師登宇 蔣恒

摘 要：珊瑚砂具有不同于普通硅砂的工程力學(xué)特性，馬爾代夫維拉納國際機場改擴建工程需要研究珊瑚砂地基的沉降變形特征，通過在淺吹填區(qū)與原有陸域區(qū)地基布置分層沉降與表層沉降監(jiān)測點，進行珊瑚砂地基沉降變形特性研究。結(jié)果表明：珊瑚砂地基在壓實施工完成后5個月內(nèi)會出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，而后持續(xù)沉降1至3個月區(qū)域穩(wěn)定，且由珊瑚砂地基吹填厚度對最終沉降量影響較大，原有陸域在壓實施工完成1個月內(nèi)地基沉降可達穩(wěn)定狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：珊瑚砂;地基;沉降;變形特征

中圖分類號：TU433 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0135-02

0 引言

隨著各國紛紛在鈣質(zhì)島礁上進行工程建設(shè)，工程沉降及地表變形研究已引起越來越多工程研究人注意。鈣質(zhì)島礁主要由珊瑚砂堆積形成，珊瑚砂瑚礁、死亡的珊瑚和貝殼等被海水沖擊破碎后的碎屑物，而珊瑚礁和死珊瑚的礦物成分主要為文石和高鎂方解石，化學(xué)成分主要為碳酸鈣，其具有顆粒形狀不規(guī)則、易破碎、高內(nèi)摩擦角、高孔隙比等特性。

目前在鈣質(zhì)砂作為地基填筑的沉降特征方面已取得一定研究進展，李洋洋等[1]認為珊瑚砂地基的沉降量隨密實度增大而減小，并對比采用經(jīng)驗公式對珊瑚砂地基預(yù)測沉降與實際沉降發(fā)現(xiàn)，實際沉降量為經(jīng)驗公式計算值的50%～67%;蘭恒星等[2]利用永久散射體干涉測量技術(shù)，對我國典型鈣質(zhì)島礁的沉降變形過程進行準(zhǔn)確反演，并進行數(shù)值模擬分析，結(jié)果表明鈣質(zhì)島礁的沉降變形存在明顯的時空分異特征，島礁邊緣沉降速率略大于其內(nèi)部沉降速率，與其他吹填材料的區(qū)域相比，質(zhì)島礁沉降速率偏小，但鈣質(zhì)島礁未來的沉降變形仍然存在一定的不確定性;王寶風(fēng)等[3]通過地質(zhì)勘察分析、沉降監(jiān)測、結(jié)構(gòu)驗算等詳細的實例分析認為，珊瑚砂易擾動的地質(zhì)特性可能對上部建筑構(gòu)成長期的沉降影響。

1 工程概況

維拉納國際機場是馬爾代夫最重要的國際機場，位于北馬累環(huán)礁瑚湖爾島，年旅客量吞吐量約230萬人次。隨著馬爾代夫旅游資源深度開發(fā)及經(jīng)濟發(fā)展，未來幾年客流量將大幅增加，馬爾代夫機場公司開展該機場的改擴建工程。新擴建場地采用珊瑚砂作為地基填筑料吹填后，對跑道、滑行道、停機坪等區(qū)域地基進行承載力檢測，現(xiàn)場檢測得出反應(yīng)模量及CBR不能滿足規(guī)范要求，屬于軟弱地基。為提高軟弱地基承載力，本工程采用局部換填+表層碾壓處理方式進行地基加固，并在軟基處理前后及施工期間對地基重要部位實施沉降監(jiān)測工作用以評定施工期間工程的安全性及施工對周邊環(huán)境的影響，并對可能發(fā)生危及環(huán)境安全的隱患或事故提供及時、準(zhǔn)確的預(yù)報，以便采取有效措施，避免事故發(fā)生。

2 沉降監(jiān)測方案

2.1 沉降監(jiān)測點布置

沉降監(jiān)測主要包括改擴建工程內(nèi)地表沉降監(jiān)測及分層監(jiān)測沉降監(jiān)測。地表沉降監(jiān)測是指當(dāng)填筑體填筑至設(shè)計高程時，測量填筑體的總沉降量，目的是監(jiān)測土石方完后，道槽區(qū)不同填筑體厚度的沉降及差異沉降情況，為確定道面鋪設(shè)時間提供靠依據(jù)。分層沉降主要目的是監(jiān)測填筑體內(nèi)部在施工過程中和施工完成后不同部位、不同時間、不同深度出填筑體的沉降特性。

根據(jù)原有陸域及淺吹填區(qū)地層情況不同，對不同區(qū)域地基采用不同的監(jiān)測頻率，每個區(qū)域在特征位置布置若干個沉降點，監(jiān)測頻率統(tǒng)計如表1。

2.2 沉降監(jiān)測點埋設(shè)

（1）地表沉降監(jiān)測。地表沉降觀測點埋設(shè)應(yīng)穿透地表結(jié)構(gòu)層，將其埋設(shè)在較結(jié)實的地層中（通常深度不小于120cm）。先用鋼筋混凝土工程水鉆在地表鉆孔，然后將制作好的監(jiān)測標(biāo)志（直徑10～20m的鋼筋）埋入，四周再用粗砂填實，同時設(shè)保護套及蓋板。

（2）分層沉降監(jiān)測。本工程采用JTM-H8800A型沉降磁環(huán)及配套分層沉降儀進行土體分層沉降。分層沉降儀所用傳感器根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計，將磁感應(yīng)沉降環(huán)預(yù)先通過鉆孔方式埋入地下待測的各點位，當(dāng)傳感器通過磁感應(yīng)環(huán)時，產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號送至地面儀表顯示，同時發(fā)出聲光報警。讀取孔口標(biāo)記點上對應(yīng)鋼尺的刻度數(shù)值，即為沉降環(huán)的深度。每次觀測時用精密水準(zhǔn)儀測出沉降管的管口高程，再測出沉降環(huán)到管口的深度，即可換算出沉降環(huán)的高程，與前期和首期的高程求差，即可得到相鄰沉降量和累計沉降量。

