软土地区机场场道地基沉降控制研究_陈锦华.pdf

149S t a n d a r d Ap p lic a t io n/标 准应用软土地基是指由软弱土构成的压缩性土层所组成的地基，具有天然含水量和压缩系数高等特点。因此，软土地基特有的工程性质决定了其往往会对基础造成相邻的两个基础沉降量的差值。如果差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力；当超过一定的限度时，将会产生裂缝、倾斜甚至破坏。综上所述，为提高基础的稳定性，当所建建筑物或构筑物位于软土地基基础上时必须对其进行处理。现阶段，针对于软土地基的处理主要是经过三个时期。第一个时期是在 19701979，当时设计局限性较大，在绝大多数工程设计中，都采取了绕开或是避开这一特殊地段，以最大程度上控制工程投资。第二个时期是在 19801990，面对日益增长的人口问题和日趋紧张的资源问题，让越来越多的设计人员尽可能地利用更少的资源规划更合理的建设，此时地基处理也不再是一个难题，软基处理的方案也较为多样。第三个时期是在 1990 年以后，随着科技和经济的不断发展，各种各样的处理技术被越来越多地采用，化解的软基处理难题也越来越多，方案的选择也更加合理。在前人的研究基础上，文章依托某工程，采用有限元分析软件，分析不同软基处理方法下飞行区场道工后沉降和飞行区场道工后差异沉降沿纵向坡率，并进一步探索适用于该项目的最优软基处理方法。1 软土的特征通过对现有研究成果进行归纳总结，在众多的实际工程中均表明，软土在不同的地域位置都有其独特性的体现，即位于不同区域的软土甚至是同一区域不同路段的软土均有差异性，但总体而言，软土的颗粒与颗粒集合体之间的空隙较大、天然状态下单位体积的质量较低、受荷载作用时体积缩小的性状较大等特点，见图 1。现阶段的处理方式主要是通过施工时的沉降处理和施工后的稳定处理，而这两种处理方式均有其各自的独特性和差异性。图 1 软土的特点、危害文章依托于某工程，为满足相应的协转需求，需对该机场进行改扩建。其中，飞行区场道部分地基主要由软土组成，而软土地基上修建场道是机场工程领域的一大技术难题。2 有限元模型建立采用有限元分析软件，结合现有实际工程，分析不同软基处理方法下飞行区场道工后沉降和飞行区场道工后差异沉降沿纵向坡率，并进一步探索适用于该项目的最优软基处理方法。2.1 几何模型数值计算模型以有限元软件中提供的四面体实体单元（由 20 个节点组成）为基础建立，同时为了更加精确模拟“道基-地基”的相互作用，提高计算精摘要：软土地基是指由软弱土构成的压缩性土层所组成的地基，具有天然含水量和压缩系数高等特点。由于其独有的工程特性往往会给场道工程在设计过程中造成很多阻碍，更有甚者，会给场道的设计和施工造成重大的影响。通过对现有研究成果进行归纳总结，尽管软基的处理方案众多，处理效果也不同，但其最终目的都是为了控制沉降。通过对软基处理方案的分析，主要可通过针对的区域位置差异性来选择更为合适的软基处理方案。结合以上工程需求，为了找到合适的软基施工处理方法，开展数值模拟分析，得出最优处理方式。关键词：软土地基；机场场道；数值模拟；换填法陈锦华软土地区机场场道地基沉降控制研究（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）150标 准应用/Standa rd A ppl i c a ti on度，在建模时网格的划分采用“疏密有致”的方法从场道中心位置向外，数值计算模型，见图 2。图 2 数值计算模型2.2 本构模型文章对土体采用弹塑性体分析，采用 Mohr-Coulomb 屈服准则，本构关系则以增量形式来描述。2.3 计算方案与参数选取文章采用数值仿真来模拟换填法、抛石挤淤法、注浆加固（不同材料属性）；加筋法；水泥搅拌桩、CFG 桩、素混凝土桩法等；碎石桩、砂井、排水板法+预压地基法；振动碾压、冲击碾压、强夯法。计算方案见图 3。（a）换填法、抛石挤淤法、注浆加固（b）加筋法（c）碎石桩、砂井、排水板法+预压地基法（d）振动碾压、冲击碾压、强夯法（e）水泥搅拌桩、CFG 桩、素混凝土桩法等图 3 数值模拟计算方案151S t a n d a r d Ap p lic a t io n/标 准应用2.4 计算结果分析通过分析可得，上述处理措施中考虑工程造价和现场实际情况后，换填法可满足飞行区场道工后沉降和工后差异沉降沿纵向坡率，换填效果如图 4 所示。（a）飞行区场道工后沉降 0.20.3 m （b）飞行区场道工后差异沉降沿纵 1.0 1.5图 4 换填法处理场道软基竖向沉降3 现场试验3.1 飞行区场道工后沉降 0.20.3 m为了验证数值计算成果的可靠性，开展现场试验，检验软土地基工后沉降，现场试验为了验证目标值是否达标，小组成员联合项目施工人员进行了现场试验，来检验软基工后沉降效果。经现场试验结果显示飞行区场道工后沉降 0.20.3 m。3.2 飞行区场道工后差异沉降沿纵向 1.0 1.5经现场试验结果显示飞行区场道工后差异沉降沿纵向 1.0 1.5，满足设定目标，见图 5。图 5 单点沉降计测量原理4 结论（1）软土地基是指由软弱土构成的压缩性土层所组成的地基，具有天然含水量和压缩系数高等特点。（2）针对飞行区软基处理应主要满足：飞行区场道工后沉降 0.20.3 m 和飞行区场道工后差异沉降沿纵向 1.0 1.5。作者简介：陈锦华（1996-），男，籍贯：北京，学历：硕士研究生，职称：助理工程师，研究方向：机场工程。参考文献：1 冯忠居,陈锦华,刘星越,等.高速公路改扩建旧桥加宽桩基础差异沉降控制离心模型试验 J.长安大学学报(自然科学版),2022,42(02):1-9.2 刘汉龙,赵明华.地基处理研究进展 J.土木工程学报,2016,49(01):96-115.3 陈锦华.固化土加宽高速公路路基差异沉降试验研究 D.西安:长安大学,2021.4 郑颖人,陆新,李学志,等.强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究 J.岩土工程学报,2000(01):21-25.5 冯 忠 居,江 冠,赵 瑞 欣,等.基 于 多 因 素耦合效应的锚索预应力长期损失研究 J.岩土力学,2021,42(08):2215-2224.6 高 翔,刘 松 玉,石 名 磊.软 土 地 基 上 高 速公路路基扩建加宽中的关键问题 J.公路交通科技,2004(02):29-33.