珊瑚砂地基沉降特征研究

师登宇 蒋恒

摘 要：珊瑚砂具有不同于普通硅砂的工程力学特性，马尔代夫维拉纳国际机场改扩建工程需要研究珊瑚砂地基的沉降变形特征，通过在浅吹填区与原有陆域区地基布置分层沉降与表层沉降监测点，进行珊瑚砂地基沉降变形特性研究。结果表明：珊瑚砂地基在压实施工完成后5个月内会出现回弹现象，而后持续沉降1至3个月区域稳定，且由珊瑚砂地基吹填厚度对最终沉降量影响较大，原有陆域在压实施工完成1个月内地基沉降可达稳定状态。

关键词：珊瑚砂;地基;沉降;变形特征

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0135-02

0 引言

随着各国纷纷在钙质岛礁上进行工程建设，工程沉降及地表变形研究已引起越来越多工程研究人注意。钙质岛礁主要由珊瑚砂堆积形成，珊瑚砂瑚礁、死亡的珊瑚和贝壳等被海水冲击破碎后的碎屑物，而珊瑚礁和死珊瑚的矿物成分主要为文石和高镁方解石，化学成分主要为碳酸钙，其具有颗粒形状不规则、易破碎、高内摩擦角、高孔隙比等特性。

目前在钙质砂作为地基填筑的沉降特征方面已取得一定研究进展，李洋洋等[1]认为珊瑚砂地基的沉降量随密实度增大而减小，并对比采用经验公式对珊瑚砂地基预测沉降与实际沉降发现，实际沉降量为经验公式计算值的50%～67%;兰恒星等[2]利用永久散射体干涉测量技术，对我国典型钙质岛礁的沉降变形过程进行准确反演，并进行数值模拟分析，结果表明钙质岛礁的沉降变形存在明显的时空分异特征，岛礁边缘沉降速率略大于其内部沉降速率，与其他吹填材料的区域相比，质岛礁沉降速率偏小，但钙质岛礁未来的沉降变形仍然存在一定的不确定性;王宝风等[3]通过地质勘察分析、沉降监测、结构验算等详细的实例分析认为，珊瑚砂易扰动的地质特性可能对上部建筑构成长期的沉降影响。

1 工程概况

维拉纳国际机场是马尔代夫最重要的国际机场，位于北马累环礁瑚湖尔岛，年旅客量吞吐量约230万人次。随着马尔代夫旅游资源深度开发及经济发展，未来几年客流量将大幅增加，马尔代夫机场公司开展该机场的改扩建工程。新扩建场地采用珊瑚砂作为地基填筑料吹填后，对跑道、滑行道、停机坪等区域地基进行承载力检测，现场检测得出反应模量及CBR不能满足规范要求，属于软弱地基。为提高软弱地基承载力，本工程采用局部换填+表层碾压处理方式进行地基加固，并在软基处理前后及施工期间对地基重要部位实施沉降监测工作用以评定施工期间工程的安全性及施工对周边环境的影响，并对可能发生危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便采取有效措施，避免事故发生。

2 沉降监测方案

2.1 沉降监测点布置

沉降监测主要包括改扩建工程内地表沉降监测及分层监测沉降监测。地表沉降监测是指当填筑体填筑至设计高程时，测量填筑体的总沉降量，目的是监测土石方完后，道槽区不同填筑体厚度的沉降及差异沉降情况，为确定道面铺设时间提供靠依据。分层沉降主要目的是监测填筑体内部在施工过程中和施工完成后不同部位、不同时间、不同深度出填筑体的沉降特性。

根据原有陆域及浅吹填区地层情况不同，对不同区域地基采用不同的监测频率，每个区域在特征位置布置若干个沉降点，监测频率统计如表1。

2.2 沉降监测点埋设

（1）地表沉降监测。地表沉降观测点埋设应穿透地表结构层，将其埋设在较结实的地层中（通常深度不小于120cm）。先用钢筋混凝土工程水钻在地表钻孔，然后将制作好的监测标志（直径10～20m的钢筋）埋入，四周再用粗砂填实，同时设保护套及盖板。

（2）分层沉降监测。本工程采用JTM-H8800A型沉降磁环及配套分层沉降仪进行土体分层沉降。分层沉降仪所用传感器根据电磁感应原理设计，将磁感应沉降环预先通过钻孔方式埋入地下待测的各点位，当传感器通过磁感应环时，产生电磁感应信号送至地面仪表显示，同时发出声光报警。读取孔口标记点上对应钢尺的刻度数值，即为沉降环的深度。每次观测时用精密水准仪测出沉降管的管口高程，再测出沉降环到管口的深度，即可换算出沉降环的高程，与前期和首期的高程求差，即可得到相邻沉降量和累计沉降量。

