阿尔及尔布迈丁新机场工程地基处理设计优化

陈占峰

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

阿尔及尔布迈丁新机场工程地质不太均匀，部分区域较为软弱，主要问题是机场停机坪、新扩建的滑行道的地基处理。原设计方案土方工程量大，地基处理未据不同情况区别对待，工期较长，投资较大，需要提出一个既满足使用要求又满足工期且经济的补充方案，本文对阿尔及尔布迈丁新机场停机坪工程地基处理工程进行了优化设计。

1 工程概况

阿尔及尔布迈丁新机场工程新建停机坪及滑行道25万多m2，原设计方案为打设直径30 cm，长20m的排水砂井，全场用2.5m厚的土方堆载预压，预压时间约0.5 a（指1块预压时间）。预计预压的土方工程量近63万m3。

新机场扩建部分的地基不均匀，部分区域较为软弱，也有部分地基较好，因此有必要对整个区域地基按软弱程度（本次按计算沉降大小划分）区别对待。

2 地质概况

A层为土黄色、淡褐色、灰杂色的含砂砾黏土，含水量和干密度的平均值为=27%，=1.57 t/m3；压缩性为=0.12，=0.1，属中等压缩和可膨胀土层；静力触探值 Rp=15～30 Pa。

B层为淤泥质夹有薄层泥炭质的黏土，属高压缩性低强度高饱和土层，厚度较大，可达5～14m。压缩性为：cc=0.4～0.8，cg=0.126。静力触探强度值较低，Rp=5 Pa。

C层为灰杂色和石灰质结核的土黄色黏土，厚度为3～6m，该层属较低压缩的土壤，=0.068，=0.082，静力触探值Rp=10～20Pa。

D层属石灰质结核砂砾黏土，深度16～22m。静力触探Rp=10～20 Pa，属中等强度。

E层为石灰质结核粉砾质棕色黏土，平均厚约3m，其γd=1.81 t/m3，=0.12，=0.044，属中等压缩性土。

F层为石灰质结核土黄色黏土，有时是杂色砂岩和砾石及夹砂的黏土组成。厚度为1～6m，=0.1257，=0.0563，属中等压缩土层，静力触探强度为20～30 Pa。

综上可知，主要压缩土层为高压缩性、低强度的B层，即淤泥质夹有泥炭质的黏土，地基处理应充分注意。

3 沉降初步分析

一般沉降分析主要考虑主固结和次固结，而次固结沉降是在地基处理后许多年中发生的，其值约为主固结沉降的15%～20%。

从已有的沉降分析来看，各个区域的沉降差别比较大，在滑行道和南侧停机坪处，在上部荷载为40 kPa（堆载约2.5m）的情况下，其沉降量一般为5～42 cm，部分地域沉降更小。在靠近西面的贵宾厅前的停机坪处分析表明，部分区域的沉降值为6～45 cm。

B层土的沉降约占总沉降的71%～95%，而缺失B层土的钻孔，沉降计算往往较小，一般均小于10 cm。因此，需采用排水固结方法处理的主要是含有B层土层的区域，不含B层土层的区域完全可考虑采用其它简单的方法进行处理。

4 地基固结度初步估算

本工程主要加固的土层为高压缩性的淤泥质夹泥碳质的黏土层。由于本土层厚度较厚，压缩性大，且部分区域埋深较深，因此对于软基较厚的区域较为有效的加固方法应为排水固结预压法[1]。

当打设排水通道后，对于淤泥质软土在有限的时间内，主要是水平向的排水固结，垂直向的排水固结所占的比率很小，尤其当固结系数较小且压缩层较大时，在计算固结时间时，往往是按水平向固结作用控制，垂直向固结可暂忽略不计。对于软基加固，一般是以渗透性最差，固结性能差的土层计算所需要的预压固结时间。对于淤泥质软土，颗粒很细，渗透性差，根据国内外许多工程中同类土性的经验，其水平向固结系数大约在（0.4～3）×10-3cm2/s，根据本工程预压后的情况，建议取Cr=3×10-3cm2/s。建议推荐的垂直向排水体为四周包有透水性好的滤膜的塑料排水板，塑板的断面尺寸为100mm×4.5mm。塑料排水板的排水固结计算方法采用砂井固结计算理论，塑料排水板的换算直径Dp按下式计算：

式中：系数α=0.75～1，取α=0.75。

以下为计算排水板按正方形布置的情况[2]：间距为1.5～2m，并按一次加荷，计算水平向固结度达到95%时，所需要的时间：

可推出：

表1 不同排水板间距时的预压时间计算

可以看出，当排水板间距布置采用1.5m×1.5m时，预压时间为近4个月，地基水平向固结度Ur可达到95%，这样的时间是比较合适的，排水通道间隙布置也较为合适（N值不宜过大），且可满足工期，也不会增加造价。计算的结果与同类土性工程情况比较接近，故推荐排水板间距按1.5m×1.5m进行布置。排水板的长度根据需要达到的深度确定。

5 地基处理优化方案

可以认为跑道对平整度的要求要高于滑行道和停机坪对平整度的要求，而事实上在进行滑行道设计时其平整度往往是参照跑道标准进行的。一般在设计时，除考虑控制绝对沉降量外，最主要的是要控制其差异沉降，国际上许多机场的设计，其控制纵横向的变坡率≤0.001或0.0015，且需满足变坡曲线的最小曲率半径要求。

根据国际上众多机场对基础加固的经验，本工程对地基根据各区域的沉降情况进行分区处理后，完全可以将其绝对沉降控制得很小，残余沉降非常均匀，完全满足国际民航组织对场道的平整度要求。

本工程地基处理面积大，地基处理应根据地质条件及估计的在使用期可能发生的沉降分别对待。

按沉降不同的区域划分：优化方案将整个场区分为三类区域（A区、B区和C区），A区计算沉降≥15 cm；B区计算沉降5 cm≤H≤15 cm；C区计算沉降＜5 cm。

1）对A区采用打设塑料排水板堆载预压方案，塑料排水板间距1.5m×1.5m，堆载高度2.5m，分两区预压，总加载预压工期约11个月。

2）对B区拟采用强夯法进行加固，强夯能量为150 t·m。采用三遍点夯、一遍普夯的方法进行加固。

3）C区地基由于其计算沉降很小，已完全满足国际民航组织对停机坪部位平整度的要求，建议不再进行特殊的处理，仅按设计要求将原表层的耕植土清除并分层压实到要求的密实度即可进行道面结构层施工。

6 结语

本地基处理优化方案经过比利时及加拿大专家的论证认为：按照整个场地不同的沉降量分区处理地基是合理的，既可满足工程要求，又可减少工期，并降低工程造价。

采用塑料排水板预压加固地基或采用强夯法加固地基在国内外许多工程中得到了成功应用，是一项成熟技术，在机场工程中有许多成功的例子。与同类工程相比较，本方案针对工程部位不同采用两种方法予以加固处理是完全可行的。加固完全可以满足机场停机坪或滑行道对平整度的要求。采用本方案外运堆载土方可大大减少，机械设备也可减少，对场地的污染影响小，有利于环境保护。

[1] JGJ79—2002，建筑地基处理技术规范[S].

[2] 华东水利学院士力学教研室.土工原理与计算[M].北京：水利出版社，1981.