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山區(qū)機(jī)場高填方類強(qiáng)夯地基處理施工技術(shù)

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中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（二十四）山區(qū)機(jī)場高填方類強(qiáng)夯地基處理施工技術(shù)
1. 技術(shù)背景
在我國很多山區(qū)和丘陵地帶地質(zhì)條件構(gòu)成比較復(fù)雜，地表面起伏不平，部分機(jī)場的選址為避開
城市，往往設(shè)置在城市邊緣的山區(qū)。山區(qū)作為機(jī)場工程施工過程中的不良地基條件，在施工中會(huì)出
現(xiàn)地基不均勻沉降以及受到地質(zhì)條件因素的影響而產(chǎn)生安全隱患問題。與此同時(shí)，隨著項(xiàng)目工程建
設(shè)施工高度的不斷上漲，會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)的荷載量進(jìn)一步加大，因此對于地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力
以及變形量大小，提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此超高挖填方施工和大土石方量等因素的影響，傳
統(tǒng)的分層碾壓等方法，地基處理深度較前，施工周期長。強(qiáng)夯法是一種加固地基的有效方法，強(qiáng)夯
法利用重錘的勢能以沖擊和振動(dòng)從而達(dá)到加固地基和填土的目的，強(qiáng)夯法由于具有設(shè)備簡單、施工
方便，加固深度大，作業(yè)周期段，效果顯著等特點(diǎn)而得到較為廣泛采用。中建一局總承包公司基于
樂山軍民合用機(jī)場（民用部分）非民航專業(yè)工程項(xiàng)目，結(jié)合機(jī)場類高填方區(qū)地基處理工特點(diǎn)，形成
了山區(qū)機(jī)場高填方類強(qiáng)夯地基處理施工技術(shù)。
2. 技術(shù)簡介
高回填區(qū)地基處理采用分層分步分區(qū)強(qiáng)夯的方式，即每層填土分多步回填至強(qiáng)夯作業(yè)厚度，可
控制填土級配，防止土石分離。每步通過施工車輛運(yùn)土過程中的動(dòng)荷載作用，對填土進(jìn)行初步壓實(shí)，
再結(jié)合后續(xù)強(qiáng)夯作業(yè)進(jìn)行地基加固的一種方法。
經(jīng)試驗(yàn)段施工收集數(shù)據(jù)表明，每步填土密實(shí)度為上大下小，強(qiáng)夯后密實(shí)度在有效深度范圍內(nèi)為
下大上小。不同的兩種機(jī)理相互作用，加固效果顯著增強(qiáng)，且有效地避免了夯坑過深的施工難點(diǎn)。
實(shí)踐表明通過控制每步填土虛土厚度將強(qiáng)夯總夯沉量控制在2.5m 以內(nèi)為宜，易于掛鉤提錘。在
抱枕施工質(zhì)量的前提下，提高了強(qiáng)夯作業(yè)的安全性和可操作性。介高回填區(qū)地基處理采用分層分步
分區(qū)強(qiáng)夯的方式，即每層填土分多步回填至強(qiáng)夯作業(yè)厚度，可控制填土級配，防止土石分離。每步
通過施工車輛運(yùn)土過程中的動(dòng)荷載作用，對填土進(jìn)行初步壓實(shí)，再結(jié)合后續(xù)強(qiáng)夯作業(yè)進(jìn)行地基加固
的一種方法。
經(jīng)試驗(yàn)段施工收集數(shù)據(jù)表明，每步填土密實(shí)度為上大下小，強(qiáng)夯后密實(shí)度在有效深度范圍內(nèi)為
下大上小。不同的兩種機(jī)理相互作用，加固效果顯著增強(qiáng)，且有效地避免了夯坑過深的施工難點(diǎn)。
實(shí)踐表明通過控制每步填土虛土厚度將強(qiáng)夯總夯沉量控制在2.5m 以內(nèi)為宜，易于掛鉤提錘。在
抱枕施工質(zhì)量的前提下，提高了強(qiáng)夯作業(yè)的安全性和可操作性。
3. 適用范圍
適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。
4. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1 施工工藝流程
