朱永學(xué)，潘志峰，周海忠

（中國(guó)航空港建設(shè)第八工程總隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

機(jī)場(chǎng)作為航空事業(yè)的載體，正隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和社會(huì)的全面進(jìn)步而迅猛發(fā)展。同時(shí)，越來(lái)越多的機(jī)場(chǎng)屬于高填方機(jī)場(chǎng)，如何處理好機(jī)場(chǎng)建設(shè)中大面積、高填方、不均勻的堆填場(chǎng)地是高填方機(jī)場(chǎng)地基處理中迫切需要解決的一項(xiàng)課題。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)振動(dòng)沉管碎石樁地基處理設(shè)計(jì)與施工方法，從根本上克服了傳統(tǒng)軟弱地基處理施工方法存在的缺點(diǎn)。

1 工程概況

六盤水月照機(jī)場(chǎng)工程為國(guó)內(nèi)4C級(jí)支線機(jī)場(chǎng)，跑道長(zhǎng)2800m，寬45 m，跑道中心線中點(diǎn)標(biāo)高1 969.32 m，最大垂直填方高度85.14m，坡頂與坡腳最大高差超過(guò)150m，全場(chǎng)填方總數(shù)3×107m3，是一個(gè)典型的高填方機(jī)場(chǎng)。場(chǎng)區(qū)內(nèi)廣泛分布泥巖、頁(yè)巖、煤層等軟巖；存在滑坡、崩塌、危巖、巖溶、洞穴、膨脹土、軟土等不良地質(zhì)和特殊巖土；普遍分布第四季松散堆積層，土質(zhì)不均、力學(xué)性質(zhì)差。006標(biāo)段軟弱地基場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布有黏土、粉質(zhì)黏土、泥炭質(zhì)黏土、粉土、有機(jī)質(zhì)土等軟弱底層，其中粘土還具有弱膨脹性。軟弱地基厚度大，含水量大，壓縮性強(qiáng)，承載力低。軟弱地基是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的重要因素。

本工程設(shè)計(jì)采用振動(dòng)沉管碎石樁，樁直徑為500mm和800mm，樁長(zhǎng)10～20 m，樁間距分別為1.5 m和1.3 m，平面上呈等邊三角形布置，采用間隔跳打的方式進(jìn)行。

2 施工前的準(zhǔn)備工作

2.1 查閱資料，弄清碎石樁的原理及特點(diǎn)

2.1.1 加固原理

2.1.1.1 擠密作用

在沉管振動(dòng)成孔過(guò)程中，樁管對(duì)樁位原土體產(chǎn)生橫向擠壓作用，將與樁管體積相同的土體擠向樁孔周圍。在樁管成孔和上拔過(guò)程中，垂直激振力所產(chǎn)生的能量引起樁管周圍土體的強(qiáng)烈振動(dòng)，使樁周土體產(chǎn)生豎向擠密，土體在橫向和豎向作用的影響下，得到加固擠密。

2.1.1.2 排水作用

土體在受振動(dòng)時(shí)有增密的趨勢(shì)，如果孔隙水不能排除，就會(huì)造成孔隙水壓不斷上升，以致產(chǎn)生液化。但碎石樁有良好的滲透性和反濾性，在地基中形成良好的豎向排水減壓通道，可以有效消散并防止超孔隙水壓力的增高和土層的液化。此外，碎石樁也大大縮短了樁間土的固結(jié)排水路徑，有利于土體的固結(jié)和抗剪強(qiáng)度的提高。

2.1.1.3 預(yù)振作用

對(duì)于具有液化勢(shì)的土體，由于碎石樁施工中的強(qiáng)烈振動(dòng)，使土體產(chǎn)生較大的動(dòng)應(yīng)變，土體得到擠密，密度增加。土體所產(chǎn)生的這種預(yù)振，可大大改善地基土的抗液化性能。

