昆明新机场岩溶漏斗地基处理试验研究

第 33 卷 增刊 西 北 地 震 学 报 Vol.33 Supp. 2011 年 8 月 NORTHWESTERN SEISMOLOGICAL JOURNAL August, 2011 ———————————— 收稿日期：2011-04-25 作者简介：任佳丽（1983-），女，主要从事原位测试、地基处理设计及数值计算等方面工作. 昆明新机场岩溶漏斗地基处理试验研究 任佳丽，姜志全，龚 泉 （长江水利委员会长江科学院 岩土重点实验室 武汉 430010) 摘 要：昆明新机场飞行区共发育岩溶漏斗 234 个,密度高达 11.9 个/km2,若处理不当势必引起后期 的沉降问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和地基稳定性问题。选择有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性的试验区进行不同的岩溶漏斗处理,并对处理前后的试 验区进行原位波速测试、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 贯入试验、载荷试验等对比研究。试验结果表明：采用 3 500 kN·m、 4 500 kN·m 夯击能的强夯置换法处理岩溶漏斗效果较明显；采用 2 500 kN·m 夯击能的效果略差。 关键词：昆明新机场；岩溶漏斗；地基处理；原位检测；强夯置换法 中图分类号：P642.25；TU472.2 文献标识码：A 文章编号：1000–0844(2011)增刊–357–03 Study on Foundation Treatments in Kunming New Airport in Karst Funnel Area REN Jia-li, JIANG Zhi-quan, GONG quan (Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010,China) Abstract: Kunming new airport is located on the karst area with 234 development karst funnels, the density of karst funnel is up to 11.9 / km2. If the foundation theatment is improper, it would be leading to the issues of post-settlement and foundation stability. Representative experiment area was selectd to study different treatments. The data of in-situ velocity test, standard penetration test, loading test are compared between the ones obtained before and after treatment. The results show that the treatment effects are good by the compaction replacement method with 3 500 kN·m and 4 500 kN·m. But the effect of 2 500 kN·m is slightly poorer. Key words: Kunming new airport; Karst funnel; Foundation treatment; In-situ test; Dynamic compaction replacement method 0 概述 昆明新机场场区地处由灰岩、白云岩、白云质 灰岩、泥质灰岩、灰质白云岩、粉晶灰岩泥质白云 岩等组成的碳酸盐类岩石广泛分布区，且位于分水 岭地带，总体地势较高，多为地下水补给—迳流区 域。碳酸盐类岩石单层厚度较大，节理、裂隙发育， 在长期强烈的风化剥蚀和水作用下，易形成一定的 岩溶形态[1]，这些岩溶形态主要为地表大面积存在 的溶蚀洼地、漏斗及地下溶（孔）洞等。飞行区岩 溶漏斗分布情况及发育密度见表 1。 表 1 岩溶漏斗发育密度统计表 岩溶漏斗 区域 测区面积 /km2 数量/个 密度/[个·km-2] 东飞行区 11 91 8.3 西飞行区 8.61 143 15.6 合计 19.61 234 11.9 岩溶问题是昆明新机场地基处理的主要问题之 一,若处理不当势必引起后期的沉降过大、沉降分布 不均匀和地基稳定性不能满足要求。本文选择有代 表性的试验区进行不同设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的地基处理,并对 处理前后的试验区进行原位波速测试、标准贯入度 试验、载荷试验等研究，分析各种处理方案的加固 效果，提出适合整个场区岩溶漏斗的处理方案，为 类型工程提供可靠的经验。 