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圖4.1 施工工藝流程圖
4.2 施工操作要點(diǎn)
4.2.1 地基處理試驗(yàn)
（1）強(qiáng)夯施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的場地，根據(jù)不同的夯擊能選取相應(yīng)的試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行
試夯，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)的面積不小于20m×20m。
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)的強(qiáng)夯參數(shù)，提出強(qiáng)夯試驗(yàn)方案進(jìn)行試夯，待試夯結(jié)束1 天后，對試夯場地進(jìn)行
檢測（壓實(shí)度及重型圓錐動(dòng)力觸探N63.5 試驗(yàn)），并與夯前的重型圓錐動(dòng)力觸探N63.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)
行對比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。
（3）填筑體強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)如下：
表4.2.1-1 填筑體強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)表
試驗(yàn)小區(qū)編號TQ1 TQ2 TQ3 TQ4
單點(diǎn)夯擊能（kN·m） 2000 3000
單點(diǎn)夯擊次數(shù)12~16 擊
夯點(diǎn)間距（m） 3.5 4 4 4.5
夯擊遍數(shù)1 2 2 2
虛鋪厚度（m） 3 4 4 5
收夯標(biāo)準(zhǔn)最后兩擊平均夯沉量小于5cm
表面補(bǔ)強(qiáng)滿夯
表4.2.1-2 填筑體強(qiáng)夯波速測試結(jié)果表
試驗(yàn)分區(qū)測點(diǎn)編號夯前波速（m/s）
夯前平均波速
（m/s）
夯后波速（m/s）
夯后平均波速
（m/s）
TQ1
Ra1 112.5
114.8
239.7
248.8
Ra2 117.0 257.8
Ra1 152.4 223.6
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TQ2 134.1 239.5
Ra2 115.7 255.4
TQ3
Ra1 162.9
137.1
249.3
240.1
Ra2 111.2 230.9
TQ4
Ra1 199.9
184.3
299.9
272.2
Ra2 168.6 244.5
表4.2.1-3 填筑體強(qiáng)夯載荷試驗(yàn)結(jié)果表
編號位置
試驗(yàn)結(jié)果平均值
承載力
特征值（kPa）
變形模量
E0(MPa)
承載力
特征值（kPa）
變形模量
E0(MPa)
ZH1 夯后300 63
300 45
ZH2 夯后300 28
ZH3 夯后300 30
表4.2.1-4 填筑體強(qiáng)夯侵水載荷試驗(yàn)結(jié)果表
編號測點(diǎn)樁號
試驗(yàn)結(jié)果平均值
承載力
特征值（kPa）
變形模量
E0(MPa)
承載力
特征值（kPa）
變形模量
E0(MPa)
1 P237+12/H91+12 240 13.4
240 14.9
2 P223+6/H85+0 240 15.5
3 P212+5/H84+14 240 15.8
4.2.2 填土工程原地質(zhì)評價(jià)
根據(jù)勘探、試驗(yàn)成果，區(qū)域原狀土成分主要為砂泥巖碎塊石，夾粉質(zhì)粘土，因降雨匯集及排水
不暢而導(dǎo)致土層中地下滯水淺埋。砂質(zhì)巖碎塊石為主的土層重型動(dòng)力觸探N63.5 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)普遍
不高，多在5～10 擊之間（修正擊數(shù)多為4～9 擊），密實(shí)度基本可達(dá)稍密；而泥巖及粉質(zhì)粘土為主
的填土層重型動(dòng)力觸探N63.5 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)低，為1～4 擊（修正擊數(shù)多為1～3 擊），密實(shí)度較松
