加筋垫层在雨季施工条件下堆载预压中的应用

吴 敏

广东省机场管理集团公司工程建设指挥部 广东 广州 510470

0 引言

我国各地区越来越多的地区开始建立机场，沿海地区的许多机场建设在软土地基上。堆载预压法在沿海机场软土地基处理中广泛应用，上海虹桥机场采用堆载预压法来处理淤泥质土[1]，上海浦东机场采用堆载预压处理四跑道西平滑软土地基沉降问题[2]，南京某机场采用塑料排水板堆载预压法处理淤泥质粉质粘土或软粉质粘土[3]。堆载预压法在潮汕机场一期飞行区和航站楼的建设中有成功应用的先例[4-5]。堆载预压法插板前施工工序为：清表后原地面回填50cm 厚粉质粘土找平，然后回填50cm厚砂垫层，接着进行插板施工。针对雨季施工条件下，清表后地表水过于丰富，垫层回填后无法在其上打设排水板的问题却鲜有报道。土工布加筋垫层能够保持砂垫层的整体性，减小沉降量[6]，土工格栅加筋垫层可约束地基的变形，提高地基的承载力[7]。本文以南方沿海某机场雨季施工条件下堆载预压法处理软土地基遇到的问题，探索在砂垫层中增加土工布和土工格栅加筋材料，为类似的雨季施工条件下加快地基处理施工进度提供一个新思路。

1 工程概况

我国南方沿海某城市有一座民用航空机场，原机场飞行区等级为4D，为满足长距离运输国际航班和日益增长的旅客量的发展，需对飞行区进行扩建，主要包括跑道和滑行道延长400米，站坪扩建新增19个机位，扩建后飞行区等级升级为4E。本次扩建需向外征地，机场位于沿海榕江流域中下游，周边地表水系发达，主要有鱼塘、农田，还有一条河流经过；地下广泛分布着流塑状的淤泥（层顶标高-2.27～0.38m，厚度4.10～13.80m）、淤泥质土（层顶标高-8.61～0.31m，层厚4.30～12.70m）等软土，这些软土含水量高、压缩性高、孔隙比大、灵敏度高、地基承载力低。根据已有沿海地区软土地基机场处理经验，堆载预压法在沿海处理软地基土具有良好的效果，在本机场一期建设中也有成功的处理经验。因此本次机场扩建地基处理设计采取塑料排水板堆载预压法。

2 施工中遇到的问题及解决方案提出

本工程5月底开工，施工单位进场后立即开始开展地基处理施工。正值南方雨水丰沛的季节，恰好这年又是厄尔尼诺现象，6-7月份连续罕见暴雨，每个月下20多天大雨。清表完成后，因地表水过多，回填50cm粉质粘土与地表水结合，形成弹簧土，再回填50cm砂垫层上去，排水板机械一上去就陷入泥潭中，无法进行排水板打设。工程无法顺利开展，导致刚开工就严重窝工。

为解决排水板机械能上砂垫层平稳行走打设砂垫层的问题，加快施工进度，考虑到土工布和土工格栅加筋材料能增加地基约束力，提高地基承载力，提出取消50cm粉质粘土找平层，增加砂垫层厚度，增加土工布或土工格栅，提出了四种解决方案如表1所示。

表1 提出的四种解决方案

3 方案现场试验分析和经济性比选

根据提出的四种解决方案，现场分别选取长30m、宽30m的场地进行试验段，因履带式挖机便于行走，其重量与插板机相近，本次试验以履带式挖机能在垫层上平稳行走为可行标准。

施工工艺：

准备工作→施工放样→铺设土工布或土工格栅或不铺设→自卸车运输砂子→推土机整平→挖机行走。

施工中先将砂垫层按每种方案中最大的厚度铺设，让挖机上去行走，然后按每次用推土机推掉10cm砂垫层，减小10cm砂垫层厚度，以挖机能平稳行走的最小厚度为每种方案的最终可行厚度。

根据现场试验结果，最终四种方案的可行的最小厚度如表2所示。

表2 四种解决方案的最终可行结果

根据试验结果可知：

（1）对比方案一和方案二，砂垫层底下只增加一层土工布，不能减少砂垫层的厚度；

（2）对比方案一和方案三，砂垫层底下只增加一层土工格栅，可以减少10cm砂垫层厚度；

（3）根据方案四，砂垫层底下同时增加一层土工布和土工格栅，可以减小20cm砂垫层厚度。

分析现场试验结果，土工布的作用是将砂垫层和地表水隔离开，单独和砂垫层使用在地表水不能增加砂垫层承载力；土工格栅因其自身有较好的物理力学性能，因此能起到增加砂垫层承载力，减小砂垫层厚度的作用；土工布和土工格栅一起使用在砂垫层底下，土工布能防止土工格栅陷入地表泥土中，能更加增强承载力，减小更多的砂垫层厚度。

原材料的投标综合单价为粉质粘土30.18元/m3、中砂162.71元/m3、土工布8.37元/m2、土工格栅16.02元/m2。计算四种方案每平方米增加的造价结果如表3所示。

表3 四种方案分别增加的造价

对四种方案进行技术和经济比选，方案二造价相对过高；方案一和方案三填筑砂垫层底下无土工布隔离，插板机多次行走后容易造成扰动泥沙混合，不易计量且安全隐患大；方案四优化施工工艺能促进结构稳定，且造价最低。最终选择方案四：取消50cm粘土，铺设一层土工格栅和一层土工布，砂垫层厚度由50cm增加到80cm，增加工程造价为58.11元/m2。

本工程最终采取了方案四进行实施，雨季施工条件下保证了工期和质量。土方完成堆载后集水井中不断有地下水汇集，需24小时连续抽水，表明砂垫层通道畅通，增加的土工布对保持砂垫层排水通道的连续性起了一定的作用。

4 结论

（1）取消50cm粘土，增加一层土工格栅和一层土工布，砂垫层厚度由50cm增加到80cm的变更方案，可以解决雨季施工条件下堆载预压垫层回填后排水板无法打设的问题，且经济性最好，对以后类似的工程有很好的借鉴意义。

（2）砂垫层底增加土工布可以将砂垫层与地表水隔离，保持砂垫层排水通道的连续性作用。

（3）砂垫层底增加土工格栅能起到增加砂垫层承载力，减小砂垫层厚度的作用。

（4）砂垫层底同时增加一层土工布和一层土工格栅，土工布能防止土工格栅陷入地表泥土中，从而更加增强承载力，减小更多的砂垫层厚度。