填海造陆机场清淤海抛深厚填石层地基处理技术研究

应用与实践填海造陆机场清淤海抛深厚填石层地基

处理技术研究李万福山西机械化建设集团有限公司摘要：目前在国内外海上造陆机场的人工岛陆域形成方式多样，结合机场平面布置和地基处理要求,其地基处理需要划分的区块较多,地基处理工法选择种类多样、复杂，且地基处理技术难度大。本文主要进行清淤回填方式形成的人工岛陆域的地基处理技术研究。对清淤回填形成的大面积深厚层回填地基，通过采用超高能级强夯、强夯法、振冲法等地基处理试验，分析检测后的地基处理效果，为后期大面积施工决策合理的地基处理方案和优化地基处理施工工艺提供依据，确保地基处理工程的质量，保证为道面结构提供良好的地基条件。关键词：填海造陆；深厚层填石；回填地基；强夯、振冲处理试验；检测效果1前言级强夯加固全部回填层存在一定难度。以大连新机场为案例。根据机场功能分区,大连新机场人工岛陆域形成方式采用直接回填、清淤回填、吹填三种方式。本文主要研究清淤回填形成的大面积深厚层回填地基的地基处理，为消除其不均匀性、自重压密性，提高土体强度，减少工后沉降及不均匀沉降，进行了超高能级强夯、普通强夯和引孔+高能量振冲的施工试验，通过对施工工艺、机械设备、地基处理的效果、工期、造价、质量控制等因素进行试验验证，并分析、评价不同地基处理方案的处理效果，为后期机场建设清淤换填区的地基处理方案选取提供参考。3清淤回填区地基处理施工试验3.1设计地基处理的技术标准试用期20年内残余沉降≤30cm；差异沉降≤1.5‰；地基承3载力≥140kPa；地基顶面反应模量≥80MN/m。填石压实要求：0m~1m固体体积率≥81％；1m~4m固体体积率≥80％；4m以下固体体积率≥78％。3.2工程地质概况2填海工程大面积深厚回填地基处理的技术难题（1）对填海工程地基上的场道工程，深厚回填层地基处理是一项极为重要的工程技术问题，其地基变形和差异沉降不但会影响道面标高和地表排水性能，还会引起附加结构应力、影响到面平整度和混凝土板块接缝宽度，另外还会对场道内的建筑结构、地下管廊等的产生不利影响甚至损坏。（2）结合国内其他机场建设经验，在大面积开展地基处理工程设计前均需进行地基处理的专题研究。（3）大连新机场为海上回填机场,回填厚度大,对原有软土层和可压缩土层来说,附加荷载极大,不利于工后沉降控制。本工程清淤回填区回填开山石厚度大、地下水位高，采用高能表1强夯试验分区

试验1-1区

试验1区

试验1-2区试验1-2a区

试验2区

试验2-1区试验2-2区

试验能级18000kJ30000kJ10000kJ25000kJ6000kJ面积690m2360m2100m2

地勘报告显示，场区土层自上而下分布为四大层，即：第一大层海相沉积层，第二大层陆相沉积层，第三大层陆相沉积层及第四大层基岩层。第一大层，海相沉积层，层底高程在-13.17m~-19.94m。主要成分为：①粉土，平均标贯击数1.5击；②粉质黏土混砂，平均标贯击数N=1.0击；第二大层，陆相沉积层，层底高程在-21.57m~36.72m之间。②黏土，层厚0.4m~14.0m之间，平均标贯击数N=7.8击；第三大层，陆相沉积层，③1黏土，分布较连续，厚薄不一，平均标贯击数N=15击；③2粉质黏土，分布较连续，厚薄不一，平均标贯击数N=17.9击；③3黏土，仅部分钻孔中揭露，平均标贯击数N=18.9击。第四大层，基岩：初见风化岩顶面高程在-38.24m~-37.79m。根据陆域形成实施方案，第一大层软土层已被清淤换填，监测（检测）项目