散，分析原因是填料及其長期浸水軟化所致。該區(qū)域單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)最少5 擊即達(dá)到1.5m 夯沉量（單
點(diǎn)夯擊試驗(yàn)單擊夯擊能為3000kNm），且提錘困難；綜合分析場區(qū)原狀土整體壓實(shí)度較差，固結(jié)程
度較低，需補(bǔ)夯。
表4.2.2-1 單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表
夯沉量測量結(jié)果
夯點(diǎn)
單擊夯沉
(cm)
夯擊次數(shù)累計(jì)夯沉
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 量 (cm)
1 66 36 28 16 19 10 13 11 9 6 4 \ 218
2 53 34 23 19 17 13 9 10 7 5 3 \ 193
3 47 38 31 18 21 18 13 10 9 6 4 \ 215
備注：夯擊能3000KN
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表4.2.2-2 圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表
土層
名稱
試驗(yàn)類型
統(tǒng)計(jì)頻數(shù)
（擊）
范圍值
擊/10cm
平均值
擊/10cm
標(biāo)準(zhǔn)差σf 變異系數(shù)δ
標(biāo)準(zhǔn)值
擊/10cm
①-1層素填土N63.5 330 1.0～34.3 6.8 4.370 0.641 6.4
①-2層素填土N63.5 270 0.9~13.9 2.1 1.215 0.569 2.0
4.2.3 原狀土清表
施工前應(yīng)清除地面表層植被、有機(jī)土、腐殖土、垃圾和耕植土等不符合規(guī)范要求的土層，當(dāng)場
地內(nèi)有水塘、水溝時(shí)應(yīng)抽、排水，并清除軟弱土層并回填石料后進(jìn)行強(qiáng)夯。
4.2.4 虛鋪填料
強(qiáng)夯法夯實(shí)地基的填料不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹土以及有機(jī)質(zhì)含量大于5%的土料，填
料前應(yīng)清除填土層底面以下的耕土、植被、軟弱土層以及含有生活垃圾的土層。回填料應(yīng)為石質(zhì)混
合料，石料可采用本項(xiàng)目挖方石料或采用外借石料，石料粒徑不得大于600mm。底層填土的底部1
米填料應(yīng)為粗顆粒較多的透水石料，并順接飛行區(qū)部位盲溝，石料須為中等及微風(fēng)化的巖石，石質(zhì)
均勻，受腐蝕嚴(yán)重的石料不得使用，小于200mm 的片石含量不超過20%。頂部一米左右填筑不透水
的料和腐殖土，以利于防止降雨入滲和航站區(qū)總體綠化。填料開挖和鋪筑時(shí)應(yīng)充分篩選，優(yōu)質(zhì)填料
優(yōu)先填筑溝槽和填筑體下部，次一點(diǎn)的料填筑在上部。
4.2.5 強(qiáng)夯施工
（1）夯擊遍數(shù)
采用點(diǎn)夯2 遍，滿夯1 遍的強(qiáng)夯方案；點(diǎn)夯的單擊夯擊能為3000kN*m，滿夯的單擊夯擊能為
1000kN*m，滿夯應(yīng)錘印搭接。前后兩遍夯擊可采用連續(xù)夯擊。
（2）夯機(jī)點(diǎn)夯機(jī)次數(shù)及分層厚度
夯點(diǎn)的點(diǎn)夯夯擊次數(shù)建議9～13 擊，滿夯夯擊次數(shù)建議2～3 擊，單層虛鋪厚度建議為5m。
具體須根據(jù)現(xiàn)場試夯的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，且應(yīng)滿足下列條件：
1）最后兩擊的平均夯沉量宜滿足下表要求：
單擊夯擊能E（kN*m） 最后兩擊平均夯沉量不大于（mm） 有效加固深度（m）
3000 50 4～5
2）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；
3）不因夯坑過深發(fā)生提錘困難。
4）當(dāng)夯坑過深，起錘困難時(shí)，應(yīng)停夯，向夯坑內(nèi)填料。
（3）夯機(jī)點(diǎn)位置