1 试验段选择和处理方案 选 择 飞 行 区 西 南 部 ( 坐 标 X595441.8, Y2780383.6)Kh414 漏斗进行岩溶漏斗处理试验研 究。该漏斗底部较为平坦，充填物为红色粘土，面 积 3826.45 m2，周长 243 m，长轴长度 89.3 m，短 轴长度 45.1 m，最低点高程 2 062.7 m。根据填充物 的分布厚度进行不同夯击能的垫层强夯试验研究。 358 西 北 地 震 学 报 第 33卷 岩溶漏斗填充物的物理力学特性指标见表 2 所 示。各项物理性质指标的差异系数分布在 0.004~0.178 之间，说明该漏斗试验小区各项物理性 质指标的差异性较小。根据流限指标可判断该漏斗 填充物主要为红粘土或次生红粘土。 岩溶漏斗处理试验首先清除表层耕植土，铺设 2.0 m 碎石垫层，垫层料采用取土区开挖的孤石经 解爆后的级配石料。由于岩溶漏斗的相对高差较大， 在施工中先开挖 3 级台阶后强夯，试验参数见表 3 所示。 表 2 岩溶漏斗填充物物理力学特性指标 统计项 目 含水率 W/% 比重 Gs 湿密度 /[g·cm-3] 干密度 /[g·cm-3] 孔隙比 e/% 饱和度 Sr/% 流限 WL17 塑限 WP 塑性指数 IL17 压缩系数 /MPa-1 压缩模量 /MPa Cq /kPa φq /º 范 围 值 32.5 ～ 50.2 2.72 ～ 2.75 1.69 ～ 1.92 1.13 ～ 1.45 0.891 ～ 1.441 95.4 ～ 100.0 42.0 ～ 52.0 24 ～ 31 17.0 ～ 23.8 0.26 ～ 0.70 3.26 ～ 7.47 4.9 ～ 24.9 10.3 ～ 22.9 表 3 强夯置换法处理岩溶漏斗试验参数表 试验小区 编号 软土厚度 /m 夯击 方式 夯击能 /[kN·m] 夯点间距 /m 单点 夯击数 垫层厚度 /m 实际处理 面积/m2 夯锤直径 /m 锤重 /t 夯锤落距 /m 第一遍点夯 4500 5.0 8~12 2.0 1050 2.6 32 14.1 第二遍点夯 4500 5.0 8~12 2.0 1050 2.6 32 14.1 QD1 9~12 满夯 1000 d/4 搭接 3 推 平 夯 坑 1050 2.5 17.81 5.62 第一遍点夯 3500 5.0 8~12 2.0 1050 2.45 20.29 17.3 第二遍点夯 3500 5.0 8~12 2.0 1050 2.45 20.29 17.3 QD2 8~10 满夯 1000 d/4 搭接 3 推 平 夯 坑 1050 2.5 17.8 5.6 第一遍点夯 2500 5.0 8~12 2.0 1132 2.45 20.3 12.3 第二遍点夯 2500 5.0 8~12 2.0 1132 2.45 20.3 12.3 QD3 6~8 满夯 1000 d/4 搭接 3 推 平 夯 坑 1132 2.5 17.8 5.6 2 岩溶漏斗检测 现场施工于 2007 年 5 月 14 开始，至 2007 年 7 月 14 日完成。试验检测分为处理前和处理后。处理 前试验检测于 2006 年 12 月 16 日开始，至 2006 年 12 月 29 日完成；处理后试验检测于 2007 年 7 月 19 日开始，至 2007 年 8 月 10 日完成。 2.1 处理前后的波速测试 在岩溶漏斗 QD1 区、QD2 区、QD3 区强夯处 理前后分别进行 1 孔波速测试。根据《建筑抗震设 计规范》（GB50011－2001）规定，采用土层的等效 剪切波速划分场地类别[2]。土层的等效剪切波速按 式 Vse=d0/t ，t=∑(di/Vsi)计算。根据等效剪切波速， 土层的等效剪切波速和场地土类型如表 4。 由表 4 看出：根据等效剪切波速判断标准，QD1 区、QD2 区、QD3 区处理后的地基土的软硬程度有 明显提高，尤其是 QD3 区，地基土由处理前的中软 场地土变为处理后的中硬场地土。 表 4 处理前后波速测试成果表 强夯处理前 强夯处理后 处理 区域 等效剪切波速 /[m·s-1] 场地土类型 等效剪切波速 /[m·s-1] 场地土类型 QD1 194 中软场地土 243 中软场地土 QD2 195 中软场地土 243 中软场地土 QD3 185 中软场地土 251 中硬场地土 2.2 处理前后标准贯入试验 在岩溶漏斗 QD1 区、QD2 区、QD3 区强夯处理 前后分别进行标准贯入试验,试验成果如表 5 所示， QD1区处理前后的标贯击数-深度关系图如图1所示。 