碎石桩与强夯法组合处理机场高填方原地面地基

孙 勇

(山西省机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

碎石桩与强夯法组合处理机场高填方原地面地基

孙 勇

(山西省机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

通过对某机场工程在施工过程中遇到的地基承载力不足及沉降过大两大问题的分析，提出了采用碎石桩与强夯法组合处理地基的施工方案，并阐述了具体的施工技术，经试验检测后发现地基承载力和沉降量得到了很大的提高，从而弥补了单方面地基处理效果的不足。

碎石桩，强夯法，高填方，原地面

1 工程概况

1.1 工程简介

贵州兴义万峰林机场位于兴义市中心以东，主要建设项目有：飞行区跑道延长及盖被、站坪扩建、助航灯光、空管工程及配套设施的扩建，是国家的一项重点工程，其设计的地基处理方法很多。我集团公司此次承建的仅为机场改扩建项目飞行区工程中的一部分，主要工程内容包括：跑道延长段地基处理工程(碎石桩68 300 m，原地面强夯9 100 m2)、土石方工程、道面工程及排水工程。地基处理采用碎石桩与强夯法组合的方式。

1.2 地质情况

此项目场区地基的地层和堆积层的分布主要由白云岩、残坡积层、人工填土层，按区域环境、岩土沉积环境、土体结构、物理力学性能(建筑性质)、土的有关分类指标，可细分为耕土、填土、红粘土和次生红粘土。三叠系中统杨柳井组全场区均有分布，由于构造作用，出露较少，但在溶丘地貌区出露较为广泛。岩性以白云岩为主，局部夹薄层白云质灰岩。白云岩的发育以薄～厚层状为主，局部巨厚层状，钻孔揭露白云岩最大厚度约60 m，区域资料厚度大于220 m。钻孔及地表见全风化、强风化、中风化状态产出。场区白云岩，岩溶现象中等发育，局部强烈发育，岩溶主要表现为基岩表面的起伏、溶牙、溶槽、溶隙、溶孔。在小范围内基岩面往往跌岩起伏，剧烈变化。

根据野外岩芯观察，按GB 50021—2009岩土工程勘察规范，将场地内岩石划分为全风化带、强风化带、中等风化带。在本工程中，将全风化带与强风化带划在一起，统称全强风化带。

1.3 工程地基处理要求

1)道槽区原地面处理要求。对于厚度不大的硬塑状红粘土可不作处理，而对于深厚的红粘土尤其是下伏较厚可塑状或软塑状红粘土需做处理。a.碎石桩+强夯：当红粘土总厚度大于6 m同时下伏较厚可塑状或软塑状红粘土时，采用碎石桩处理后进行4 000 kN·m能级垫层强夯的方法处理。b.换填：根据现场情况，对水(冲)沟等处的厚度较小的局部表层软弱土换填碎石。2)土面区原地面处理要求。由于改扩建工程飞行区填筑体很高，按照道槽区和边坡区的原地面划分，原地面基本属于道槽区和边坡区的原地面，对土面区的原地面不进行处理。3)边坡原地面处理要求。场区原地面植物土下面是硬塑的红粘土，对于普通边坡区，原地面不需要处理，清除植物土即可。对于高边坡区则采取原地面加固处理措施保证边坡稳定性。高边坡区的边坡和基岩面接触的土层很多是可塑或软塑的红粘土或次生红粘土(力学性质很差)，是天然的软弱层，基覆交界面是潜在的滑面。

2 碎石桩施工方法

2.1 碎石桩施工流程

清除表层耕土→场地平整→检测相关项目→测量定位→桩机就位→沉管→灌碎石、成桩→验收。

2.2 设计要求

1)碎石采用硬质岩材料。2)碎石粒径不宜大于5 cm，含泥量不超过5%。3)设计参数。碎石桩的主要施工技术参数：HS分区采用振动沉管法，φ500 m的桩径直达基岩，夯点间距1.3 m，采用等边三角形布置；桩体采用粒径不大于5 cm，含泥量不超过5%的级配碎石硬质岩材料。

2.3 施工方法

1)振动沉管施工。

a.编写专项施工方案，经监理和业主批准后准备施工。b.平整场地。降低地下水位并清理、平整、碾压施工场地，去掉地面障碍物，以保证机械设备的通行和防止施工场地积水或影响夯击效率。c.振动沉管桩机就位。准确进行桩位放样，桩定位偏差不超过5 cm，桩管的中心位置应与地面保持垂直。d.振动沉桩成孔。振动锤启动施工开始后，桩管进入杂填土层中,每下沉0.5 m，留振30 s。开始成孔阶段要轻击慢沉，当桩管至设计深度时，便停止振动器的振动。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，留振时间10 s～20 s。e.装料。桩管到设计深度后，停止振动，用料斗向桩管装料至碎石与钢管上部投料口齐平。f.振动拔管成桩。沉管在原地留振10 s左右，然后启振拔管，边振动边拔出桩管，施工中严格控制拔管速度，需要时用料斗在空中继续加料。加料时应停机加料，并注意提升速度，防止因提升过高而出现断桩或颈缩现象。每提升2 m投料1次，直到地面成桩。g.向桩孔内填入规定数量的碎石，规定的数量应提前通过试验段确定，当现场出现特殊情况如不再下沉或锤子有回弹现象时，应查明原因后再继续施工。h.在施工过程中严格记录相关参数，防止发生“塌孔”“断桩”或“颈缩桩”。i.施工完毕后，按照设计图纸要求及验标要求成桩检验。