2.1.1.4 減震作用

對(duì)于可液化地基，經(jīng)加固后地震剪應(yīng)力由樁間土和碎石樁共同承擔(dān)，碎石樁的剪切模量比同截面樁間土的剪切模量要大很多，因而在地震時(shí)，剪應(yīng)力在樁上集中，從而相應(yīng)使樁間土的剪應(yīng)力減小，使地震烈度相應(yīng)降低。

2.1.2 特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①施工機(jī)具常規(guī)，操作工藝簡(jiǎn)單。②場(chǎng)地干凈，無(wú)污染。振動(dòng)沉管法施工與振沖施工相比，施工環(huán)境整潔，無(wú)需考慮泥漿排放和對(duì)場(chǎng)地的污染。③造價(jià)低。所使用的材料為碎石，可節(jié)約水泥、鋼材，就地使用廉價(jià)地方材料，可降低工程成本。④使用性廣。⑤施工速度快。

缺點(diǎn)：①振動(dòng)和噪聲較大，不能在市區(qū)內(nèi)使用；②施工會(huì)導(dǎo)致地面變形，對(duì)鄰近建筑物有影響。

2.2 方案技術(shù)準(zhǔn)備

①碎石樁開(kāi)工前組織相關(guān)技術(shù)人員審核施工圖紙，熟悉施工工藝及相應(yīng)規(guī)范和技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。②制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案。對(duì)施工人員進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)交底，上崗前，對(duì)參加施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，合格后方可上崗。③組建作業(yè)班組，進(jìn)行技術(shù)交底和安全技術(shù)培訓(xùn)。

2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

①測(cè)量放樣：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平面形狀和設(shè)計(jì)參數(shù)繪出布樁圖，依布樁圖放出施工區(qū)域大樣，在每個(gè)區(qū)域按設(shè)計(jì)樁距進(jìn)行樁位放樣。②查明清除障礙物：清除大塊石、樹(shù)根等雜物。③平整場(chǎng)地：地面土質(zhì)較差，承載力較低，應(yīng)鋪設(shè)碎石墊層，以滿足機(jī)械行走要求。④檢查主機(jī)各部的連接，各部系統(tǒng)工作是否正常，做好必要的調(diào)整和緊固工作，排除異常情況。⑤接通電源和水路，進(jìn)行機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)。備足所需材料。

2.4 技術(shù)要求

樁身密實(shí)度檢查：采用動(dòng)力觸探進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為樁孔總數(shù)的2%，且不少于3根。樁體密實(shí)度必須大于中密狀態(tài)（N63.5≥10）。

復(fù)合地基承載力檢查：采用單樁平板荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為樁總數(shù)2‰，且不少于3根。符合地基承載力不得小于150 kPa的要求.

2.5 碎石樁施工允許誤差

碎石樁施工允許誤差應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1 碎石樁施工允許誤差

2.6 人員配置

人員配置如下：①現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人1名，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總體指揮與調(diào)度工作；②實(shí)驗(yàn)人員2名，負(fù)責(zé)施工過(guò)程中試驗(yàn)檢測(cè)；③測(cè)量人員3名，負(fù)責(zé)測(cè)量放樣，高程測(cè)量；④技術(shù)人員1名，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)檢查、指導(dǎo)試樁的各種技術(shù)工作、確保按樁方案進(jìn)行；⑤安全員1名，負(fù)責(zé)施工過(guò)程各種安全、文明檢查與指導(dǎo)工作，確保高空、地下及工作場(chǎng)面無(wú)障礙物和危險(xiǎn)隱患，保證樁機(jī)施工環(huán)境安全、文明；⑥專職記錄員5名，負(fù)責(zé)施工中需要詳細(xì)記錄的各種技術(shù)參數(shù)，確保其真實(shí)、準(zhǔn)確。

2.7 原材料要求

碎石樁施工碎石為外購(gòu)硬質(zhì)碎石料，應(yīng)潔凈、干燥并具有足夠的強(qiáng)度和耐磨耗性，其顆粒形狀應(yīng)具有棱角，不得摻有軟質(zhì)和其他雜質(zhì)。施工中采用的碎石含泥量小于5%，Φ500樁徑碎石樁碎石粒徑不宜大于5 cm，Φ800樁徑碎石樁碎石粒徑不宜大于10 cm.