3 珊瑚砂地基沉降特征分析

3.1 淺填區(qū)沉降特征分析

（1）分層沉降。選取跑道道肩外側(cè)位置的分層沉降點FC2進行分析，該點位于碾壓實驗結(jié)束2017年2月23日開始監(jiān)測，自上而下共埋設(shè)分層沉降環(huán)3個，F(xiàn)C2-1標(biāo)高為-0.46555m，F(xiàn)C2-2標(biāo)高為-2.45655m，F(xiàn)C2-3標(biāo)高為-4.14505m，監(jiān)測頻率為碾壓結(jié)束后前3天每天記錄一次沉降量，后期每7天記錄一次沉降量。地基施工完成后5個月內(nèi)，各土層出現(xiàn)回彈現(xiàn)象;1號沉降環(huán)所在表層地基土在2017年7月23日至2017年9月23日期間出現(xiàn)較大幅度沉降，平均沉降速率0.5mm/d，至2017年12月16日地基土仍然不穩(wěn)定，而后地基土沉降基本保持穩(wěn)定，平均沉降速率0.04mm/d;2號及3號沉降環(huán)所在土層于2017年7月23日至2017年9月23日沉降基本保持穩(wěn)定，平均沉降速率0.02mm/d左右，至2017年12月23日出現(xiàn)小幅沉降，沉降速率在0.1～0.15mm/d之間，而后2號及3號沉降環(huán)所在深層地基土沉降保持穩(wěn)定。

（2）表層沉降。淺填區(qū)地基沉降監(jiān)測點MJ5、MJ6、MJ7、MJ8、MJ9、MJ14表層沉降曲線。監(jiān)測點MJ5與MJ7地基出現(xiàn)異常大沉降現(xiàn)象，總沉降量分別為7.49mm、17.87mm，MJ5沉降監(jiān)測點所在地基碾壓完成后出現(xiàn)了回彈現(xiàn)象，隨后在一個月內(nèi)地基表層發(fā)生較大幅度的沉降，平均沉降速率為0.37mm/d，從2017年9月9日開始地基沉降基本保持穩(wěn)定，MJ7所在地基碾壓完成沉降保持穩(wěn)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，沉降量達15.06mm，平均沉降量達0.4mm/d，而后沉降逐漸趨于穩(wěn)定;MJ6、MJ8、MJ9、MJ14沉降特征相似，地基碾壓施工完成后沉降隨即保持穩(wěn)定，總沉降量分別為3.57mm、4.36mm、 4.49mm及3.9mm。

3.2 原有陸域沉降特征分析

（1）分層沉降。選取原有陸域區(qū)跑道道肩外側(cè)位置的分層沉降點FC8進行分析，該點于碾壓實驗結(jié)束后2017年5月7日開始監(jiān)測，自上而下共埋設(shè)分層沉降環(huán)3個：FC8-1， FC8-2及FC8-3，監(jiān)測頻率為碾壓結(jié)束后前3天每天記錄一次沉降量，后期每7天記錄一次沉降量。地基施工完成后2個月內(nèi)，各土層出現(xiàn)回彈現(xiàn)象;2號沉降環(huán)及3號沉降環(huán)所在表層地基土在2017年8月1日至2017年9月16日期間出現(xiàn)較大幅度沉降，平均沉降速率0.5mm/d，而后土基呈現(xiàn)持續(xù)沉降趨勢，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號沉降環(huán)數(shù)據(jù)可知，沉降觀測5個月后至2017年10月21日，淺層土層的沉降基本趨于穩(wěn)定。

（2）表層沉降。原有陸域地基沉降監(jiān)測點MJ0、MJ2、MJ3、MJ4表層沉降曲線。四個監(jiān)測點的地基沉降特征基本相似，碾壓施工完后出現(xiàn)少量回彈現(xiàn)象，而后持續(xù)沉降20天后保持穩(wěn)定。MJ0、MJ2、MJ3及MJ4的總沉降量分別為15mm、4.38mm、6.31mm、16.77mm，MJ0及MJ4的沉降量較大，可能是由于其位于原有陸域地基與淺吹填地基交界處，受到工程建設(shè)和海洋水動力影響明顯。

4 結(jié)語

（1）對于淺填區(qū)地基，施工完成后5個月內(nèi)，分層沉降出現(xiàn)不穩(wěn)定回彈現(xiàn)象，6個月后沉降趨于穩(wěn)定，深層土基的沉降量比表層土基的沉降量要大，記錄的表層沉降由于點位不同，珊瑚砂吹填厚度不同最終沉降量差異較大。

（2）對于原有陸域地基，地基施工完成后2個月內(nèi)，各土層出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，在監(jiān)測期內(nèi)較深層的土基沉降未表現(xiàn)出穩(wěn)定，淺層土基在沉降監(jiān)測5個月后開始區(qū)域穩(wěn)定;地基各表層沉降監(jiān)測點在施工完成1個月后基本穩(wěn)定，原有陸域與吹填分界線的沉降監(jiān)測點最終沉降量較大。

參考文獻

[1] 李洋洋，方祥位，黃雪峰，等.珊瑚砂地基平板載荷模型試驗研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報，2017（10）：114-121.

[2] 蘭恒星，趙曉霞，伍宇明，等.鈣質(zhì)島礁沉降變形過程分析[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2017.

[3] 王寶風(fēng)，陳亮.某瀕海珊瑚砂建筑地基沉降實例研究[J].工程質(zhì)量，2016，34（8）：78-81.