振冲施工工艺在南亚某国际机场跑道非饱和砂地基处理中的应用

振冲施工工艺在南亚某国际机场跑道非饱和砂地基处理中的应用

王笛清

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【摘 要】本文针对南亚某国际机场跑道延伸段回填非饱和砂的地基密实问题，通过试验段的方式摸索出一套振冲施工的工艺流程和施工参数，经过后期沉降观测，较好满足地基沉降和密实度的要求，为后续该地质下的跑道地基处理积累的很好的工程经验。

【关键词】振冲施工；机场跑道；非饱和砂地基处理。

1.项目简介

作为“一带一路”的重要成果之一，南亚某国首都国际机场扩建工程意义重大。作为整个工程的重头之一，机场扩建工程跑道延伸区分为东北延伸区和西南延伸区，其中跑道东北延伸区跑道共延长710米，其中跑道延长400米，防吹坪60米，端头安全区250米；西南延伸区共延长840米，其中跑道690米，防吹坪60米，端头安全区90米。主跑道面层结构形式为改性沥青混凝土，采用热接不设纵缝摊铺。跑道西南延伸区为本项目的控制性工程，在该工程的施工过程中遇到了前所未有的困难，机场指挥部经过实地勘察，开会分析，制订了切实可行的施工方案。首先面临的是西南安全区滑移处理，在缓坡反压处理填砂时，根据监测数据，及时调整填砂施工，严控安全区处理风险。通过总结，不断尝试和改进施工工艺，圆满完成了业界内首次高填方非饱和砂振冲挤密施工，为今后的施工积累经验和思路。

2.工艺设计

2.1 工艺原理。振冲器的上部为潜水电机，下部为振动体。电机转动时通过弹性联轴节带动振动体的中空轴旋转，轴上装有偏心块，以产生水平向振动力。在中空轴内装有射水管，水压可达0.4～0.6兆帕。依靠振动和管底射水将振冲器沉至所需深度,然后边提振冲器边填砂砾边振动,直到挤密填料及周围土体。

2.2点位布置。振冲点位平面布置采用等边三角形，间距为3.5 米，最大振冲深度15 米，振冲方式采用双点振。

2.3工艺流程。（1）施工准备工作完成后，进行振冲点位放样，用钢尺放测孔位，孔位正三角形布置，间距3.5m。（2）两排振冲点中间开挖水沟，至少提前4 小时往水沟内灌水，使表面干砂层饱和，以便改善上部砂土振冲效果。（3）每个振冲器增加一个外接水，每个外接水单独用水泵供水。（4）振冲设备就位，振冲器头对准点位，保持垂直，打开电源和水源，检查水压、水量、电压和振冲器的空载电流是否正常，开始振冲下沉。（5）在振冲器上部钢管上每0.5 米做一永久标记，每2 米焊上数字，便于下沉、提升时速度及深度控制。（6）下沉速度由下沉难易程度定，到达深度后，留振20s；提升振冲器，速度由提升难易程度决定，每提升0.5m 留振20s，振冲器顶部距孔口0.5m 处留振120s。（7）振冲至孔口时，履带吊吊臂稍微摆动，使得振冲头对表层未塌陷的砂进行振冲，表层砂塌陷到孔口中，提高孔口振密效果，孔口内不再留下深坑。（8）振冲施工时，振冲器孔端喷出水压0.7~0.8Mpa，电源控制在380±20V，电流不得超过振冲器额定电流163A，当超过额定电流值时，必须减慢振冲器下沉速度直至停止下沉。（9）当振冲器下沉到设计加固深度时，将射水量减至最小，留振20s，至密实电流130-150A）。

3.施工布置

3.1 振冲用水

跑道东北延伸区振冲用水主要使用溪水，配合使用两口水井。将溪水抽至跑道东北延伸区坡脚处修建的3个蓄水池中，再由水泵抽至振冲水罐中，在直接由高压水泵将水从水罐中打到振冲头，可以满足6 个振冲头同时施工。两口水井只能满足2 个振冲头同时施工。