表 5 处理前后标贯击数统计表 试验点编号 试验点数 标贯总击数 标贯击数平均值 标贯击数标准差 变异系数 处理前 5 26 5.20 1.92 0.37 QD1 区(4 500 kN•m) 处理后 5 84 16.80 2.39 0.14 处理前 6 26 4.33 0.82 0.19 QD2 区(3 500 kN•m) 处理后 4 55 13.75 1.26 0.09 处理前 5 21 4.20 1.64 0.39 QD3 区(2 500 kN•m) 处理后 5 57 11.40 3.65 0.06 增刊 任佳丽等：昆明新机场岩溶漏斗地基处理试验研究 359 试验表明：随着深度的增加，土层的标贯击数 均有相应的增加；处理后的标准贯入击数较处理前 有较大幅度的增加；夯击能量越大，其处理效果越 明显。 图 1 QD1 区标贯击数-深度关系图 Fig.1 Diagram of N-Z of spt on QD1 area before and after the treatment. 2.3 处理后的载荷试验 岩溶漏斗处理试验小区进行处理后载荷试验 3 点。载荷试验成果如表 6 和图 2 所示。根据《建筑 地基基础设计规范》（GB50007－2002）规定[3]，岩 溶漏斗试验小区强夯法处理后的极限荷载为 640 kPa；地基承载力特征值为 320 kPa；变形模量在 11.87～15.47 MPa 之间，平均为 14.1 MPa；比例界 限相应沉降量在 6.4～8.8 mm 之间，平均为 7.5 mm； 极限荷载相应沉降量在 28.32～38.26 mm 之间，平 均为 32.1 mm。 图 2 QD1 强夯处理后载荷试验 P-S 曲线图 Fig.2 Curve of P-S of loading test on QD1 area after the treatment. 表 6 处理后载荷试验成果表 测点编号 单点夯击能/[kN·m-1] 承载力特征值/kPa 极限荷载/kPa 比例界限相应沉降量/mm 极限荷载相应沉降量/mm 变形模量/MPa QD1 4500 320 640 6.38 29.66 15.09 QD2 3500 320 640 7.40 28.32 15.47 QD3 2500 320 640 8.81 38.26 11.87 试验结果表明：经过不同夯击能的垫层强夯处理 后，岩溶漏斗小区的地基承载力特征值均能达到了 320 kPa。说明采用垫层强夯法处理岩溶漏斗小区的 效果明显，三种不同夯击能的垫层强夯处理后的地 基承载力均能满足设计要求。但 QD3 区处理效果略 差于 QD1 区和 QD2 区，其主要原因是 QD3 区夯击 能低于其它两个区域。 2.4 小结 从岩溶漏斗处理前后波速测试、标准贯入度试 验成果分析得知：QD1 区强夯处理后，地基土剪切 波速较处理前有所提高，在 12.0 m 深的范围内标贯 击数有较大增加；QD2 区强夯处理后，地基土剪切 波速较处理前有所提高，在 9.0 m 深的范围内标贯 击数有较大增加；QD3 区强夯处理后，地基土由处 理前的中软场地土变为处理后的中硬场地土，但影 响深度不如 QD1 区和 QD2 区。 综合考虑工程造价、工期等因素，覆盖层厚度在 10.0 m以内的岩溶漏斗建议采用3 500 kN·m夯击能、 4.0 m夯距、两遍点夯加一遍满夯的强夯方式进行处 理。 3 结论 (1) 岩溶问题是昆明新机场地基处理的主要问 题之一，岩溶漏斗发育密度高达 11.9 个/km2，若处 理不当势必引起机场运行期的沉降问题和地基稳定 性问题。 （下转 371 页） 增刊 李 波等：土体非线性参数变异性与地表响应的概率关系 371 earthquake response spectra[J].Proc. Int. conf. on Microzonation, 1972. [11] 袁晓铭,孙锐,等.常规土类动剪切模量和阻尼比试验研究[J].地震工 程与工程振动,2000,20(4):133-139. [12] 袁晓铭，孙锐，陈红娟. 不同概论水准下动剪切模量比与阻尼比上 下限的计算[J]. 岩石力学与工程学报(待发表) ————————————————————————————————————————————————————————————————— （上接 359 页） (2) 根据现场剪切波速试验、标准贯入度试验、 载荷试验的原位测试结果可知：采用 3 500 kN·m、4 500 kN·m 夯击能的强夯置换法处理岩溶漏斗区红 粘土填充物效果较明显，采用 2 500 kN·m 夯击能的 效果略差。综合考虑造价、工期等因素，建议本场 区覆盖层厚度在 10.0 m 以内的岩溶漏斗采用 3 500 kN·m 夯击能、4.0 m 夯距、两遍点夯加一遍满夯的 强夯方式进行处理。 (3) 本次岩溶漏斗试验仅仅进行了波速、载荷、 标准贯入度测试，其处理后地基的变形特性有待通 过长期变形观测来进行检验。 [参考文献] [1] 王亨林，赵跃平 . 昆明新机场岩溶发育特征和规律 [J]. 云南建 筑,2010，8(4)：101-108. [2] 中华人民共和国建设部. GB50011－2001 建筑抗震设计规范[S].北京： 中国建筑工业出版社，2001. [3] 中华人民共和国建设部.GB50007－2002 建筑地基基础设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002.