形成身利自重排除堤下的淤泥并使其落于較好的持力層上，從而達(dá)到穩(wěn)定要求。拋石擠淤質(zhì)量控制難度較大，大面積拋石回填后淤泥易形成無(wú)法清除淤泥包。

（4）表層清淤+拋石擠淤方式。本方案旨在先降低淤泥厚度后，再進(jìn)行拋石擠淤處理，擠淤過(guò)程中對(duì)擠出的淤泥進(jìn)行挖除，殘余的淤泥與回填塊石混合在一起形成泥石混合層。主要問(wèn)題是，質(zhì)量控制嚴(yán)格條件下，淤泥仍需要被不斷挖除，而形成的泥石混合層厚度一般不大，淤泥外拋減少量有限。

針對(duì)各種清淤方案適用性，對(duì)原狀淤泥清除時(shí)重點(diǎn)考慮挖除換填，暫不考慮爆炸擠淤和拋石擠淤措施。

2.1.2回填層處理方案

工程區(qū)回填料主要為開(kāi)山石，開(kāi)山石回填后處理主要有以下幾種方案。

方案一：填至標(biāo)高+3.5m 后，采用高能量強(qiáng)夯夯擊密實(shí)，單點(diǎn)強(qiáng)夯能級(jí)可選用3000kN.m、5000kN.m、8000kN.m、18000kN.m。然后按常規(guī)道路填筑方法，分層回填，分層回填厚度0.3～0.5m，并分層振動(dòng)碾壓密實(shí)，要求分層檢測(cè)壓實(shí)度和固體體積率。

方案二：填至標(biāo)高+3.5m 后，采用高能量強(qiáng)夯夯擊密實(shí)，單點(diǎn)強(qiáng)夯能級(jí)同方案一。然后分層回填，第一層回填厚度4.5m 至標(biāo)高+8.0m，并強(qiáng)夯夯擊密實(shí)，單點(diǎn)強(qiáng)夯能級(jí)可選用3000kN.m，然后采用1000kN.m 能量滿(mǎn)夯;第二層回填至土石方回填設(shè)計(jì)標(biāo)高，最大回填厚度不超過(guò)4m，并進(jìn)行強(qiáng)夯滿(mǎn)夯，能級(jí)同第一層;最后找平后，表層沖擊碾壓密實(shí)。要求分層檢測(cè)，同時(shí)應(yīng)設(shè)置必要的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)。

方案三：清淤后直接回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，清淤后海拋填石層總厚度最大約18m，采用超高能量強(qiáng)夯夯擊密實(shí)，視回填厚度單點(diǎn)強(qiáng)夯能級(jí)選用第一、二遍點(diǎn)夯采用18000～30000kN.m，第三遍點(diǎn)夯采用6000～8000kN.m，然后采用1500kN.m 能量滿(mǎn)夯，再將表層碾壓密實(shí)。要求每延米檢測(cè)壓實(shí)度和固體體積率，同時(shí)應(yīng)設(shè)置試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1.3其他建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)處理方案

當(dāng)原地基和回填層處理完成后，如地基仍不能滿(mǎn)足部分建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)要求，可視具體情況選用必要的地基處理方案、大型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式或樁基礎(chǔ)形式。

3地基處理方案探討

3.1地基處理方案一：清淤+直接回填+強(qiáng)夯

（1）填海區(qū)：對(duì)范圍內(nèi)原狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層清淤，在清淤后進(jìn)行開(kāi)山石回填處理方案二。

（2）陸填區(qū)：目前資料顯示，陸上部分未揭露軟土層。對(duì)基底進(jìn)行清表+強(qiáng)夯或振動(dòng)碾壓后，分層堆填開(kāi)山石至設(shè)計(jì)回填標(biāo)高，每次分層回填后均進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

（3）開(kāi)山區(qū)：超挖不小于0.5m（施工圖階段視地質(zhì)條件調(diào)整），并回填級(jí)配良好的開(kāi)山石料，振動(dòng)碾壓密實(shí);超挖不小于0.2m，并視需要回填耕植土或開(kāi)山料，振動(dòng)碾壓密實(shí)。