3.2 场地准备

根据前期跑道东北端振冲典型施工试验段，得出振冲后的沉降值为60cm，几乎与跑道结构层厚度一致，因此跑道两端延伸振冲顶面标高均按照最终道面顶标高控制。振冲施工前对施工场地进行平整，并对振冲施工面进行场地标高报验，标高数据采用10×10m 方格网绘制。振冲施工后对场地平整后再次进行场地标高测量报验，得出振冲沉降量。

3.3现场组织

（1）根据航班时刻表，现场工程师确定振冲拟开始施工时间。（2）施工主管、电工和工人提前2 小时开始检查供电、供水情况；设备维护组和履带吊操作手检查履带吊是否故障，检查出问题及时修理，确认完好后才能施工。（3）联络人提前1 小时向控制塔联系，确认航班信息。（4）工人提前4 小时，开始向振冲区域砂层灌水。（5）飞机起飞前10 分钟，所有场内人员撤离至指定区域。（6）飞机起飞后，联络人第一时间与控制塔联系，飞机起飞后15 分钟开始履带吊移动和吊臂升起；履带吊就位后，吊起振冲器，开始对中进行振冲施工。（7）振冲施工中，联络人与控制塔保持密切联系，其他现场工程师、施工主管、当地人员也配备机场对讲机，防止联络员漏听控制塔指令。控制塔下达指令后，现场人员使用自有内部对讲机通知现场所有人员。（8）施工时间结束前1 小时，联络人联系控制塔，确认航班信息。现场当根振冲完成后，停止继续施工。履带吊放下振冲头和吊臂，撤离到安全停放区。（9）飞机起飞前，所有机械设备、人员撤离完毕。

4.质量控制与检测

4.1 振冲施工质量控制

（1）振冲深度及下沉、提升控制：振冲头上部钢管上每0.5m 做一标记，每2m 焊上数字，控制振冲深度；根据钢管上的标记，控制留振时的位置；用秒表记录留振时间。（2）振冲点位对中及振杆垂直度：设备移位后，振冲头对准点位，振冲头停止摆动后，相对振冲点不超过半个振冲头直径。振冲过程中，经常调节两个振冲器的高度，振冲器高度差异不宜过大。

（3）密实电流控制：密实电流是反映砂基加固的密实程度，密实电流为130~150A。（4）水压、水量的控制：水压、水量决定着下沉速度，振冲水压为0.7~0.8Mpa，每个振冲器的外接水由一台水泵供水，保证振冲水量。（5）孔口留振时，履带吊吊臂摆动振冲，提高表层振冲密实效果。（6）记录好每个振点位置，实际振冲深度，水压，留振时间，密实电流。

4.2 振冲施工质量检测验收

振冲施工过程中质量控制：（1）振冲深度达到设计深度。（2）振冲偏位不超过半个振冲器，即20cm。（3）留振时间达到设计要求，最深处留振20s，上拔0.5m，留振20s，孔口留振120s。（4）密实电流达到130~150A。

振冲施工结束后质量验收标准如下：

（1）标准贯入试验（SPT）：在每个标准贯入试验点中，每1.5 米深度做一次N63.5 锤击试验，检测深度至15 米。质量验收标准为：超过3m 的深度，N63.5 锤击数≥16-18；小于3m 的深度，N63.5 锤击数≥18-20。

（2）动力触探试验（DCPT）：是利用N63.5重锤，将与探杆相连接的标准规格的探头打入土中，根据探头贯入土中10cm所需要的锤击数，判断振冲后的力学特性。质量验收标准为：锤击数大于6 击，密实度达到中密。

5.结束后

  通过典型试验段施工，按照本文设计的振冲参数、点位布置、工艺流程以及现场保障措施，经过后期跑道回填振冲后的地基沉降观测，发现沉降数据较好的满足民航地基处理规范要求，并顺利通过业主和咨工的验收，达到了较好的经济和实践效果，对后续高填方非饱和砂地基处理的机场工程起到了很好的经验指导意义。

参考文献

[1] 龚晓南.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：266-273.

[2] 周健，贾敏才，池永.无填料振冲法加固粉细砂地基试验研究及应用[J].岩土力学和工程学报，2003，22（8）：1350-1355.

[3] 王盛源.振冲法加固松软地基[J].岩土工程学报，1986，8（5）：39-49.

王笛清，（1987-），工程师，从事民航机场工程开发、设计技术和项目管理工作。

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