2.8 機(jī)械設(shè)備的要求

沉管碎石樁施工采用DZ系列振動(dòng)沉管樁機(jī)，采用活瓣式樁尖，樁管直徑分別為480 mm、788 mm，成樁直徑分別為500 mm、800 mm，樁間距分別為1.5 m、1.3 m，樁管長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)加3 m.

2.9 施工記錄的要求

碎石樁施工作業(yè)隊(duì)要認(rèn)真登記碎石樁施工記錄，按樁號(hào)實(shí)事求是地登記管樁灌入深度。項(xiàng)目部安排人員對(duì)碎石樁施工記錄進(jìn)行檢查與復(fù)合，發(fā)現(xiàn)弄虛作假將對(duì)作業(yè)隊(duì)進(jìn)行處罰。

近年來(lái)，隨著政策的出臺(tái)和制度的完善，大同市農(nóng)業(yè)科技推廣取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。在優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局，提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有顯著的作用。就整體而言，其發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.10 施工工藝

2.1 0.1 施工放樣

根據(jù)路基寬度和設(shè)計(jì)參數(shù)繪出布樁圖。依布樁圖放出施工區(qū)域大樣，在每區(qū)域按設(shè)計(jì)間距進(jìn)行樁位放樣。

2.1 0.2 對(duì)位

根據(jù)設(shè)計(jì)，確定加固機(jī)體的位置，樁機(jī)井架上必須設(shè)置標(biāo)尺。樁機(jī)就位時(shí)必須調(diào)平、穩(wěn)定，確保在施工過(guò)程中不發(fā)生位移、傾斜。用水平尺來(lái)測(cè)量碎石樁機(jī)的水平，用垂球測(cè)定樁機(jī)井架的垂直，使井架球保持垂直，以確定成樁的垂直度。

2.1 0.3 成孔、振動(dòng)、提升、反插

①用振動(dòng)成樁機(jī)將樁管邊、振動(dòng)邊沉入土層，每下沉0.5 m留振30 s直至設(shè)計(jì)深度，稍向上提樁管，使樁管下端的活瓣樁尖打開(kāi)，樁管及樁尖外壁的真空破壞，減少起拔摩阻力。②停止振動(dòng)，立即往管內(nèi)裝入碎石。在拔管前先留振1 min，使樁管內(nèi)碎石密實(shí)。邊振動(dòng)邊勻速拔管，拔管速度控制為1～2m/min.根據(jù)單樁設(shè)計(jì)碎石用量確定第1次投料的成樁長(zhǎng)度，拔管過(guò)程中進(jìn)行多次反插，至管內(nèi)碎石全部投出。提升和反插速度必須均勻，反插由深到淺。每根樁反插次數(shù)視情況而定，每次3～5遍，每根樁不得少于12遍。反插深度應(yīng)小于樁管長(zhǎng)度，每提升2 m反插1次。當(dāng)套管提升至樁頂部時(shí)，進(jìn)行孔口投料至地表，啟動(dòng)反插并及時(shí)進(jìn)行孔口補(bǔ)料至該樁碎石料全部投完為止。在孔口加壓，保證孔口石料的密實(shí)。加料時(shí)應(yīng)停機(jī)加料，每次加料不宜過(guò)多，以每次不超過(guò)0.8 m為宜，并注意提升速度，防止因提升過(guò)高而出現(xiàn)斷樁或縮頸現(xiàn)象，應(yīng)每提升4 m投料1次。施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)挖出樁管帶出的泥土，孔口泥土不得掉入孔內(nèi)。

2.11 碎石樁的質(zhì)量檢測(cè)

見(jiàn)表2.