其余三個(gè)方案的陸填區(qū)和開(kāi)山區(qū)處理都同方案一。3.2地基處理方案二：水上插板+分層拋填+回填+強(qiáng)夯填海區(qū)：不清淤，在原泥面上施工一層雙向土工格柵（50kN/m）和一層土工布（300g/m2）作為泥砂分隔層，然后水拋1.0m 厚砂墊層，然后水上施工 B 型排水板、排水板平均長(zhǎng)度約10m，正方形布置間距1.2m（局部1.0m），之后水上拋開(kāi)山石3m、陸上填筑開(kāi)山石至標(biāo)高+3.5m 后進(jìn)行高能級(jí)（8000kN.m）強(qiáng)夯。

部分填海區(qū)域沒(méi)有淤泥層或淤泥層薄，考慮直接回填，采取開(kāi)山石回填處理方案二。

3.3地基處理方案三：道面區(qū)全清淤+回填擠淤+強(qiáng)夯

填海區(qū)：對(duì)道面區(qū)原狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層清淤，在清淤后進(jìn)行填石至標(biāo)高+3.5m 后高能級(jí)強(qiáng)夯，然后陸上分層堆填開(kāi)山石至設(shè)計(jì)回填標(biāo)高，每次分層回填后均進(jìn)行強(qiáng)夯處理確保填筑體壓實(shí)度和固體體積率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)土面區(qū)采用直接水上分層拋開(kāi)山石3m 防止形成大規(guī)模淤泥包，然后陸上填筑開(kāi)山石至標(biāo)高+3.5m 后進(jìn)行高能級(jí)強(qiáng)夯，最后陸上分層堆填開(kāi)山石至設(shè)計(jì)回填標(biāo)高，每次分層回填后均進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

3.4地基處理方案四：道面區(qū)全清淤+土面區(qū)表層清淤+回填擠淤+強(qiáng)夯

對(duì)道面區(qū)，采取全清淤措施;對(duì)土面區(qū)，對(duì)南側(cè)淤泥質(zhì)土深度大于3m 的區(qū)域表層淤泥予以清除，清除后剩余3m 淤泥質(zhì)土通過(guò)拋石擠淤進(jìn)行處理。為確保擠淤效果，當(dāng)擠出淤泥層厚度超過(guò)1.5m 時(shí)，挖除擠出的淤泥包后淤泥厚度不得大于3m，方可向外側(cè)進(jìn)行下一步擠淤施工。

表層清淤完成后，回填順序應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，優(yōu)先對(duì)道面區(qū)進(jìn)行回填，防止淤泥擠入道面區(qū)，之后進(jìn)行土面區(qū)回填施工，最后回填預(yù)留用地部分。為防止無(wú)序回填形成難以清除的淤泥包，回填施工時(shí)每40m 作為一道拋石擠淤施工路線，擠淤施工時(shí)優(yōu)先對(duì)靠護(hù)岸側(cè)進(jìn)行回填施工，按順序向土面區(qū)及預(yù)留用地進(jìn)行拋擠施工。

清淤+回填施工完成后，在清淤后進(jìn)行填石至標(biāo)高+3.5m 后高能級(jí)強(qiáng)夯，然后陸上分層堆填開(kāi)山石至設(shè)計(jì)回填標(biāo)高，每次分層回填后均進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

3.5地基沉降變形計(jì)算和分析

地基沉降變形計(jì)算和分析重點(diǎn)考慮填海區(qū)地基沉降變形、填海區(qū)與開(kāi)山區(qū)之間銜接處地基沉降變形。地基變形計(jì)算結(jié)果比較分析如下：

