室外体育场地基处理与基础结构的比较研究
[摘要] 笔者通过对多个室外体育场的项目管理经验的总结，对不同地基处理方式和基础结构的比较，提出体育场建设的一些建议。
[关键词]室外体育场 基础 比较 建议
1.前言
随着国民经济的发展，我国体育事业也蓬勃发展，国内很多城市、学校建设体育场为市民健身运动和有组织的比赛提供优质硬件支持。但我国目前并没有形成系统的体育场基础设计、施工及验收规范。国际田联对田径场的尺寸、面层性能、排水和服务水平提出了要求，未对地基及基础做出明确规定。国际足联对足球场的尺寸、天然草坪、人造草、排灌系统及服务水平提出了具体要求，也未对地基与基础的技术参数做出量化的规定。
典型的室外体育场一般包括：标准400米跑道（不少于8道）、一个FIFA标准足球场、障碍水池、铅球区、掷铁饼、掷链球、掷标枪、三级跳远、立定跳远、跳高、撑杆跳高等设施。如足球场内铺设人造草，由于掷铁饼、掷链球、掷标枪三个项目会对人造草造成不可恢复的伤害，故这三个项目不能布置在体育场内。
天津海河教育园区内新建七所大中专院校，每所学校配建一座室外体育场。笔者在体育场项目管理过程中，针对地基处理和基础做法进行了认真的比较与总结。现将一些体会与大家分享，由于笔者水平有限，还请广大读者斧正。
2.室外体育场的荷载特点
体育场在使用期内的主要荷载是人的荷载，对基础的承载力要求并不高，但施工过程中的施工荷载是很大的，例如，挖排水沟时挖掘机产生的荷载，沥青混凝土基层施工时的运输车辆、摊铺机和压路机产生的荷载等。
由于体育场面积大，并且对尺寸、跑道横纵坡度、球场坡度、暴雨排水时长的严格要求，地基不均匀沉降会严重影响体育场的使用功能和服务水平。因此，在进行基础设计时，主要考虑施工荷载和地基不均匀沉降两个方面对基础的作用。保证符合国际田联对跑道横纵坡度、国际足联对足球场的坡度的要求不超过限值，保证顺畅排水。
3.地基处理
国际田联发布的《体育场地设施标准手册》要求，体育场基础按高等级道路设计和施工。由于世界各国的经济发展水平、资源、规范标准各不相同，“高等级道路”仍然是一个模糊的概念，因此实施过程中这一提法并没有明确的参考意义。
体育场建设，由于其面积大的特点和对不均匀沉降的敏感性，必须重视地基处理。首先要进行勘察，摸清拟建地块的水文地质条件；根据水文地质条件结合现场具体情况有针对性地进行地基处理。保证基础处于干燥或中湿状态。为了防止体育场内被地表水浸泡，体育场内环形排水沟盖板顶面必须比场外地面高20cm。
体育场地基处理主要有以下几种方式：
（1）换填，若场地内软弱地基深度不超过1.5m且地下水位较低，采用局部或全部换填收效良好，换填材料最好是就地取材的拆房土、废混凝土块，也可以使用碎石。拆房土和混凝土块填筑厚度不宜小于60cm，碎石厚度不宜小于40cm。块状物回填时要注意不能“搭桥”或形成“跷跷板”。然后在其上分层填筑石灰土压实，每层的压实厚度不得大于20cm。根据换填深度确定石灰土的压实度，但最低不得低于92%（重型击实标准）。
若采用换填处理地基，则淤泥、生活垃圾等日后会产生较大沉降量的土必须挖除干净，直至原状素土。
（2）抛石挤淤，水位较高或有地表水时，如鱼塘、水池等地方，施工机械无法进入清淤的情况下，排水后可采用抛片石的方法形成排水通道，使池塘下的淤泥排水固结，片石之间相互咬合形成承载力较高的地基。抛片石要注意施工顺序，应从池塘中部较深处开始向两侧抛石，尽量将淤泥挤出场地。
