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1、◇工民建与市政工程珠海机场站坪及停机坪地基处理设计陈金山王连新摘要珠海机场按国际民航4E级标准兴建,场道要求地基必须均匀、密实、稳定。差异沉降和剩余沉降均不得超过5cm,站坪地质条件十分复杂,采用单一处理措施均难满足要求。针对不同的土层,采用高能量强夯、挤密砂桩、砂井排水固结,堆载预压等综合改善地基条件的处理措施,获得成功。各项设计指标保证项目的合格率均达100%,容许偏差项目合格率达到97.4%,工程质量等级被评为优良。主题词地基加固区域工程地质桩基础砂井排水广东粉细砂分布稍有规律较均匀。其他土层不连续,不成层,厚薄不均,性质不一,大多呈透镜状或尖灭。地基处理设计和施工难度较大。
2、必须针对不同区块的地层资料,存在的主要地质问题,采用不同的处理方法。(1)机场场道为Ⅰ类场地,按7度地震设防。根据《建筑地基抗震规范》规定,场区粉细砂采用经修正后的标准贯入击数判别,实测15个标贯孔,有13个孔可能液化,占计算点数的78%,液化指数为5.5～6.5,属中等液化土。概述珠海机场位于珠海市西区南海之滨的三灶岛上。机场场道由长4000m的主跑道、平行滑行道各一条和两者间的联络道,快速脱离道及一期总面积约32万m2的站坪与停机坪等组成。机场按国际民航4E级标准兴建。可起降目前世界上最大的波音B747-400型客机。飞机满载起降荷载3900kN,起落架着地荷载920kN。场道
3、要求地基必须均匀、密实和稳定。地基差异沉降按50m弯沉盆控制,盆底与盆顶之差不得大于5cm;工后剩余沉降量按实测双曲线推算,以30年作为计算年限,不得大于5cm。地基面回弹模量不小于25MPa;基层顶面回弹模量不小于80MPa。7度地震不发生造成结构物破坏性液化。地基处理层回填料压实度(重型击实标准),要求距地基面深度0～1m时为0.98;1～4m时为0.95;4～8m时为0.90;8m以下为0.80。1(2)下卧淤泥、淤泥质土层(Q2,Q),含水量大,承载力低,43高压缩性。在飞机,混凝土道面结构层及换填石渣和挤密砂桩等所增加的荷载作用下,根据《地基与基础设计规范》公式,采用分层
4、总和法进行各勘探点的沉降计算结果,最大沉降量132mm,剩余沉降量93mm,剩余沉降大于5cm的点占计算点数的70%。由此可见,主要的地质问题,是粉细砂的地震液化和淤泥软土的沉降。天然地基不进行处理,不能满足场道地基要求。(3)地基处理设计原则应使处理后的竖向地基结构能适应均衡沉降,且具有地震减压排水层作用,自下而上刚度逐渐增大,形成半刚性地基层。满足抗震液化和沉降要求。(4)对粉细砂液化处理,先挖除表层道面高程以下2m深粉细砂,换填1.5～2m未筛分石渣料,兼作强夯工作垫层,进行强夯处理。粉细砂厚度超过10m,强夯效果影响不到时,采用挤密砂桩进行挤密,使其密实度达到抗7度地震液化
5、要求(见图1)。下卧软土层,采用砂井排水固结,软土层较厚,砂井排水固结速度不能满足要求时,辅以堆载预压,加速排水固结和沉降过程。工程地质条件机场场道座落在三面环丘一面临海的滨海沉积地带,西南端临沼泽地,东北为沙丘海滩。地质构造由第四纪上更新统～全新统海陆相交互沉积层、坡积层和残积层组成。总厚度为10.26～55.57m。基底为燕山第Ⅲ期中粗粒花岗岩。地质勘探揭示主要土层及其特性如下:2(1)全新统杏坛组粉细砂(Q3),厚度8～12m,呈饱和、松4散状态,不均匀系数Cu<5,颗粒较均匀,级配不良。标准贯入锤击数N63.5=1～34击,7度地震可能产生液化。(2)淤泥、淤泥质土(Q2,
6、Q),分布不均匀,局部厚10m以43上,软塑～流塑状,N63.5<1.0击,属高压缩性软土,是发生沉降变形的主要土层。(3)粉质粘土、亚粘土、中粗砂等也有分布,但工程性质较好,对地基沉降影响不大。强夯处理防止粉细砂液化粉细砂土经高能量强力夯击时,地基土会产生冲击波和很大的动应力。对内部土粒产生预震效应,使土粒结构重新排列,增加土粒密实性,提高强度,降低压缩性,改善土的抗震动液化条件,降低地震液化势。强夯还可以消散粉细砂层中夹有4主要地质问题及地基处理方案3化时孔隙比;H为强夯影响深度。经计算10m深土层,强夯下沉量约为60cm,亦即夯后地面平均下沉量不小于60cm时,可达到抗7度地
7、震液化要求。(2)夯击能量。根据经验,有效夯击影响深度5～6m时,单位面积所需夯击能量为1700～2200kN·m/m2;8～10m时,为2700～3200kN·m/m2,消除10m深粉细砂液化,确定单位面积夯击能量为3200kN·m/m2。(3)夯锤落距。消除粉细砂液化,夯锤必需有足够的落距,着地时产生一定的加速度,才能产生足够的冲击波和动应力。根据经验,落距4～5m时,影响深度可达4m;落距7～9m时影响深度可达7m;落距14～17m,影响深度可达10m。(4)夯
