上海浦东国际机场吹砂滩地地基处理工艺效果分析

    何树宪　赵广民

    

    

    

    摘要：通过上海浦东国际机场商飞配套四跑道工程浅层加固处理试验工程的工程实践，探究“堆载预压+高真空降水+冲击碾压”工艺在浦东吹砂滩地软土地基处理的适用性及工艺效果分析，为浦东机场后续扩建工程大面积地基处理提供了可行的施工工艺。

    关键词：堆载预压；真空降水；冲击碾压；效果分析

    中图分类号：U655.54 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）03-0050-02

    上海浦东国际机场频临东海，其地貌类型为河口、砂嘴、砂岛相地貌类型。为满足机场不断扩建需求，机场大部分拟建四、五跑道区域为新近围涂筑塘形成的吹砂滩地，土质松散，而浅部层组受沉积环境影响，粘性土和粉性土呈层状交叉分布，土质也不均匀，土性较差，具有严重液化现象。对此，在浦东机场商飞配套四跑道工程浅层加固处理试验工程中采用“堆载预压+高真空降水+垫层+冲击碾压”法对浦东机场吹砂软土地基进行加固处理，用以验证该地基處理工艺的场地适应性及地基处理效果。

    1施工工艺流程

    堆载预压（6个月）→卸载→施工前勘察与检测→真空降水与排水→铺设垫层材料→致密土层（冲击碾压）→碾压找平→效果检测与评价

    1.1堆载预压

    堆载预压范围为堆载体坡顶线圈定的范围，其边线为道肩边线外延20m。在堆载区坡脚外5.0m位置周边开挖排水沟，堆载体按超载50%进行设计，试验工程堆载标高为9.5m，堆载时间为6个月。

    堆载体围堰拟采用土工布袋装砂土围堤，并在堆脚打设木桩进行固定，土料采用吹填砂土，采用挖机配合土方车运至砂至堆载区，采用推土机进行平整。填筑采用分层填筑，分层厚度按1.0m控制；相邻施工段的高差不超过2个层厚。土工布采用175g/m2的防老化土工布。围堤坡度按1：1.5控制。具体平面示意图如下：

    1.2高真空降水

    （1）平面布置。高真空泵与井管的联接呈相互独立工作形式：施工区域的深层管、浅层管各自形成若干回路，外围深层管、浅层管各为一个回路。深层管长度8m，采用38～55mm的钢管，浅层管长度4.5m，采用40PVC-U饮用水管材或钢管；滤管设在井点管下端，其长度为0.7～1.0m，在管壁上钻12～18mm的小孔呈梅花形布置。在距处理边界5.0m位置设置外围排水沟，通过集水井采用水泵强排。

    （2）真空度控制在-0.08～-0.1Mpa间。

    （3）降水时间及控制标准：首次高真空降水时间为7～10天，有软土时可增设孔点或高真空排水时间可适当延长。

    1.3垫层摊铺

    垫层材料采用山皮石，山皮石最大粒径应不大于20cm，山皮石（粒径2～20cm）的质量大于总质量的50%，含泥量10～30%，不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，总厚度为50cm。

    山皮石采用推土机摊铺，人工配合。摊铺时大块石头的大面朝下，粗集料不能集中。在小块集中区可由人工加铺部分细料，摊铺完毕先采用14吨压路机进行静力碾压2遍，测量垫层标高。根据试施工确定的虚铺厚度，充足填料，保证冲碾作业完成后，垫层资料厚度不小于设计值。

    1.4冲击碾压

    （1）碾压遍数为20遍，分次碾压，能量由低到高；

    （2）控制每次碾压的遍数和间歇时间，根据超静孔隙水压力消散70%的时间或两次间歇7天时间进行控制。

    （3）冲击碾压过程中不应发生“弹簧”现象；

    （4）及时排除场地内的积水，如地下水位和土层含水量高而影响施工，则应采取切实可行的降排水措施。

    （5）每次碾压施工结束时，按10x10m方格网测量推平后的地面高程。

    （6）每次碾压施工结束一定时间后，应对碾压的效果进行检测。

    （7）冲击碾压试验区的冲碾设备采用“蓝派（LandPac）”冲击压实机械，型号为Licp-3型（三边）和Licp-5型（五边）。

    2工艺效果分析

    在浅层加固处理试验工程施工期间，我部进行了同步的检验和观测，主要有水位沉降观测、含水率检测、孔隙水压力观测、标准贯入度、静力触探以及地基反应模量等实验。现对取得的数据成果分析如下：

    2.1地下水位观测数据分析

    水位沉降情况如表2所示：

    据统计水位变化表显示的情况，在进行降水施工时的水位变化曲线为折线，受降雨天气的影响出现了局部的反弹，如：6月20日为雨天，七个水位孔的水位分别在地表下1.78、2.35、0.78、1.29、2.19、2.29、2.13m深度，6月21日为晴天，七个水位孔的水位则反弹到地表下2.53、2.98、1.65、1.51、2.88、3.01、2.60的深度，平均反弹了0.4-0.5m，但随着降水时间的延长，水位整体变化趋势为均匀下降。

    2.2土体含水率数据分析

    土壤的含水率是判断真空降水完成的最终指标，通过小螺钻数据显示，原状土3m内深度土壤含水率平均在40.9%，3-4m内深度土壤含水率平均在42.3%。

    真空降水完毕后，降水取得了明显效果，3m内深度土壤含水率由降水前的40.9%，下降到27%；3-4m内深度土壤含水率也由降水前的42.3%，下降到27.8%，详见表3。

    2.3冲碾过程中孔隙水压力数据分析

    孔隙水压力按照浅层地基处理影响深度布置在1m、2m、3m的位置进行检测，根据观测时孔隙水压力数据显示：一次冲碾完毕7h后，孔隙水压力消散达94%；二次冲碾7h后，孔隙水压力消散达100%。

    2.4地基处理检测数据分析

    通过一系列的实验数据分析：（垫层以下3m范围内）标贯击数当量平均7.8击；（垫层以下3m范围内）比贯入阻力当量值平均3.75Mpa，道面区地基反应模量平均K=64MN/m3；道肩区地基反应模量平均K=50MN/m3，地基处理成效的相关指标均能满足设计要求。

    3结论

    针对浦东机场不均匀土质、土性较差的吹砂滩地现状，“堆载预压+高真空降水+垫层+冲击碾压”法地基处理效果显著，能完全解决浅部较松散土层的不均匀、低强度和液化问题，使地表一定范围内土层的强度得到了有效提高，形成一定厚度的硬壳层，增强整体变形协调性，满足道面结构对地基强度的要求。为今后浦东机场四跑道、五跑道等项目改造大面积地基处理提供了较好的技术参考。