大型航空货站站房地基加固技术研究_梁海峰.pdf

建筑施工第45卷第1期33大型航空货站站房地基加固技术研究梁海峰1 尤雪春21.上海建工智慧营造有限公司 上海 200120；2.上海建工七建集团有限公司 上海 200050摘要：大型航空货站的站房具有面积大、荷载大的特点，对地基承载力有较高要求。针对大型货运区站房工程，提出了减沉疏桩的地基加固方案，通过现场试验和有限元模拟证实了减沉疏桩可以有效控制货站站房地基的工后沉降，并根据试验结果对减沉疏桩的加固工艺提出了优化。关键词：航空货站；减沉疏桩；搅拌桩；沉降变形中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0033-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.009Study on Foundation Reinforcement Technology of Large Air Cargo Terminal BuildingLIANG Haifeng1 YOU Xuechun21.Shanghai Construction Intelligent Construction Co.,Ltd.,Shanghai 200120,China;2.Shanghai Construction No.7(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200050,ChinaAbstract:The station building of a large air cargo terminal has the characteristics of large area and large load,and has high requirements for the bearing capacity of the foundation.In view of the station building project in large freight area,a foundation reinforcement scheme of settlement reduction sparse pile is proposed.Through field test and finite element simulation,it is verified that the settlement reduction sparse pile can effectively control the post construction settlement of the freight station building foundation.Based on the test results,the reinforcement technology of settlement reduction sparse pile is optimized.Keywords:air cargo terminal;settlement reduction sparse pile;mixing pile;settlement deformation1 工程概况新东货运区总用地面积76.9万 m2，位于浦东机场二、四跑道北侧，包括：PACTL国际普货超级货站，站房面积166 000 m2，楼前设单层高架桥面积49 500 m2；海关货运综合服务楼面积50 000 m2；东航国际货站面积60 000 m2、国内货站面积22 500 m2。场地濒临东海，约一半区域在二期成陆范围内，另一半区域在三期成陆范围内，地表层组二期成陆分布的第0-2层吹填土（淤泥质粉质黏土夹黏质粉土）、三期成陆分布的第2层淤泥质粉质黏土（滩面淤泥）系新近吹填、淤积形成，层厚09 m，属于欠固结土，土性差且不均匀；浅部层组厚度111 m，以粉性土为主，土质软弱不均匀需经地基处理；中部层组厚度1035 m，主要为深厚的黏性土，土层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高以及渗透性低的特征，该层组为软弱下卧层，是产生压缩沉降的主要层组。2 货站站房的地基加固工艺航空货站作为航空货运的地面服务单位，主要负责货物的接收、打包、配载、分发等工作，因此货站站房具有柱距大、长度超长，地面荷重大的特点。拟建的超级货站近年来，随着电商和快递产业的飞速发展和布局，航空货运以其高效和安全性高受到物流市场越来越多的青睐，发展势头迅猛。航空货站作为衔接空中运输与地面仓储/中转的重要节点，也越来越受到航空公司的重视。上海浦东国际机场作为亚洲的重要空港，拥有PACTL、东方航空和上海航空等企业修建的多个航空货站，但仍无法满足日益增长的货运中转需求。目前拟在二、四跑道北侧规划新东货运区，货运区内将修建PACTL国际普货超级货站、东航国际货站、东航国内货站以及其他配套辅助设施。由于规划货运区场地的地质条件较差，而货站站房地面荷重大，需要对货站站房的地基进行加固处理。本文针对新东货运区的工程地质特点及使用要求，提出了一种减沉疏桩的地基处理方案，并结合现场试验对该方案的可行性进行了论证和研究。作者简介：梁海峰（1989），男，本科，工程师。通信地址：中国（上海）自由贸易试验区临港新片区环湖西二路888号C楼（200120）。电子邮箱：收稿日期：2022-11-11地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION20231Building Construction34室内地面和室外空侧、陆侧场平面积大，使用荷载要求达到50 kN/m2。以沉积土为主的待建场地，浅部地基土层组基本处于松散欠压密状态、强度低；中部地基土层含水量高、孔隙比大、强度低，具有高压缩性，在附加应力作用下会产生较大的固结沉降，天然地基土在强度和变形两方面都不能满足设计要求。