夯點(diǎn)位置采用正方形布置，第一遍夯擊點(diǎn)間距可取4.5m，第二遍夯擊點(diǎn)應(yīng)位于第一遍夯擊點(diǎn)之
間。
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圖4.2.5-1 3000KN.m 能級強(qiáng)夯點(diǎn)布置圖（mm）
（4）交接面處理
填方區(qū)內(nèi)原始坡度大于1:5 時(shí)，沿順坡方向開挖坡度為1:2 臺(tái)階，臺(tái)階高度宜為0.5～1.0m，寬
度宜為1.0～2.0m，頂面宜向內(nèi)傾斜，坡度宜為1%～2%。
飛行區(qū)超填填方邊坡為虛填，應(yīng)對本項(xiàng)目紅線內(nèi)區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯加固，超過加固深度的部分應(yīng)挖
除一定厚度。
（5）搭接處理
1）當(dāng)填筑區(qū)域較大，各工作面施工的起始填筑標(biāo)高不同時(shí)，相鄰工作面的高差不宜大于施工時(shí)
的一個(gè)填筑層厚度；不同填筑層的搭接面應(yīng)錯(cuò)開；
2）對相鄰施工工作面搭接部位應(yīng)采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)處理，補(bǔ)強(qiáng)處理寬度不得小于夯點(diǎn)間距的2 倍和
每層填筑層厚度。
5. 材料與設(shè)備
5.1 主要材料
表5.1.1 主要材料表
序號材料名稱規(guī)格工程量用途
1 先期填土墊層
場內(nèi)中風(fēng)化塊碎石，粒徑不大
于40cm
115200㎡ 基層處理
2 挖山土石混合料
石料最大粒徑300mm，土石比
不大于3：7
839648m³
高回填土石方
填料
5.2 主要設(shè)備
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表5.2.1 主要設(shè)備表
序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量用途
1 自卸車SX3255BMX354 20 土石方運(yùn)輸
2 挖掘機(jī)320D2 5 土石方開挖
3 挖掘機(jī)PC220 4 土石方開挖
4 挖掘機(jī)沃爾沃240 3 土石方開挖
5 推土機(jī)SR22 3 土石方平整
6 推土機(jī)XS263J 2 土石方平整
7 裝載機(jī)LG853D 5 土石方平整
8 夯機(jī)YTQH450 5 強(qiáng)夯作業(yè)
9 灑水車東風(fēng)153型1 揚(yáng)塵控制
10 全站儀徠卡TS09PLUS 1 測量放樣
11 GPS 華測X9 GNSS 1 測量放樣
6. 效益計(jì)算分析
本技術(shù)與同類地基處理工程的技術(shù)相比，工序簡單，工程進(jìn)度塊，加固效果好、有利于原狀土
地的循環(huán)再利用。本技術(shù)具有很高的施工效率，節(jié)約了地基處理工期，相比其它類地基處理方法，
工期由原來的180 天縮短為120 天，節(jié)約工期60 天。節(jié)約施工人員15 人，平均工資300 元/天，每
天工期影響費(fèi)用大約為100000 元/天。
實(shí)現(xiàn)節(jié)省人工費(fèi)用：15×60×300=27 萬元
節(jié)約工期費(fèi)用：100000×60=600 萬元
節(jié)約費(fèi)用總計(jì)=627 萬元
7. 應(yīng)用實(shí)例（典型照片）
圖7-1 單點(diǎn)夯機(jī)試驗(yàn)夯坑圖圖7-2 坑探探坑圖
圖7-3 原狀土清淤圖圖7-4 場外取土圖
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圖7-5 臨時(shí)排水溝圖圖7-6 盲溝回填圖
圖7-7 石料運(yùn)輸圖圖7-8 夯點(diǎn)布置圖
圖7-9 3000KN*m點(diǎn)夯圖圖7-10 1000KN*m滿夯圖
8. 技術(shù)咨詢服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中建一局總承包公司
主要完成人劉偉、黃豆、吳永剛、劉峰、王興、孫冬雪、蔣顥
技術(shù)咨詢聯(lián)系人劉偉聯(lián)系電話18601262371

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