潮汕機場深厚復(fù)雜軟土地基處理效果分析

陳榮波

(廣東有色工程勘察設(shè)計院，廣東 廣州 510080)

潮汕機場深厚復(fù)雜軟土地基處理效果分析

陳榮波

(廣東有色工程勘察設(shè)計院，廣東 廣州 510080)

闡述了潮汕機場復(fù)雜的工程地質(zhì)條件，深厚軟土地基堆載處理方案。分析了深厚復(fù)雜軟弱土層處理前后的工程特性及處理效果，得出堆載預(yù)壓處理效果隨深度減弱，處理深度也與深部土層的排水效果密切相關(guān)，為處理類似深厚復(fù)雜軟土地基工程實踐提供參考和借鑒。

機場；軟土地基；地基處理；效果分析

隨著全球經(jīng)濟的快速增長，發(fā)達城市的土地資源嚴(yán)重匱乏，尤其是滿足工程建設(shè)的優(yōu)勢資源，使許多重要工程不可避免地面臨復(fù)雜地質(zhì)條件的挑戰(zhàn)。軟土地基處理是現(xiàn)代工程建設(shè)中常見的工程項目，已向深、厚復(fù)雜地層發(fā)展，對工后沉降的要求越來越高。潮汕機場擬建場地地基土層為濱海相與河湖相交互沉積的深厚(厚達60 m)軟弱地層，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工程建設(shè)非常不利。本文通過對擬建場地軟土地基的工程特性介紹及處理效果分析，旨在積累處理深厚復(fù)雜軟土地基經(jīng)驗，指導(dǎo)更多的工程實踐。

1 工程地質(zhì)條件

潮汕民用機場是廣東省“十一五”規(guī)劃重點建設(shè)項目，屬國內(nèi)中型機場。按照機場主體工程規(guī)劃及構(gòu)筑物特征，巖土工程分為區(qū)飛行區(qū)、航站區(qū)和公用設(shè)施區(qū)。區(qū)飛行區(qū)主體工程包括跑道及滑行道系統(tǒng)，長2 800 m、寬45 m。

場地位于潮汕平原西南，登崗鎮(zhèn)北側(cè)，榕江流域中下游，以海陸交互相沉積平原為主、夾低矮殘丘地貌，海拔標(biāo)高0.50～110.24 m。大地構(gòu)造位于蓮花山深斷裂帶的南東盤，屬于粵東沉積構(gòu)造區(qū)，鉆孔揭露場地巖土層按成因類型自上而下為：①人工填土層(Q4ml)、②第四系海陸交互相沉積層 (Qmc+Qal+pl)、③第四系坡積層(Qdl)、④第四系殘積土層(Qel)、⑤侏羅系下統(tǒng)巖石風(fēng)化帶(J1)。

其中：第四系海陸交互相沉積層非常發(fā)育，分布廣、厚度大，總厚度在60 m以上，土性較為復(fù)雜，主要由淤泥或淤泥質(zhì)土、粘性土、為砂等組成，呈細(xì)-粗的韻律沉積，至上而下分為14個亞層，即：②-1淤泥層、②-2粉細(xì)砂層、②-3粉質(zhì)粘土層、②-4中粗砂層、②-5淤泥質(zhì)土層、②-6粉細(xì)砂層、②-7粉質(zhì)粘土層、②-8中粗砂層、②-9淤泥質(zhì)土層、②-10粉質(zhì)粘土層、②-11粗砂層、②-12粉質(zhì)粘土層、②-13粘土層、②-14含礫粗砂層。

淤泥層和淤泥質(zhì)土層力學(xué)性能低、工程特性差、強度低，是地基處理研究的主要對象(見表1)。②-1淤泥層:深灰-灰黑色，流塑狀，土質(zhì)較細(xì)膩粘滑，味稍臭，局部含貝殼碎片、腐殖質(zhì)及朽木。分布連續(xù)，埋深0.00～19.90 m，層厚0.50～21.40 m；②-5淤泥質(zhì)土層：灰黑-深灰色，軟塑狀，土質(zhì)粘滑，具臭味，含較多腐殖質(zhì)及朽木。分布連續(xù)、層位較穩(wěn)定。埋深5.20～38.70 m，層厚0.70～15.30 m；②-9淤泥質(zhì)土層：深灰色，軟塑狀，土質(zhì)粘滑，含有機質(zhì)。分布較廣、呈透鏡狀產(chǎn)出、局部缺失，埋深18.40～51.60 m，厚0.00～24.30 m。