2)工艺要点。

a.桩定位偏差不超过5 cm，使沉管垂直度偏差不超过1%。b.碎石垫层施工完成后，如不能连续施工时，用塑料布覆盖，避免风雨和人为的扰动，如过干时宜适当洒水湿润。c.采用隔行施工方法，使已打桩产生的孔隙水消散，再插打中间桩。d.反复进行扩孔时，管壁上所带有的泥土或杂质应清除干净且前后两次的轴线保持一致。e.当振动器在土层深入时，严禁停电，停振，防止发生事故。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，为使桩管内碎石密实，在拔管前先振动1 min，为了使挤出桩管下端的碎石更加密，每提升0.3 m留振10 s～20 s。g.在施工过程中，质检员应作好沉桩时间记录。对孔径、孔形、孔位、孔深等各项指标进行全过程记录并检验，保证制桩的质量。

3)成桩保护。

a.振动碎石桩施工完成后应注意成品保护，振动桩一定范围内土的密实度比较差，一般要挖除掉或用压路机碾压密实。b.保护好现场的轴线定位水准桩，必要时加以校核。

4)碎石桩检测见表1。

表1 碎石桩处理检测

3 原地面强夯处理

3.1 设计要求

原地面强夯采用4 000 kN·m能级点夯，800 kN·m能级满夯。

3.2 设计参数

原地面强夯施工主要技术参数：a.点夯时夯点间距为4.5 m，夯点布置为正方形，单击夯点数为10击～12击，分两遍间隔完成，坑夯沉量不超过1.5 m，最后两击平均夯沉量小于5 cm。b.满夯时夯点间距为d/4搭接，夯点布置为搭接形，单击夯点数为3击～5击，一遍完成，最后两击平均夯沉量小于3 cm。c.垫层及夯坑填料采用粒径不大于30 cm，含泥量不超过5%，不均匀系数Cu≥5，曲率系数1

3.3 施工方法

3.3.1 4 000 kN·m原地面强夯处理

原地面施工前首先进行清表，在原地面摊铺一层1 m厚块碎石垫层以平整工作面。

1)碎石垫层施工。

a.碎石桩施工完成21 d后，对场地进行平整，再铺设一层碎石垫层，垫层厚度不宜超过1 m。b.垫层石料：最大粒径不宜超过30 m，级配宜控制为不均匀系数宜为Cu>5，曲率系数宜为Cc=1～3。c.采用挖掘机装车，自卸汽车运输，推土机平整，一遍堆填完成。

2)强夯法施工。

a.第一遍点夯施工：在已平整好的地面放线定位标出第一遍夯点的位置，并测量工作面的高程。b.夯机就位，进行第一遍夯点的施工。c.夯击并记录夯坑量，当夯坑深度过大发生起锤困难时停夯，向夯坑内填料，记录填料数量，当夯点周围的软土挤出影响施工时，可随时清理并在周围铺垫碎石，断续第一遍点夯。d.推平工作区后按10 m×10 m方格网测量面高程，并计算夯沉量。e.重复以上工作内容进行第二遍点夯施工。f.满夯施工：平整场地；测量场地高程，放出满夯基准线；夯机就位，将夯锤置于基准线端；按照能级800 kN·m，夯印相搭1/4锤径，每点夯击数3击～5击，最后连续两击的平均夯沉量小于3 cm的原则；逐排夯击，完成满夯；平整场地，按10 m×10 m方格网测量推平后的地面高程，并计算夯沉量；检验和验收。

3.3.2 原地面处理检测

原地面强夯检测见表2。

表2 原地面强夯检测

4 结语

本场地先进行碎石桩的施工，然后进行强夯法施工，并在施工完毕的场地进行检测项目试验，地基承载力和沉降量均达到设计规范的要求，该工程能够全面开展施工。利用碎石桩与强夯法组合处理技术，可以避免二者单独施工的局限性，取得了良好的处理效果，值得在类似工程中得到广泛应用。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[2] MH 5014—2002，民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范[S].

[3] MH 5001—2013，民用机场飞行区技术标准[S].

[4] 兴义机场改扩建工程项目招投标文件[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

孙 勇(1971- )，男，工程师

1009-6825(2015)08-0113-03

TU472

A