（3）砂桩加碎石垫层，在透水性差的饱和粘性土地基中，当不良地基较深换填代价太大时，可以做砂桩基础加碎石垫层形成复合地基。下沉桩管时，桩管对周围土体产生“挤密作用”，从现场经验看，挤密作用影响范围约为桩径的3～4倍。成桩后，砂桩承受外部压力的能力要比周围土体强，上层结构传递下来的压力会向砂桩集中，桩身与周围土体间的摩擦力能有效提高复合地基的承载力。桩周围土体的密实及复合地基承载力的提高均会明显减小地基沉降量。砂桩使用洁净的中粗混合砂，含泥量不大于5%，在含水率过大的情况下也可以使用砂和角砾混合料。桩径根据原土地基条件宜采用30～60cm，桩长应与软土层厚度相等，即穿透软土层。在平面上采用正三角形或正方形布置。砂桩成桩后，在地面铺设30～50cm厚级配碎石垫层并压实，以利于土体固结和承载力形成。
砂桩法处理地基要与排水相结合，防止水浸泡成桩后的复合地基。
由于下沉桩管时产生的超孔隙水压力无法瞬间消失，对土体的扰动会破坏原土的结构，严重降低原土体的强度，对土体的挤密作用不会很快显现，而是需要经过4～8周的排水固结才能显现出来，因此，这一方法对工期较紧的工程不适用。
无论采用哪种方式进行地基处理，最终形成的土基顶面回弹模量不宜低于35MPa。
4.结构层的组合设计与施工要求
对于铺设人造草的足球场加混合型聚氨酯塑胶跑道的体育场，目前国内比较常见的基础结构组合如下：
说明：
1.基质沥青标号根据气候分区及《公路沥青路面设计规范》和《公路沥青路面施工技术规范》的规定选择；
2.沥青混合料按《公路沥青路面设计规范》和《公路沥青路面施工技术规范》的规定拌和；
3.石粉必须用石灰岩、玄武岩等强基性憎水性岩石生产；
4.上基床采用石粉与石屑混合料时，须喷洒透层再铺筑沥青混凝土；
5.石灰不低于《公路路面基层施工技术规范》规定的Ⅲ级标准；
5.其他各参数应参照公路行业有关规范标准执行。
碎石层应用重型压路机震动碾压密实。石粉要求洁净，含泥量不得大于5%。施工前要对拟使用的石粉石屑混合料进行试验确定石粉的最佳含水量。当天气炎热干燥时施工时，含水量可高于最佳含水量1～2%。石粉石屑混合料应用18t以上压路机碾压至无明显轮迹。
在我国北方地区，粉煤灰的获得比较廉价容易，二灰碎石是优良的上基床材料。二灰碎石应用摊铺机摊铺以保证跑道及足球场的坡度满足设计要求。由于大面积二灰碎石热胀冷缩产生的温度应变会给环形排水沟造成很大的横向推力，建议在排水沟两侧20cm范围内采用级配碎石填充夯实。
在我国南方粉煤灰产量较小的地区，也可采用水泥稳定碎石代替二灰碎石。水泥稳定碎石的水泥用量不得小于5%。与二灰碎石类似，应使用摊铺机摊铺保证跑道和球场的坡度满足设计要求。在排水沟两侧20cm范围内采用级配碎石填充夯实。
沥青混凝土上基层是摊铺聚氨酯塑胶和粘贴人造草的载体，铺筑沥青混凝土后至少自然晾晒15天以上，使残留在沥青内的可挥发物质充分挥发，以避免聚氨酯面层起鼓与沥青混凝土分离。沥青混凝土上基层表面要有足够的构造深度，目的是使聚氨酯面层能与沥青混凝土基层抓锚结合牢靠。与道路施工不同，碾压时不宜使用胶轮压路机，防止胶轮压路机的轮胎产生的“泵吸现象”影响上基层的粗糙度。采用钢轮震动压路机按初压、复压、终压成活儿即可。
5.结束语
在我国，室外体育场的地基与基础方面均未形成系统全面的设计、施工、监理规范，需要我们在工程实践中不断摸索和总结经验。体育场工程与道路工程有很多相通之处，我们也可以参考公路与城市道路行业的相关规范并结合实际来实施。