2 地基處理方案

據(jù)設(shè)計要求，場地軟基部分地勢低洼，回填高度達5～10 m，軟基為淤泥或淤泥質(zhì)土與粘性土及砂層組成的韻律沉積，總厚度達60 m以上，砂層是良好的橫向排水層，若豎向排水暢通，有利于豎向應(yīng)力傳遞和軟土層排水固結(jié)。故地基處理方案采用堆載預(yù)壓是較為經(jīng)濟、便宜的方法。堆載預(yù)壓排水系統(tǒng)采用塑料板+砂井豎向排水與自然砂層平面排水構(gòu)成柱面排水系統(tǒng)，堆載采用填土荷載。經(jīng)試驗施工參數(shù)為：塑料排水板選用B型板、斷面尺寸100 mm×4 mm、間距為1.3 m、插入深度 16～25 m；砂井直徑為377 mm、間距為2. 5～3 m、井深16～30 m；工后沉降量和差異沉降要求按20年計、沉降量不大于40 cm、沉降差不大于3. 0‰[1]。施工順序為：清理表土-回填素土整平-鋪砂墊層-鑿孔沉入塑料排水板或施工砂井—填素土壓實-埋設(shè)排水盲溝-填土堆載-預(yù)壓-填土堆載，填土采用分層壓實回填。

3 處理效果分析

為準(zhǔn)確評價處理效果，分析選用場地處理前后相近位置鉆孔的測試資料統(tǒng)計分析。土工試驗結(jié)果表明：處理后軟土地基的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)都有改善，淤泥層比淤泥質(zhì)土層提高的幅度大，含水量、孔隙比、液性指數(shù)均降低了30%左右，壓縮模量提高78%、內(nèi)摩擦角提高了107%，增加效果明顯(見表1)。軟基在經(jīng)過堆載預(yù)壓處理后，淤泥層或淤泥質(zhì)土層中的水緩慢排出而固結(jié)[4]，土被擠密、容重增加，孔隙比降低、塑性減弱、壓縮性降低、粘聚力及內(nèi)摩擦角增大，強度提高。

表1 軟土層處理前后物理力學(xué)及工程特性指標(biāo)變化情況

圖1 淤泥層處理前后原位十字板剪切試驗強度與深度關(guān)系

原位十字板剪切試驗表明：處理后的淤泥層頂面降低了3米左右，淤泥層處理前后原狀土、重塑土的強度隨深度變化不明顯，強度變化形態(tài)基本一至，處理后的原狀土、重塑土的強度明顯提高(見圖1)。處理后原狀土的強度增加了44%，重塑土的強度增加了111%，靈敏度降低了42%(見表2)。堆載預(yù)壓后淤泥層的結(jié)構(gòu)更為緊密，穩(wěn)定性增強，強度大幅度提高。淤泥層抗剪強度[2，3]計算公式如下：

Cu=10K′ξRy

表2 淤泥層處理前后原位十字板剪切試驗強度變化情況

4 結(jié)語

(1) 地基處理結(jié)果經(jīng)過相關(guān)部門驗算其強度和變形滿足設(shè)計要求，地基中的三層軟弱土層經(jīng)堆載預(yù)壓處理后物理力學(xué)性質(zhì)均得到改善，表明設(shè)計方案對深厚軟土層的處理可行。

(2)堆載預(yù)壓處理效果隨深度的增加逐漸減弱，本案處理深度達到60 m，應(yīng)力傳遞的深度離不開準(zhǔn)確的設(shè)計試驗方案，也與地基土層中韻律沉積的砂層排水密切相關(guān)。

(3)淺部淤泥層的處理效果雖然明顯，但仍有提升空間，建議在類似的工程中適度加密淺部豎向排水裝置試驗設(shè)計，以進一步提高地基受力層的處理效果。

[1]朱森林.堆載預(yù)壓技術(shù)在潮汕機場大面積深厚軟土地基處理中的應(yīng)用[J].長江科學(xué)院院報.2014.31(9).

[2]工程地質(zhì)手冊[K].北京，中國建筑工業(yè)出版社.1992.

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).土工試驗規(guī)程SL237-1999.中國水利水電出版社.

[4]楊建學(xué)，趙劍豪.十字板剪切試驗在某地基處理工程中的應(yīng)用[J].福建建筑.2008.12.

2017-03-29

陳榮波(1964-)，男，廣東汕頭人，高級工程師，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計、施工及水工環(huán)地質(zhì)工作。

P642.13+3

B

1004-1184(2017)04-0238-02