從沉降計(jì)算情況來(lái)看，方案一為清淤方案，清淤完成后，部分鉆孔下臥土層粉質(zhì)粘土厚度較大，部分道面區(qū)鉆孔的理論計(jì)算沉降不能滿(mǎn)足工后沉降小于15cm 要求，如該部分區(qū)域考慮清除0.6m 粉質(zhì)粘土層后，工后沉降計(jì)算值均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。方案二為排水固結(jié)方案，若直接回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，道面區(qū)部分鉆孔理論計(jì)算沉降不滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)對(duì)沉降的要求;當(dāng)回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，繼續(xù)堆高3m 作為堆載預(yù)壓料，恒載90天后卸載時(shí)，道面區(qū)鉆孔理論計(jì)算沉降均滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)對(duì)沉降的要求。方案三道面區(qū)計(jì)算同方案一，另外土面區(qū)沉降也不能滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)要求。方案四道面區(qū)計(jì)算同方案一，土面區(qū)若擠淤較為徹底，沉降量基本與方案一相當(dāng)，當(dāng)擠淤形成3～6m 淤泥包時(shí)，淤泥包區(qū)域沉降量和不均勻沉降均較大。

3.6地基處理比選結(jié)果

土石方工程與地基處理綜合方案描述如下。

方案一：優(yōu)點(diǎn)是能夠確保新建機(jī)場(chǎng)的沉降和不均勻沉降盡可能小，能夠滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)對(duì)沉降要求的規(guī)定，缺點(diǎn)是施工較長(zhǎng)、費(fèi)用較高、需要合適的拋泥點(diǎn)。

方案二：優(yōu)點(diǎn)是又充分利用原狀土作為地基，造價(jià)最低。缺點(diǎn)是水深淺、排水板施工較困難，排水固結(jié)工期長(zhǎng)，同時(shí)填海區(qū)新建機(jī)場(chǎng)的沉降控制不如方案一。

方案三：優(yōu)點(diǎn)在于陸域形成的工期短，造價(jià)低，對(duì)可能的變化適應(yīng)性好;對(duì)道面區(qū)沉降控制好。缺點(diǎn)是土面區(qū)回填施工質(zhì)量不易控制，使用期沉降和不均勻沉降不好控制。

方案四：優(yōu)點(diǎn)是工期短，沉降基本能滿(mǎn)足要求，缺點(diǎn)是大范圍回填施工質(zhì)量控制較難，拋填和回填施工容易擠出形成淤泥包，淤泥質(zhì)土強(qiáng)度低，回填荷載大，穩(wěn)定性不容易保證，可對(duì)失穩(wěn)破壞外擠的淤泥予以挖除。

從上述對(duì)比可以看出，地基處理存在差異的方案主要集中在填海區(qū)，通過(guò)對(duì)比，方案一施工工藝便捷可靠，工期短，施工完成后地基均勻性好，但工程費(fèi)用較高，淤泥外拋量較大;方案二施工工藝較為成熟，工程費(fèi)用低，堆載后工后沉降能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但工期較方案一多2個(gè)月，如局部道面區(qū)需進(jìn)一步堆載，工期會(huì)增加約3個(gè)月，同時(shí)堆載料如需考慮充分利用則會(huì)進(jìn)一步制約土面區(qū)的回填時(shí)間安排，施工組織較為復(fù)雜，若排水固結(jié)加固效果檢測(cè)不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，需采取地基處理補(bǔ)強(qiáng)措施;方案三是在方案一基礎(chǔ)上取消了土面區(qū)的挖泥措施，其主要問(wèn)題是土面區(qū)面臨沉降大，地基均勻性差;方案四的主要問(wèn)題是質(zhì)量控制嚴(yán)格條件下，淤泥仍需要被不斷挖除，而形成的泥石混合層厚度一般不大，淤泥外拋減少量有限。

4結(jié)論

（1）綜合考慮工期、地基沉降要求和經(jīng)濟(jì)性，本項(xiàng)目場(chǎng)地推薦土石方工程和地基處理采用方案四道面區(qū)全清淤+土面區(qū)表層清淤+回填擠淤+強(qiáng)夯的處理方法。

（2）機(jī)場(chǎng)場(chǎng)地由于各種因素的影響，地基處理是系統(tǒng)性工作，涉及面廣，考慮的因素較多，且每個(gè)項(xiàng)目均有自身的特點(diǎn)，處理過(guò)程中應(yīng)抓住主要矛盾，選擇性地分析相關(guān)的影響因素，最終選擇最優(yōu)方案。

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