3 珊瑚砂地基沉降特征分析

3.1 浅填区沉降特征分析

（1）分层沉降。选取跑道道肩外侧位置的分层沉降点FC2进行分析，该点位于碾压实验结束2017年2月23日开始监测，自上而下共埋设分层沉降环3个，FC2-1标高为-0.46555m，FC2-2标高为-2.45655m，FC2-3标高为-4.14505m，监测频率为碾压结束后前3天每天记录一次沉降量，后期每7天记录一次沉降量。地基施工完成后5个月内，各土层出现回弹现象;1号沉降环所在表层地基土在2017年7月23日至2017年9月23日期间出现较大幅度沉降，平均沉降速率0.5mm/d，至2017年12月16日地基土仍然不稳定，而后地基土沉降基本保持稳定，平均沉降速率0.04mm/d;2号及3号沉降环所在土层于2017年7月23日至2017年9月23日沉降基本保持稳定，平均沉降速率0.02mm/d左右，至2017年12月23日出现小幅沉降，沉降速率在0.1～0.15mm/d之间，而后2号及3号沉降环所在深层地基土沉降保持稳定。

（2）表层沉降。浅填区地基沉降监测点MJ5、MJ6、MJ7、MJ8、MJ9、MJ14表层沉降曲线。监测点MJ5与MJ7地基出现异常大沉降现象，总沉降量分别为7.49mm、17.87mm，MJ5沉降监测点所在地基碾压完成后出现了回弹现象，随后在一个月内地基表层发生较大幅度的沉降，平均沉降速率为0.37mm/d，从2017年9月9日开始地基沉降基本保持稳定，MJ7所在地基碾压完成沉降保持稳定，平均沉降速率為0.015mm/d，但在2017年8月31日至2017年10月5日，沉降量达15.06mm，平均沉降量达0.4mm/d，而后沉降逐渐趋于稳定;MJ6、MJ8、MJ9、MJ14沉降特征相似，地基碾压施工完成后沉降随即保持稳定，总沉降量分别为3.57mm、4.36mm、 4.49mm及3.9mm。

3.2 原有陆域沉降特征分析

（1）分层沉降。选取原有陆域区跑道道肩外侧位置的分层沉降点FC8进行分析，该点于碾压实验结束后2017年5月7日开始监测，自上而下共埋设分层沉降环3个：FC8-1， FC8-2及FC8-3，监测频率为碾压结束后前3天每天记录一次沉降量，后期每7天记录一次沉降量。地基施工完成后2个月内，各土层出现回弹现象;2号沉降环及3号沉降环所在表层地基土在2017年8月1日至2017年9月16日期间出现较大幅度沉降，平均沉降速率0.5mm/d，而后土基呈现持续沉降趋势，2017年9月23日至2017年12月16日沉降速率保持在0.33mm/d;由1号沉降环数据可知，沉降观测5个月后至2017年10月21日，浅层土层的沉降基本趋于稳定。

（2）表层沉降。原有陆域地基沉降监测点MJ0、MJ2、MJ3、MJ4表层沉降曲线。四个监测点的地基沉降特征基本相似，碾压施工完后出现少量回弹现象，而后持续沉降20天后保持稳定。MJ0、MJ2、MJ3及MJ4的总沉降量分别为15mm、4.38mm、6.31mm、16.77mm，MJ0及MJ4的沉降量较大，可能是由于其位于原有陆域地基与浅吹填地基交界处，受到工程建设和海洋水动力影响明显。

4 结语

（1）对于浅填区地基，施工完成后5个月内，分层沉降出现不稳定回弹现象，6个月后沉降趋于稳定，深层土基的沉降量比表层土基的沉降量要大，记录的表层沉降由于点位不同，珊瑚砂吹填厚度不同最终沉降量差异较大。

（2）对于原有陆域地基，地基施工完成后2个月内，各土层出现回弹现象，在监测期内较深层的土基沉降未表现出稳定，浅层土基在沉降监测5个月后开始区域稳定;地基各表层沉降监测点在施工完成1个月后基本稳定，原有陆域与吹填分界线的沉降监测点最终沉降量较大。

参考文献

[1] 李洋洋，方祥位，黄雪峰，等.珊瑚砂地基平板载荷模型试验研究[J].重庆理工大学学报，2017（10）：114-121.

[2] 兰恒星，赵晓霞，伍宇明，等.钙质岛礁沉降变形过程分析[J].中国海洋大学学报：自然科学版，2017.

[3] 王寶风，陈亮.某濒海珊瑚砂建筑地基沉降实例研究[J].工程质量，2016，34（8）：78-81.