表2 原地面碎石樁檢測(cè)

圖1 沉管碎石樁施工工藝流程圖

2.12 質(zhì)量保證措施

①施工時(shí)嚴(yán)格按圖紙和施工規(guī)范進(jìn)行施工；②嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量及填料的含泥量；③現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，要認(rèn)真、及時(shí)地填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各類數(shù)據(jù)，以保證試樁試驗(yàn)階段成果的真實(shí)性、可靠性；④嚴(yán)格報(bào)表制度，對(duì)隱蔽工程檢查項(xiàng)目必須及時(shí)報(bào)監(jiān)理工程師檢查。

2.13 安全保證與防護(hù)措施

2.1 3.1 安全保證措施

①設(shè)立專職安全員并建立24 h旁站制度，及時(shí)糾正和消除施工中出現(xiàn)的不安全苗頭；②對(duì)施工人員定期進(jìn)行安全教育和安全知識(shí)考核；③工地設(shè)立明顯的安全警示牌和安全注意事項(xiàng)宣傳欄；④各類機(jī)械設(shè)備操作人員必須持證上崗，無(wú)證人員或非本機(jī)人員不得上機(jī)操作；⑤場(chǎng)內(nèi)的電路布置要規(guī)范化，電器開(kāi)關(guān)設(shè)在防雨、防曬的電氣箱柜內(nèi)，距離地面不小于1.5 m.

2.1 3.2 施工安全防護(hù)措施

①進(jìn)場(chǎng)人員一律佩戴安全帽及反光背心，不準(zhǔn)穿拖鞋，不得赤腳作業(yè)；②進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)人員一律佩帶安全上崗證；③所有電力線路和用電設(shè)備由持證電工安裝，由專職電工負(fù)責(zé)日常檢查和維修保養(yǎng)，禁止其他人員私自亂接、亂拉電線；④現(xiàn)場(chǎng)施工用電線路一律采用絕緣導(dǎo)線，移動(dòng)式線路使用膠皮電纜，使用時(shí)提前認(rèn)真檢查，確保電纜無(wú)裸露現(xiàn)象；⑤現(xiàn)場(chǎng)所用柴油發(fā)電機(jī)在使用前要按規(guī)定進(jìn)行檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)；⑥樁機(jī)四周設(shè)置圍避遮擋措施，防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入；⑦夜間施工時(shí)配備充足的照明燈具，確保施工現(xiàn)場(chǎng)有足夠的照明，為夜間施工生產(chǎn)和車輛行駛創(chuàng)造良好條件。

2.14 環(huán)境保護(hù)措施

①在機(jī)械化施工過(guò)程中，要盡量減少噪音、廢棄物、廢水及塵埃等污染，運(yùn)轉(zhuǎn)中塵埃過(guò)大時(shí)要及時(shí)灑水；②對(duì)場(chǎng)地的表層腐殖土進(jìn)行清理，砍伐的荊棘叢林等廢料要運(yùn)至指定的地點(diǎn)進(jìn)行廢棄；③清理施工機(jī)械、設(shè)備及機(jī)械的廢水、廢油等有害物質(zhì)以及生活污水，不得直接排放于河流、池塘或其他水域中，也不得傾瀉于飲用水源附近的土地上，以防污染水源和土壤。

2.15 沉管碎石樁施工工藝流程圖

見(jiàn)圖1.

3 結(jié)束語(yǔ)

沉管碎石樁工藝自應(yīng)用以來(lái)，已在國(guó)內(nèi)多個(gè)大型機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程中成功使用。由于其相對(duì)于傳統(tǒng)施工方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此，在高填方軟基結(jié)構(gòu)處理中必將會(huì)廣泛地使用。作為施工人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)研究沉管碎石樁工藝的相關(guān)理論和案例，有針對(duì)性地做好不同地質(zhì)情況軟基處理質(zhì)量控制工作，不斷完善沉管碎石樁工藝。