某機場飛行區(qū)場道沉降監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析

方滿勝 （蕪湖宣城機場建設投資有限公司，安徽 蕪湖 241000）

1 工程概況

某機場新建道面跑道1條，長2800m，寬45m；平行滑行道1條，長1485m，寬23m，平滑道與跑道中線間距為182.5m。新建3條垂直聯(lián)絡滑行道，其中端聯(lián)絡滑行道和西南垂直聯(lián)絡道道面寬23m，東北垂直聯(lián)絡道跑滑間道面寬18m，平滑與機坪間道面寬23m；沿飛行區(qū)圍界內(nèi)側5m左右新建巡場路，路面寬3.5m，每隔400m左右設置錯車道（圖1）。

圖1 道面及附屬設施平面布局

場區(qū)屬沿江丘陵平原區(qū)，地形起伏較大，總體西部高、中部東部低，沿線最低點位于溝塘底部，高程一般在5.5m左右，沿線最高點高程在30m左右。場區(qū)內(nèi)大小水塘分布較多，附近較大的地表水體有尖家圩和草塘水庫。尖家圩位于擬建場地北部，壩長約230m，平均水深約1.5m，最深達3m，水域面積約115000m2。草塘水庫位于場區(qū)西側，現(xiàn)壩長約120m，平均水深約2m，水域面積約24000m2。其余大小水塘水深均不足2m，以接受大氣降水補給為主，地表水徑流受地形、地貌控制明顯。

施工分3個標段實施：1標段為飛行區(qū)場道西段，2標段為飛行區(qū)場道東段，3標段主要施工平滑道與機坪間道面。

2 場地工程地質(zhì)條件

場地地基土層自上而下如下。

①-1層：淤泥，灰黑色，流塑，分布在沿線部分為水塘、水溝等水系，含腐殖質(zhì)。厚度0.3～1.8m。

③層：粉質(zhì)粘土（），灰黃、紅褐色，硬塑～堅硬狀，稍濕～干。厚度0.4～15.5m，層頂埋深0.2～7.8m，層頂高程-0.3～28.7m。

③-1層：粘土，灰黃、灰白色，硬塑～可硬狀，稍濕～濕。厚度0.4～1.2m，層頂埋深4.0～8.5m，層頂高程3.0～9.6m。

③-2層：粉質(zhì)粘土，灰黃、雜色，含圓礫，呈硬塑、密實狀，稍濕。厚度0.4～1.2m，層頂埋深 3.5～9.2m，層頂高程4.8～6.6m。

④層：全風化泥質(zhì)砂巖（J），棕紅、灰白色，硬塑狀，局部可塑，已風化成粘土狀，局部夾有強風化碎塊。厚度0.5～2.7m，層頂埋深4.0～12.5m，層頂高程-0.8～10.3m。

⑤層：強風化泥質(zhì)砂巖（J），棕紅、紅褐色，巖芯呈碎塊狀、短柱狀。厚度0.6～5.9m，層頂埋深4.6～13.6m，層頂高程-1.9～9.2m。

⑥層：中風化泥質(zhì)砂巖（J），棕紅、紅褐色，塊狀構造，有節(jié)理裂隙。巖芯呈柱狀，屬軟巖～極軟巖，該層未揭穿。層頂埋深 6.5～15.5m，層頂高程 -1.9～9.2m。

⑦層：強風化角礫巖（J），青灰色、灰黃色，強風化。層頂埋深0.8～16.0m，層頂高程9.6～23.0m，揭露厚度0.7～10.8m，局部未揭穿。

⑧層：中風化角礫巖（J），青灰、灰褐、灰黃色，有節(jié)理裂隙，屬較硬巖～較軟巖。層頂埋深2.0～19.0m，層頂高程6.9～21.8m，該層未揭穿。

場地地下水埋藏深度在0.5～5.5m之間，為表層填土中的上層滯水；③層粉質(zhì)粘土為弱透水層，地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型，為微承壓水。地下水主要補給方式主要為大氣降水和地下徑流，排泄方式以蒸發(fā)和向臨區(qū)徑流排泄為主。