693m2720m2

土体深层水平位移、地表沉降、深层沉降、孔隙水压力、地下水位、场地标高测量、超重型动力触探试验、多道瞬态面波试验、固体体积率试验、地基反应模量试验、静载荷试验

表2面积8.2m×12m=98.4m2

监测（检测）项目

振冲试验分区试验1区试验2区

试验内容

采用12根试验桩，正三角形布置，桩间距3.0m；采用11根试验桩，正三角形布置，桩间距2.6m

7.97m×10.4m=82.9m2

地面标高及地表沉降、超重型动力触探试验、地

基反应模量试验、静载荷试验

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应用与实践表3强夯试验点夯遍数点夯能级布点形式试验面积点夯数量单点击数有效作业投入强夯设备

78个20击19d第一遍18000kJ试验1-1区第二遍18000kJ6900m271个20击14d第三遍8000kJ插点

第一遍6000kJ试验1-2区第二遍6000kJ3600m2个20击4d第三遍3000kJ第一遍30000kJ试验1-2a区第二遍30000kJ1000m225击6d6个Doors&Windows

第三遍15000kJ插点

10m×10m正方形7m×7m正方形12m×12m正方形150个16击10d81个20击6d144个16击7d25击7d9个15个18击2dFWXH8000/LS418J69.5/77.7625.6/23.15

FWXH8000/LS418J69.5/77.7625.6/23.151.67mFWXH8000/LS418J/W200A69.5/77.74.43/41.2611.52/10.2918.01/19.34192击/台班试验2-1区

W200A41.2614.55

W200A41.2614.551.29mW200A24.4812.25

QHJ30000B98.9430.4

QHJ30000B98.9430.42.98mQHJ30000B24.4812.25

夯锤质量(t）

落距（m）整体下沉施工功效

102击/台班228击/台班表4288击/台班27击/台班试验2-2区

108/台班强夯试验点夯遍数点夯能级布点形式面积点夯数量单点击数有效作业投入强夯设备夯锤质量(t）落距（m）整体下沉施工功效

98个20击10dW200A/LS418J77.76/61.98/

47.9412.87/16.1/20.86第一遍点夯10000kJ第二遍点夯10000kJ6930m278个20击8dW200AJ61.98/47.9416.14/20.86

1.61m第三遍点夯6000kJ插点175个16击8d第一遍点夯25000kJ第二遍点夯25000kJ7200m250个22击QHJ30000B/FWXH800098.94/95.4825.27/26.19

1.m18d第三遍点夯10000kJ插点100个20击9d9m×9m正方形12m×12m正方形50个22击QHJ30000B/FWXH800098.94/95.4825.27/26.19

18dW200A44.43/41.2613.51/14.55

/QHJ30000B/FWXH800047.84/61.9820.91/16.14

/171击/台班49击/台班回填材料为开山石土。3.3地基处理试验及研究内容大连新机场清淤换填区地基处理，采用了强夯、超高能级强夯和引孔+高能量振冲三种地基处理试验方案。内容如表1。强夯试验研究内容：掌握不同深度、不同位置处孔隙水压力的增长与消散过程，用以分析评价不同夯击能下强夯的影响范围及深度；测定强夯过程中地基的变形量及过程，并根据实测数据分析各夯击能的强夯效果；通过加固前、后现场检测试验数据，分析评价加固效果；评价地基土体加固后的强度及变形特性；评价各种能级强夯工法的功效与经济性指标。见表2。振冲试验研究内容：对引孔+高能量振冲试验区，测定振冲过程中地基的变形量及过程，并根据实测数据分析振冲处理的效果；通过加固前、后现场检测试验数据，分析评价加固效果；评价地基土体加固后的强度及变形特性；评价振冲工法的功效与经济性指标。4地基处理施工试验情况4.1强夯试验施工情况4.2见数据表3、表4所示。见数据表5所示。振冲试验施工情况5地基处理试验施工检测结果5.1强夯试验施工检测结果见数据表6所示。2019.04

