机场特殊土地基处理设计综述

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特殊土特性

特殊土在特定物理环境或人为条件下形成，具有独特的工程特性。

• 膨胀土含有大量亲水矿物，湿度变化引起体积变化；

• 软弱土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低；

• 黄土在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉的现象；

• 盐渍土在土的自重压力或附加压力作用下，受水浸湿时产生的变形称作盐渍土的溶陷变形；盐渍土的膨胀，主要发生在硫酸盐渍土中，由于硫酸钠结晶时吸收10个水分子，而造成体积膨胀；

• 冻土主要表现在冻土的性质与温度密切相关，是一种对温度十分敏感且性质不稳定的土体。冻土可分为多年冻土、季节冻土。

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膨胀土地基处理

膨胀土就是含有大量亲水矿物，湿度变化时有较大的体积变化，当变形受约束时产生较大内应力的岩土。

机场道面影响区膨胀土地基处理设计：确保道面影响区的沉降（隆起）和不均匀沉降（隆起）满足设计要求。其地基处理方法主要是换土垫层、土性改良（物理化学）和隔断（土工膜）措施三种方法，或者两两组合。具体处理方法如换填厚度、平面处理宽度等，设计依据主要是大气急剧影响深度。

边坡稳定影响区膨胀土地基处理设计：主要是在边坡稳定影响区采用非膨胀土填筑（土性改良），即“金包银”处理方法，或者采用土工格栅反包边处理方法。

膨胀土边坡防护：尽可能采用柔性生态防护方法，拟采用加筋麦克垫处理方法。

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软土地基处理

软土一般是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物、化学作用形成的。

本文笔者按照机场要求的处理深度对软土地基处理进行分为深层处理和浅层处理两大类：

软土深层处理包括：静力排水固结法、复合地基法、注浆法；软土浅层处理包括：动力排水固结法、置换方法、加筋方法。

机场道面影响区是以控制沉降和不均匀沉降为目标，因此软土地基处理工法选择宜遵循如下原则：

• 当填方荷载（包括道面结构层）小于地基的承载力时，软土地基处理应以浅层处理为主，辅以土工合成材料加筋协调不均匀沉降方法。通过沉降监测数据，判定沉降稳定后，开展道面结构层施工。

• 当填方荷载（包括道面结构层）接近地基的承载力时，软土地基处理应以堆载（超载）预压为主，辅以排水通道（砂井、或塑料排水板）方法，同样需要沉降监测，判稳后开展道面结构层施工。

• 当填方荷载（包括道面结构层）大于地基的承载力时，软土地基处理应以复合地基处理为主，辅以土工合成材料加筋协调不均匀沉降方法，同样需要沉降监测，判稳后开展道面结构层施工。

边坡稳定影响区软土地基情况复杂，宜以复合地基处理为主。

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黄土地基处理

湿陷性黄土是指饱和的结构不稳定的黄色土，在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉的现象。

道面影响区，原地基处理不仅要处理附加荷载作用下压缩沉降，还应处理湿陷沉降；填筑体处理主要是密实，使得填筑体不致产生湿陷沉降。对于挖方区原地基处理，虽然属于卸载，不会有压缩沉降，但是仍然有湿陷沉降，一般采用强夯或冲击压实处理。

边坡稳定影响区地基处理，一般同道面影响区。

边坡防护：由于黄土大部分颗粒为粉土，不耐冲刷，因此坡面防护十分重要。对于黄土高边坡坡面防护，笔者建议最好采用具有柔性的坡面防护，如三维植被网、加筋麦克垫防护网。不宜采用框格式防护，主要是由于黄土中粉土含量高，一旦冲刷造成脱空，防护失效。

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盐渍土地基处理

盐渍土是盐土和碱的总称，所含的易溶盐超过0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性时，通称为盐渍土。

对于具有盐溶特性的盐渍土，当机场盐渍土具有溶陷特性时，一般采用浸水预溶+强夯方法处理。另外铺设两布一膜土工布，使垫层不被盐渍化，确保土基稳定。

对于具有盐胀特性盐渍土，当机场盐渍土具有盐胀特性时，一般采用铺设两布一膜土工布，使垫层不被盐渍化，确保土基稳定。至于厚度应根据盐胀力大小确定，对于盐胀严重地区，垫层厚度一般不小于2m。

对于具有盐腐蚀特性盐渍土，根据盐渍土盐腐蚀评价指标，对机场道面材料和处理措施提出相应要求。如垫层采用两布一膜土工布包裹。

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冻土地基处理

冻土是指具有负温或零温度并含有冰的土（岩）。它是由固体矿物颗粒、冰(胶结冰、冰夹层、冰包裹体)、未冻水(强结合水和弱结合水)和气体(空气和水蒸气)组成的四相体系。

对于季节性冻土地基，主要是由于气温下降，土中的水结成冰。冻胀机理表明冻胀最大原因是水份迁移和集聚，因此设置垫层要求就是：一是垫层材料本身的水稳定性要好；二是尽可能阻断水份迁移及集聚，尤其是要隔断毛细水作用；三是垫层应具有一定厚度，即使大气温度变化较大，而垫层温度变化较小。地基冻胀率得以控制，不致使道面破坏。春融机理表明，随着气温逐渐上升，土基上层冰的融化，导致土基含水量增加，土基强度和刚度不足，使得道面板在飞机荷载作用下有可能破坏，因此为避免春融发生，也必须设置垫层。

对于多年冻土地基，主要是采用填筑水稳定性好的填料（如碎石），就能起到保护冻土层作用。当填方高度有限时，XPS保温板隔热作用非常有效。其目的也是为了保护冻土稳定性。

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结语

综上，膨胀土的变形与荷载、水份变化相关，地基处理方法为设置一定厚度垫层，使得水份变化较小，即大气急剧影响深度。

软弱土的变形与荷载相关，地基处理方法应根据荷载大小（路堤高度），可采用深层、浅层等地基处理方法，要么采用排水固结，要么增加筋材。

黄土的变形与荷载、水份增加相关，地基处理方法一般采用强夯或冲击压实处理，尽可能提高土基压实度，使得土中水份变化控制在一定范围内，就可达到地基处理目的。

盐渍土的变形与荷载、温度、水份迁移相关，地基处理方法为设置一定厚度垫层，使得水份、温度变化较小，就能控制地基变形，达到地基处理目的。

冻土的变形与荷载、温度、水份迁移相关，地基处理方法为设置一定厚度垫层，使得水份、温度变化较小，就能控制地基变形，达到地基处理目的。

总之，机场特殊土地基大部分处理以设置垫层（膨胀土、盐渍土、冻土）为主，就能达到处理目的，而对于黄土、软弱土而言，则需在此基础上做浅层、深层的处理。

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