3 飛行區(qū)地基處理

3.1 主要工程地質(zhì)問題

3.1.1 軟土和溝塘

場區(qū)在地形起伏變化的溝谷溪流地帶存在軟土層和溝塘，軟土層最大厚度約5m，軟土層分布不穩(wěn)定，厚度變化大，均勻性差，承載力很低，屬高壓縮性土。軟土層和溝塘區(qū)域為場區(qū)內(nèi)標高最低處，該區(qū)域的填方厚度約10m。沉降計算結果表明，填方區(qū)縱斷面最大沉降量334.69mm，平均沉降量163.65mm，最大差異沉降0.31%，平均差異沉降0.09%。因此，需對軟弱土層進行加固處理。

3.1.2 高填方填筑

擬建場區(qū)屬沿江丘陵平原區(qū)，地形起伏較大，機場建設中土方工程量較大。填方場區(qū)的填筑質(zhì)量如控制不好，將導致場區(qū)工后沉降量和填挖分界處沉降差過大，對上部道面結構強度產(chǎn)生不良影響。

3.2 地基處理設計

經(jīng)綜合分析采用換填法進行處理，該法工藝、設備簡單，便于操作，施工速度快，場地適應性好，技術可靠性高，可用于淺層軟土地基處理。

3.2.1 溝塘處理設計

道面影響區(qū)采用圍堰筑壩與外界水系隔離；疏干溝塘內(nèi)積水；用挖除法清除溝塘底部淤泥；鋪筑山皮石墊層，在山皮石墊層頂面分層填筑素土至原地面高程。

3.2.2 軟土處理設計

對于道面影響區(qū)范圍內(nèi)的①素填土、②粉質(zhì)粘土采取全部挖除換填的處理方式，先挖除軟弱土至②粉質(zhì)粘土層底，再優(yōu)先選用③粉質(zhì)粘土、④層全風化砂巖和⑧中風化角礫巖作為填料進行回填，如采用取土區(qū)填料進行回填需考慮石灰改良處理。

3.2.3 土石方填筑要求

場內(nèi)道面影響區(qū)選用挖方區(qū)內(nèi)③層粉質(zhì)粘土、④層全風化砂巖和⑧中風化角礫巖作為填料；③-1層粘土不能作為填料填筑；取土區(qū)土源不可用作道面影響區(qū)填料，但可用作土面區(qū)填料。

3.2.4 道床填筑設計

對道槽區(qū)范圍的道床均進行石灰改良處理，其中挖方區(qū)采用超挖0.8m并進行石灰改良處理；石灰采用Ⅲ級以上的生石灰粉；石灰改良土的拌合方法采用場拌法。

3.2.5 填挖交接設計

在填挖交接處，采用臺階開挖進行處理，搭接范圍不小于10m。為協(xié)調(diào)填挖交接面的變形，道槽范圍臺階交接面的土基頂面以下3m范圍內(nèi)設置3層雙向土工格柵，間距為1m，搭接范圍10m。土工隔柵采用雙向隔柵。

4 監(jiān)測目的、內(nèi)容及要求

4.1 監(jiān)測目的

①監(jiān)測高填方（填土厚度5m及以上）施工過程中及工后原地面和填筑體的沉降和差異沉降。

②監(jiān)測高填方施工過程中填筑體內(nèi)部不同深度土體的沉降變形過程。

③監(jiān)測高填方邊坡水平位移及填筑體的局部穩(wěn)定性與整體穩(wěn)定性。

④根據(jù)監(jiān)測結果評價高填方區(qū)域原地基填筑體總沉降趨勢，為填筑速率及道面鋪設時間提供依據(jù)。

⑤根據(jù)監(jiān)測結果分析高填方地基的變形性狀及機理，為預測、判斷本工程道面工后沉降及差異沉降提供依據(jù)。

根據(jù)《民用機場飛行區(qū)土（石）方與道面基礎施工技術規(guī)范》（MH5014-2002），結合工程實際水文地質(zhì)條件，為滿足機場施工期和運行期監(jiān)測需要，為填筑施工進度控制、道面鋪設時機提供可靠依據(jù)。

4.2 監(jiān)測內(nèi)容

4.2.1 原地面沉降

為了真實反映原地表在堆筑過程中的沉降發(fā)展變化過程，保證堆土體穩(wěn)定，并較準確地預測工后沉降，應監(jiān)測原地表沉降發(fā)展變化過程。

地表沉降標埋設在清除表層草皮土后的地面以下，深度在0.5～1.0m，沉降標由鋼或鋼筋混凝土底板、金屬測桿和保護套管組成。底板尺寸不小于50cm×50cm，測桿直徑為4cm。隨著填土的增高，測桿和套管也相應接高，接高時其垂直偏差率不大于1.5%，接高后測桿及套管封蓋的高度不超出土面50cm。接高后的測桿頂面應略高于套管，套管上口應加蓋封住管口，以避免填料落入管內(nèi)影響測桿的下沉自由度。測桿要垂直，用水準儀觀測。