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Doors&Windows

应用与实践表5试验1区12根25mm2

试验2区11根25mm2

振冲试验试验桩布桩形式试验桩长试验区面积设计桩径引孔深度实际桩长投入设备振密电流加密深度每米填料系数作业时间

3m正三角形2.6m正三角形1.2m26m1.2m26m平均25.3m平均25.1m

引孔设备：冲击钻机；振冲设备：采用130kW大功率振冲器

空振电流A0+20~30A，留振时间10s~30s

每次加密段高度0.3m~0.5m

1.4522d1.3025d表6强夯试验能级

12加固前钻孔探摸回填土层平均厚度土体深层水平位移

深度6m处深度12m处

3地表沉降距夯点4m处距夯点8m处距夯点12m处距夯点14m处距夯点16m处

451234分层沉降沉降量发生深度范围孔隙水压力变化范围加固后效果检测超重型动力触探试验锤击数明显增长多道瞬态面波试验波速加固明显增长表层碎石土压实度平均固体体积率静力载荷试验

10m深范围1m~2m82.7%11m深范围1m~2m85.5%14m深范围1m~2m86%15m深范围1m~2m86.2%16m深范围1m~2m85.9%9m深度范围10m深范围13m深范围15m深范围16m深范围5m以上深15m以上

15m以上8m以上12m以上20m以上14m以上20m以上15m以上20m以上144.5mm///70mm60mm125mm/138mm26mm65mm2mm99.5mm9.9mm19.8mm133mm240mm21mm250mm44mm22.8m22.6m22.9m22.8m22.6m6000kN·m10000kN·m18000kN·m250000kN·m30000kN·m41.5mm表层碎石土地基承载力标准值均不小于150KPa

5.2振冲施工试验检测结果最终场地沉降量为4.1m。加固前场地地基土超重型动力触探每米平均击数在1~6击，平均约为2.7击。经振冲地基处理后，桩间位置每米平均击数为4~14击，平均约为9.7击；桩点位置每米平均击数为5~17击，平均约为13击。振冲试验施工场地沉降情况，根据加固区面积采用回填方量折算的方法分别对Ⅰ、Ⅱ区进行沉降计算。根据场地标高测量结果计算，Ⅰ区场地标高回填方量为266.508m3，折算Ⅰ区振冲区面积98.4m2，Ⅰ区最终场地沉降量为2.7m；Ⅱ区场地标高回填方量为336.474m3，折算Ⅱ区振冲区面积82.9m2，Ⅱ区（下转第155页）

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应用与实践作。除此之外，也可以用加厚管壁的方法来加强涵管的防腐蚀性，通常情况下管壁每年会有0.01mm~0.03mm的损耗，因此管壁的厚度要增加多少可以按安装当年的实际厚度和计划使用的年限来确定[3]。石块进行凿面以及凿纹。Doors&Windows

4结束语3.6钢波纹管回填为了使涵管的回填质量得到有效的保证，可以采用五中方案进行管底两侧楔形部位处的填筑：一，利用粗沙“水密法”振荡器将其填筑密实；二，人工用棒将级配良好的天然沙砾夯实在管身的内外侧，需要注意的是木棒作用点必须紧贴管身，这样才能夯实每一个凹槽部位；三，用轻型混凝土回填涵管；四，用液态粉炭灰回填涵管；五，用级配良好的碎石回填涵管，碎石的最大粒直径要在三厘米以内，之后将其斜向夯实。根据实际情况的不同采用最合适的方法进行回填，从而使管底的回填质量得到切实的保障。综上所述，钢波纹管涵的使用不仅能够缩短工期、降低造价，使施工更加方便。还能够使“错台跳车”现象得到有效地避免，从而使道路行车的安全性与舒适性大大增加，而钢筋混凝土等管涵并不具备的这些优点，由此可以看出钢波纹管涵的应用前景十分的广阔。3.7洞口铺砌以及护坡防护洞口的形式有两种：一是斜口形式与路基边坡同坡率；二是端墙形式。要选用M7.5浆砌片石作为洞口铺砌以及护坡防护施工的原材料，同一层的石块要有长有短交错铺砌，要错缝砌筑，坚决避免出现通缝和竖缝现象。色泽均匀细致、质地适当的石块要铺砌在外露面，同时为了使工程外露面更加的平整，使几何尺寸更加的准确还需要对无裂纹和风化脱落的大（上接第152页）

