某机场飞行区场道沉降监测及数据分析

方满胜 （芜湖宣城机场建设投资有限公司，安徽 芜湖 241000）

1 工程概况

某机场新建道面跑道1条，长2800m，宽45m；平行滑行道1条，长1485m，宽23m，平滑道与跑道中线间距为182.5m。新建3条垂直联络滑行道，其中端联络滑行道和西南垂直联络道道面宽23m，东北垂直联络道跑滑间道面宽18m，平滑与机坪间道面宽23m；沿飞行区围界内侧5m左右新建巡场路，路面宽3.5m，每隔400m左右设置错车道（图1）。

图1 道面及附属设施平面布局

场区属沿江丘陵平原区，地形起伏较大，总体西部高、中部东部低，沿线最低点位于沟塘底部，高程一般在5.5m左右，沿线最高点高程在30m左右。场区内大小水塘分布较多，附近较大的地表水体有尖家圩和草塘水库。尖家圩位于拟建场地北部，坝长约230m，平均水深约1.5m，最深达3m，水域面积约115000m2。草塘水库位于场区西侧，现坝长约120m，平均水深约2m，水域面积约24000m2。其余大小水塘水深均不足2m，以接受大气降水补给为主，地表水径流受地形、地貌控制明显。

施工分3个标段实施：1标段为飞行区场道西段，2标段为飞行区场道东段，3标段主要施工平滑道与机坪间道面。

2 场地工程地质条件

场地地基土层自上而下如下。

①-1层：淤泥，灰黑色，流塑，分布在沿线部分为水塘、水沟等水系，含腐殖质。厚度0.3～1.8m。

③层：粉质粘土（），灰黄、红褐色，硬塑～坚硬状，稍湿～干。厚度0.4～15.5m，层顶埋深0.2～7.8m，层顶高程-0.3～28.7m。

③-1层：粘土，灰黄、灰白色，硬塑～可硬状，稍湿～湿。厚度0.4～1.2m，层顶埋深4.0～8.5m，层顶高程3.0～9.6m。

③-2层：粉质粘土，灰黄、杂色，含圆砾，呈硬塑、密实状，稍湿。厚度0.4～1.2m，层顶埋深 3.5～9.2m，层顶高程4.8～6.6m。

④层：全风化泥质砂岩（J），棕红、灰白色，硬塑状，局部可塑，已风化成粘土状，局部夹有强风化碎块。厚度0.5～2.7m，层顶埋深4.0～12.5m，层顶高程-0.8～10.3m。

⑤层：强风化泥质砂岩（J），棕红、红褐色，岩芯呈碎块状、短柱状。厚度0.6～5.9m，层顶埋深4.6～13.6m，层顶高程-1.9～9.2m。

⑥层：中风化泥质砂岩（J），棕红、红褐色，块状构造，有节理裂隙。岩芯呈柱状，属软岩～极软岩，该层未揭穿。层顶埋深 6.5～15.5m，层顶高程 -1.9～9.2m。

⑦层：强风化角砾岩（J），青灰色、灰黄色，强风化。层顶埋深0.8～16.0m，层顶高程9.6～23.0m，揭露厚度0.7～10.8m，局部未揭穿。

⑧层：中风化角砾岩（J），青灰、灰褐、灰黄色，有节理裂隙，属较硬岩～较软岩。层顶埋深2.0～19.0m，层顶高程6.9～21.8m，该层未揭穿。

场地地下水埋藏深度在0.5～5.5m之间，为表层填土中的上层滞水；③层粉质粘土为弱透水层，地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型，为微承压水。地下水主要补给方式主要为大气降水和地下径流，排泄方式以蒸发和向临区径流排泄为主。

3 飞行区地基处理

3.1 主要工程地质问题

3.1.1 软土和沟塘

场区在地形起伏变化的沟谷溪流地带存在软土层和沟塘，软土层最大厚度约5m，软土层分布不稳定，厚度变化大，均匀性差，承载力很低，属高压缩性土。软土层和沟塘区域为场区内标高最低处，该区域的填方厚度约10m。沉降计算结果表明，填方区纵断面最大沉降量334.69mm，平均沉降量163.65mm，最大差异沉降0.31%，平均差异沉降0.09%。因此，需对软弱土层进行加固处理。

3.1.2 高填方填筑

拟建场区属沿江丘陵平原区，地形起伏较大，机场建设中土方工程量较大。填方场区的填筑质量如控制不好，将导致场区工后沉降量和填挖分界处沉降差过大，对上部道面结构强度产生不良影响。

3.2 地基处理设计

经综合分析采用换填法进行处理，该法工艺、设备简单，便于操作，施工速度快，场地适应性好，技术可靠性高，可用于浅层软土地基处理。

3.2.1 沟塘处理设计

道面影响区采用围堰筑坝与外界水系隔离；疏干沟塘内积水；用挖除法清除沟塘底部淤泥；铺筑山皮石垫层，在山皮石垫层顶面分层填筑素土至原地面高程。

3.2.2 软土处理设计

对于道面影响区范围内的①素填土、②粉质粘土采取全部挖除换填的处理方式，先挖除软弱土至②粉质粘土层底，再优先选用③粉质粘土、④层全风化砂岩和⑧中风化角砾岩作为填料进行回填，如采用取土区填料进行回填需考虑石灰改良处理。

3.2.3 土石方填筑要求

场内道面影响区选用挖方区内③层粉质粘土、④层全风化砂岩和⑧中风化角砾岩作为填料；③-1层粘土不能作为填料填筑；取土区土源不可用作道面影响区填料，但可用作土面区填料。