4.2.2 完成面沉降監(jiān)測

在填筑完成后，對填筑體頂面進行沉降監(jiān)測，以了解填筑體自身的工后沉降情況。布設范圍為道槽區(qū)高填方段（填土厚度5m及以上），布設密度為每5000m2布置一點。并在原地表沉降數(shù)據(jù)異常測點附近及特殊處理區(qū)域（溝、湖、塘區(qū)域及換填軟土區(qū)域等）增加監(jiān)測點，兼顧標段交接區(qū)域、挖填方交接區(qū)域。

4.3 沉降監(jiān)測要求

在儀器埋設穩(wěn)定至填筑施工前監(jiān)測2～3次，取得初始位置讀數(shù)。

施工過程中，原地面沉降每填筑1m厚度或7d監(jiān)測1次；施工結束后，原地面沉降和填筑體頂面（完成面）沉降監(jiān)測，前60天10天1次；此后根據(jù)沉降穩(wěn)定情況進行觀測，按15天1次，觀測時間持續(xù)一個雨季。

5 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)整理及分析

5.1 原地面沉降

道槽區(qū)土石方填筑在2019年9月底前基本完成。各標段沉降量較大的監(jiān)測點沉降與時間變化趨勢曲線如圖2，相關監(jiān)測成果統(tǒng)計分析見表2。1標段累計沉降量最大142.20mm，最小11.13mm，填筑體完成后沉降速率均小于 0.1mm/d；2標段最大累計沉降量289.09mm，最大沉降速率0.74mm/d（均位于YD2-2監(jiān)測點，為溝塘處高填方地段，填方厚度約9m）；3標段最大累計沉降量31.44mm，最大沉降速率0.04mm/d。

1標段位于挖方填方區(qū)，2標段位于溝塘高填方區(qū)，根據(jù)原地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，工后原地面和填筑體的沉降和差異沉降未穩(wěn)定，不宜立即實施水泥穩(wěn)定碎石底基層，需繼續(xù)進行沉降監(jiān)測；3標段挖填方量不大，累計沉降量及沉降速率均較小，工后沉降趨于穩(wěn)定，可先行實施水泥穩(wěn)定碎石底基層。

圖2 原地面沉降與時間變化趨勢曲線圖

監(jiān)測點數(shù)量一覽表 表1

原地面沉降監(jiān)測成果統(tǒng)計分析表 表2

5.2 完成面沉降

完成面監(jiān)測點布設原則：對道槽區(qū)高填方段（填土厚度5m及以上）加密監(jiān)測點（布設密度為每5000m2布置1點），并在原地面沉降數(shù)據(jù)異常測點附近及特殊處理區(qū)域（溝、湖、塘區(qū)域及換填軟土區(qū)域等）增加監(jiān)測點，監(jiān)測點布設兼顧標段交接區(qū)域、挖填方交接區(qū)域。

各標段完成面沉降量較大的監(jiān)測點沉降與時間變化趨勢曲線如圖3，相關監(jiān)測成果統(tǒng)計分析見表3。根據(jù)完成面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，道槽區(qū)土石方填筑基本完成約2個月后，工后沉降已趨于穩(wěn)定。

6 結束語

對于軟弱地基及高填方填筑體，應進行施工過程中及工后原地面和填筑體的沉降和差異沉降監(jiān)測；填筑體完成后，應經(jīng)過一定時間的沉降，以滿足設計要求，確保飛行區(qū)地基處理及土石方工程質(zhì)量。

關于沉降速率標準，本項目專門召開過地基處理及土石方工程專家研討會，專家建議填筑體完成后的沉降速率連續(xù)7d不大于0.1mm/d；為保護已完成的道基，建議先行實施水泥穩(wěn)定碎石底基層，同時做好表面排水工作。根據(jù)填筑體填料的性質(zhì)，本項目填筑體滲透性很小，且設置了石灰土改良墊層，受雨季降雨影響較小，可以根據(jù)實際情況適當調(diào)整填筑體放置時間。