根据本次探摸孔检测，该钻孔探摸揭露的回填碎石土层厚度为21.5m，标高为-18.2m，下卧土层为可塑状态为主的粉质黏土。经静载试验检测，加固后两个试验区地基承载力特征值均不小于140kPa。参考文献：[1]杨志明.浅谈钢波纹管涵施工技术[J].江西建材,2017(8):155.[2]刘建华.公路钢波纹涵管[J].交通世界(运输.车辆),2015(3):56~57.[3]黎六军.拼装式钢波纹管在某高速公路中的应用研究[J].中外建筑,2017(6):222~224.6结论（1）根据实验结果，振冲桩和18000kN·m、25000kN·m、30000kN·m强夯均能满足设计要求。（2）建议：如果采用强夯处理，建议采用18000kN·m能级,如果采用振冲桩处理，建议采用3m×3m三角形布桩方式。无论采用强夯还是采用振冲桩施工，需进一步按造价和工期比较确定其经济性和合理性。（上接第153页）

鉴于斜坡坡体主要为块石土，下伏基岩体较完整，隧道在[3]斜坡中部开挖，岩层倾向与坡向组合关系为反向。由于洞口为块石土、强风化泥灰岩。仰坡为块石土，开挖后仰坡的稳定性较差；可能沿土层内部滑动。且左洞出洞1#段、右洞2#岩体为块石土，稳定性较差。根据斜坡的形态、结构特征以及形成机制分析，开挖时可能沿土体内部产生圆弧法滑动，建议出洞口（挖方段）左、右侧采用放坡处理；出洞口（填方段）左、右侧采用挡墙支挡，仰坡采用放坡处理，坡面防护和地表排水工程相结合的方案。参考文献：[1]TS147-1—2010.水运工程地基规范[S].[2]JGJ79—2012.建筑地基处理技术规范[S].[3]CECS279—2010.强夯地基处理技术规程[S].[4]大连新机场填海地基处理关键技术研究[R].中交水运规划设计研究院.[5]大连临空产业园填海造地清淤换填区地基处理试验区检测报告[R].天津港湾工程质量检测中心/中国铁道科学研究院深圳研究设计院.作者简介：李万福（1973—）男，汉族，山西昔阳人，，大学本科学历，2010年10月取得工程师职称，在地基处理工程项目长期担任项目经理。约10m~15m，以基岩出露位置为隧道出口位置。6结论及建议5.2建议治理方案通过对拟建隧道出口处的边坡稳定性进行分析，在了解斜坡地质环境条件及基本特征的基础上，对斜坡的稳定性及防治工程方案进行了分析和评估，所取得的技术资料可满足施工图设计要求。建设区属构造、侵蚀剥蚀中山之间沟谷斜坡地貌，沟道较平缓，整个斜坡倾向约320°。斜坡区坡度较大，坡度为15°~60°。斜坡区未发现崩塌、泥石流、岩溶、地下采空区等不良地质作用。滑坡对拟建隧道的影响较小，隧道修建有可能诱发滑坡滑动。（1）隧道出洞口（挖方段）左、右侧采用放坡处理。放坡坡率，土层：1:1.50；强风化基岩1:1.00；中风化基岩1:0.75。隧道出洞口（填方段）左、右侧采用挡墙支挡。进口洞深两侧为土体、强风化基岩段（左洞1#段、右洞2#）采用管筒施工。洞顶仰坡采用放坡处理，放坡坡率为1:1.50，并采用水泥砂浆护面。（2）对斜坡采用系统的排水工程方案。（3）建议优化设计；可采用①由于隧道出口位置地形坡度大，不宜修建填方路基，建议隧道出口直接与张家坪大桥桥台连接，避免产生填方路基；②由于隧道出口两侧为段1#和2#段，隧道出口为块石头，为减少对土体的扰动，增加诱发1#段滑坡和2#段滑坡的可能，可适当降低隧道出口设计标高，降低参考文献：[1]伍保祥.金沙江上游波罗水电站库区滑坡发育规律及岸坡稳定性风险分析[D].成都理工大学,2008.[2]杨博,吴光,何刘,蒋良文.金沙江特大桥桥基岸坡稳定性的离散元法数值模拟分析[J].铁道建筑,2010(11):13~16.[3]吴吉民.金沙江乌东德库区（库首~龙川江河口段）岸坡地质灾害发育分布规律及库岸稳定性评价[D].成都理工大学,2009.2019.04

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