考虑到货站站房的结构特点、使用要求、经济成本以及场地的工程地质条件，拟采用减沉疏桩的地基加固方法，以控制室内外地面的不均匀沉降，防止地面结构层开裂，满足使用功能需要1-8。减沉疏桩是一种疏布摩擦桩，桩与桩之间满布加筋垫层，相比传统桩基础全部依靠刚性桩基承载上部荷载，减沉疏桩的加筋垫层刚度较小，由于刚性桩和桩间土的刚度差异较大，在填土柔性荷载作用下，桩与桩之间的垫层将产生向下的变形，直至受到加筋筋材的约束以及桩间土的抵抗而趋于平衡、稳定，4根桩之间、加筋垫层上部的填土也因加筋垫层的下凹而产生变形，当上部填土较厚时最终形成填土柔性拱。此时，桩-垫层结构地基上部除填土柔性拱部分外的填土质量以及荷载全部作用在刚性桩基上，填土柔性拱部分的填土质量则由桩间土和加筋筋材共同承担，其中部分通过加筋筋材传递至刚性桩上，进而形成了土-桩共同承载的受力体系，达到地基加固的目的。减沉疏桩在加筋网的作用下，上部荷载由桩和桩间土共同承担荷载。允许复合桩基基础发生较大总沉降，但要求绝大部分沉降在工期内完成，严格控制工后沉降量，由于只控制占总沉降量很小部分的工后沉降量，因而相对普通复合地基和桩基而言，用桩数量大为减少，可布置成疏桩，使桩-土共同承担荷载，进而降低工程建设成本，加快工程建设进度，提高经济效益。3 减沉疏桩地基加固的可行性研究为论证减沉疏桩用于新东货站站房地基加固的可行性，现场在新东货区进行了地基处理试验，通过试验数据为实际工程技术路线的论证提供支撑。3.1 减沉疏桩的设计原则采用减沉疏桩加固后的地基强度，按堆场地表面标高6.00 m，交工面上覆荷载不少于50 kPa，工后沉降不大于5 cm控制。采用减沉疏桩法处理后交工面上覆荷载不少于80 kPa。该方法用于场地内建筑地面、建筑与场区道路的过渡段及大堤与场区道路的过渡段。在沉降控制要求较低的其他地段，采用真空预压法进行加固。3.2 减沉疏桩设计参数桩选用图集T/SCDA0302019TZ螺锁式连接预应力混凝土异型桩中T-LFZ-B300-270实心竹节方桩，沉桩采用静压方式，以1层黏土为持力层，桩端进入持力层不小于2 m，桩长约29 m，表层采用1.5 m厚水泥土处理层，相当于加筋垫层，使桩-土共同承担荷载。采用搅拌桩相当于桩网结构中的桩帽，既可以传递一部分荷载，同时又可加固浅层软土。地基处理采双轴搅拌桩1 100 mm900 mm内插方桩的方案，搅拌桩桩长8 m。筏板厚度250 mm，桩进入筏板50 mm，配筋双层双向8 mm150 mm（三级）。试验通过对比不同桩间距、在浅部层组是否设置双轴搅拌桩，共设计4组试验，如表1所示。表1 减沉疏桩试验分组地块桩型桩间距/（mm）桩承载力特征值/kN备注地块1T-LFZ-B300-270实心竹节方桩44300无搅拌桩5.54.5400搅拌桩地块233300无搅拌桩54400搅拌桩3.3 试验场地的选址与布置在现场选取2处地质条件较为典型的区域，按照标准施工流程测量、沉桩、施工垫层及桩帽。待全部方桩及桩间垫层、双轴搅拌桩施工完毕后，再对2处地块各对照组的单桩承载力、水泥土搅拌桩抗压强度、复合地基承载力、桩压力、地表沉降等内容进行检测和监测。场地共分2处，第1处场地面积30 m40 m，分成2个30 m20 m进行2组减沉疏桩试验，位置在河堤东侧。第2处场地面积30 m40 m，分成30 m20 m进行2组减沉疏桩试验，位置在河堤西侧，靠近河堤处。超级货站拟采用减沉疏桩处理，由于货站跨越大堤东西两侧，需通过试验对比减沉疏桩工艺在大堤东、西两侧的工后沉降差，因此在大堤两侧均布置试验点。大堤西侧选点选择地质条件相对较好的位置，地表层组相对较薄，靠近大堤的位置。大堤东侧选择地质条件较差的位置，在地表层组相对较厚，中部层组也相对较厚的位置，该位置在排水沟附近，堆载少未经车辆碾压，固结度小。为确保现场试验的结果准确，可以指导实际施工，试验前需要先清除试验场地范围内地表杂草、芦苇、灌木等杂物，再清理草皮土与芦苇根层。草皮土的清理深度按15 cm计，芦苇根层的清理深度按50 cm计，50 cm以下的主根亦应予清除，清理深度可根据现场实际情况进行调整。在进行场地清理及明、暗浜处理后，进行场地适当平整，高填低挖，场地平整标高真空预压平整标高为5.43 m，疏桩方案平整标高为5.65 m。场地内的明浜也需梁海峰、尤雪春:大型航空货站站房地基加固技术研究建筑施工第45卷第1期35要疏干积水，彻底清除淤泥开挖至原状土。全部清理完毕后，对场地原状土进行碾压和回填。现场试验前随机抽检了20根桩进行了低应变动力测试。结果为1类桩34根，占抽检桩总数的85%，2类桩6根，占抽检桩总数的15，未发现严重缺陷桩和断桩，桩身质量满足设计要求，样本可靠。3.4 单桩与复合地基的承载力比较试验选取6根桩进行单桩静荷载试验，9个点进行复合地基静载试验，如图1所示。（a）单桩竖向抗压静载试验（b）复合地基静载试验图1 单桩与搅拌桩内插方桩复合地基静载试验试验结果如表2和表3所示，从表中可以看出，预制桩的极限承载力和带搅拌桩的极限承载力分别为900 kN和1 200 kN，带搅拌桩的预制桩承载力提高了33%，效果比较明显。由于当前的褥垫层下地层是填土（盾构渣土，淤泥土），厚度达8 m，比常规的地基土差很多，变形大，通过疏桩或搅拌桩加固和改良，也能起到桩帽的作用，同时提高桩间软土的承载力，经检测复核地基承载力达到80 kN，较场地天然地基承载力（2530 kPa）有显著的提高。表2 单桩竖向抗压静载试验数据地块桩号试验最大加载量/kN单桩极限承载力/kN最大沉降量/mm残余沉降量/mm回弹沉降量/mm地块1SZ741000900101.5792.519.06SFZ3514401320101.3191.1810.13SFZ5715601440101.7391.6410.09地块2SZ6612001200101.2591.0910.16SFZ314401440101.2090.9810.22SFZ2615601560101.2991.399.09表3 复合地基竖向抗压静载试验数据地块试验点试验最大加载量复合地基极限承载力/kN桩承担最大荷载/kN地基土承担最大荷载最大沉降量/mm残余沉降量/mm回弹量/mmkNkPak