3.2.4 道床填筑设计

对道槽区范围的道床均进行石灰改良处理，其中挖方区采用超挖0.8m并进行石灰改良处理；石灰采用Ⅲ级以上的生石灰粉；石灰改良土的拌合方法采用场拌法。

3.2.5 填挖交接设计

在填挖交接处，采用台阶开挖进行处理，搭接范围不小于10m。为协调填挖交接面的变形，道槽范围台阶交接面的土基顶面以下3m范围内设置3层双向土工格栅，间距为1m，搭接范围10m。土工隔栅采用双向隔栅。

4 监测目的、内容及要求

4.1 监测目的

①监测高填方（填土厚度5m及以上）施工过程中及工后原地面和填筑体的沉降和差异沉降。

②监测高填方施工过程中填筑体内部不同深度土体的沉降变形过程。

③监测高填方边坡水平位移及填筑体的局部稳定性与整体稳定性。

④根据监测结果评价高填方区域原地基填筑体总沉降趋势，为填筑速率及道面铺设时间提供依据。

⑤根据监测结果分析高填方地基的变形性状及机理，为预测、判断本工程道面工后沉降及差异沉降提供依据。

根据《民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范》（MH5014-2002），结合工程实际水文地质条件，为满足机场施工期和运行期监测需要，为填筑施工进度控制、道面铺设时机提供可靠依据。

4.2 监测内容

4.2.1 原地面沉降

为了真实反映原地表在堆筑过程中的沉降发展变化过程，保证堆土体稳定，并较准确地预测工后沉降，应监测原地表沉降发展变化过程。

地表沉降标埋设在清除表层草皮土后的地面以下，深度在0.5～1.0m，沉降标由钢或钢筋混凝土底板、金属测杆和保护套管组成。底板尺寸不小于50cm×50cm，测杆直径为4cm。随着填土的增高，测杆和套管也相应接高，接高时其垂直偏差率不大于1.5%，接高后测杆及套管封盖的高度不超出土面50cm。接高后的测杆顶面应略高于套管，套管上口应加盖封住管口，以避免填料落入管内影响测杆的下沉自由度。测杆要垂直，用水准仪观测。

4.2.2 完成面沉降监测

在填筑完成后，对填筑体顶面进行沉降监测，以了解填筑体自身的工后沉降情况。布设范围为道槽区高填方段（填土厚度5m及以上），布设密度为每5000m2布置一点。并在原地表沉降数据异常测点附近及特殊处理区域（沟、湖、塘区域及换填软土区域等）增加监测点，兼顾标段交接区域、挖填方交接区域。

4.3 沉降监测要求

在仪器埋设稳定至填筑施工前监测2～3次，取得初始位置读数。

施工过程中，原地面沉降每填筑1m厚度或7d监测1次；施工结束后，原地面沉降和填筑体顶面（完成面）沉降监测，前60天10天1次；此后根据沉降稳定情况进行观测，按15天1次，观测时间持续一个雨季。

5 沉降监测数据整理及分析

5.1 原地面沉降

道槽区土石方填筑在2019年9月底前基本完成。各标段沉降量较大的监测点沉降与时间变化趋势曲线如图2，相关监测成果统计分析见表2。1标段累计沉降量最大142.20mm，最小11.13mm，填筑体完成后沉降速率均小于 0.1mm/d；2标段最大累计沉降量289.09mm，最大沉降速率0.74mm/d（均位于YD2-2监测点，为沟塘处高填方地段，填方厚度约9m）；3标段最大累计沉降量31.44mm，最大沉降速率0.04mm/d。

1标段位于挖方填方区，2标段位于沟塘高填方区，根据原地面沉降监测数据，工后原地面和填筑体的沉降和差异沉降未稳定，不宜立即实施水泥稳定碎石底基层，需继续进行沉降监测；3标段挖填方量不大，累计沉降量及沉降速率均较小，工后沉降趋于稳定，可先行实施水泥稳定碎石底基层。

图2 原地面沉降与时间变化趋势曲线图

监测点数量一览表 表1

原地面沉降监测成果统计分析表 表2

5.2 完成面沉降

完成面监测点布设原则：对道槽区高填方段（填土厚度5m及以上）加密监测点（布设密度为每5000m2布置1点），并在原地面沉降数据异常测点附近及特殊处理区域（沟、湖、塘区域及换填软土区域等）增加监测点，监测点布设兼顾标段交接区域、挖填方交接区域。

各标段完成面沉降量较大的监测点沉降与时间变化趋势曲线如图3，相关监测成果统计分析见表3。根据完成面沉降监测数据，道槽区土石方填筑基本完成约2个月后，工后沉降已趋于稳定。

6 结束语

对于软弱地基及高填方填筑体，应进行施工过程中及工后原地面和填筑体的沉降和差异沉降监测；填筑体完成后，应经过一定时间的沉降，以满足设计要求，确保飞行区地基处理及土石方工程质量。

关于沉降速率标准，本项目专门召开过地基处理及土石方工程专家研讨会，专家建议填筑体完成后的沉降速率连续7d不大于0.1mm/d；为保护已完成的道基，建议先行实施水泥稳定碎石底基层，同时做好表面排水工作。根据填筑体填料的性质，本项目填筑体渗透性很小，且设置了石灰土改良垫层，受雨季降雨影响较小，可以根据实际情况适当调整填筑体放置时间。