畢節機場高填方土基沉降觀測分析

肖 兵

(山西機械化建設集團，山西太原 030009)

根據MH 5014-2002民用機場飛行區土(石)方與道面基礎施工技術規范規定:填筑高度10 m及以上時，應埋設沉降觀測點，定期觀測沉降。填筑高度20 m以上時屬高填方，除了滿足土基密實度要求外，還應滿足設計沉降要求。機場作為航空事業的載體，正隨著國民經濟的發展和社會全面進步而迅速發展。目前，我國在西南山區在建和擬建的機場就有數十個。這些機場的共同特點是:建在荒山荒坡區、地形地貌復雜、均涉及到高填方、建設時間短，計劃內投資少。各機場地質條件不同，填料不同，怎樣采取合適的填筑方法，填筑材料，壓實方法，觀測方法等，即如何處理好機場建設中大面積、高填方的施工，使高填方滿足機場建設地基、填筑體穩定、變形、強度的要求，這是山區機場“開山填溝”處理中，迫切需要解決的一項課題。貴州畢節機場地基有大面積的黃土，均處于漏斗內的高填方地段，為保證工作質量，通過高填方土基施工完成后的沉降觀測分析，力求找出原地基和填筑體的沉降規律，為減少或消除原地基和填筑體沉降引起的質量病害和指導土基施工提供依據。

土基完成后道面施工前，沉降必須達到收斂狀態。為了更好地了解和掌握土基沉降的原因、搞清楚原地基土質情況、土基填筑材料、填筑高度與沉降的關系，為道面何時開始施工提供依據，檢測單位根據機場建設指揮部的要求，在機場施工過程中選取了若干點分別對填筑材料本身和原地基進行沉降觀察研究。下面就選擇該機場兩個最高最大填方的漏斗(LD04，LD06)進行沉降觀測分析。

LD04，LD06地形地貌情況:LD04，LD06所處位置為漏斗，是碟狀的封閉洼地，是巖溶區的特征性形態之一。其實質為一大坑，無排水出口，在地基處理、填筑體填筑時如遇下雨時水無法排出，對地基處理效果極為不利。LD04填方量為48萬m3，LD06填方量為35萬m3。針對道槽區的兩個大漏斗，每個漏斗分別選取3個點進行沉降觀測，其中2個為表層點，1個為深層點。點位布置情況詳見表1。

表1 跑道填方區表面、深層沉降觀測設置布點情況

高填土沉降試驗包括兩個方面內容:1)觀察高填土土基的自身沉降。2)觀察高填土土基基底在土基填土重力等作用下的沉降。

1 深層垂直監測點

地基檢測合格后，第一層填筑施工過程中開始進行沉降板埋設，底板尺寸為0.8 m×0.8 m，厚度不小于6 mm。測桿采用φ80 mm×5 mm鍍鋅鐵管。保護管采用φ120 mm×5 mm鍍鋅鐵管，每測桿長度分別與每填筑層厚相匹配，測桿與保護管同步連接，均采用絲扣接頭連接，每次連接后保護管口略高于測桿頂面(約15 cm)，并在保護管口加蓋以保護測桿，接標至填筑體頂面后，測桿應高出填筑體頂面0.5 m。埋設過程與施工單位相協調，根據施工周期及每施工層厚，確定每次接標長度。

為保護沉降標桿，應采取反開挖方式接標，即在每施工層施工完成，下層回填后接上層標桿，確保沉降標桿位于壓實施工層底面以下，并且在施工過程中設置沉降標桿位置標志。

2 監測方法

沉降觀測分為兩部分:沉降監測水準控制網的初測和定期復測，沉降標監測。其中控制網達到二等，沉降監測網達到三等。

考慮到垂直位移基準網中各高程控制點的穩定性，平均每月對控制網進行定期復測一次，直至觀測結束。

3 儀器

采用Zeiss DINI 12數字水準儀按國家二等水準進行觀測，該儀器為德國制造，其標稱精度為:中誤差±0.3 mm/km，儀器的標稱精度可以滿足國家一等水準測量所需儀器等級。

4 觀測周期

本次觀測擬定的觀測周期見表2。

表2 畢節機場擬定觀測周期表

實際觀測過程中由于施工及天氣等原因，導致觀測周期進行了部分調整。

5 觀測要求

每次設置及觀察要有具體負責人員到現場安排進行;在沉降觀測點附近設置便于長期觀察的水準點，并嚴格控制其水準高程;有關觀察的設備、儀器在每次觀察時要進行校核檢查，以確保每次檢查數據的準確性;每個觀測點的每次觀察要統一由專人負責收集、整理，記錄要準確、詳細。

6 地基處理、填筑體施工情況

LD06從2011年5月23日開始施工至6月中旬結束，現場開挖漏斗探坑表明其填充物厚度大于9.2 m，填充物為粉質粘土。LD04從2011年5月26日開始施工至7月中旬結束，現場開挖漏斗探坑表明其填充物厚度大于9 m，填充物為粉質粘土。

道槽區漏斗原地基處理方案:4 000 kN·m能級強夯，夯點間距4 m，正方形布置，兩遍點夯，每遍擊數7擊～10擊，按最后兩擊沉降量小于5 cm作為停錘標準，石料墊層厚度2 m。兩漏斗上部填筑體高度為30 m左右，填筑共計7層，每層虛鋪4.5 m(每層分四次填筑，一次填筑厚度為1.1 m)，每層填完后用3 000 kN·m強夯處理，擊數7擊～10擊，按最后兩擊沉降量小于5 cm作為停錘標準。每層強夯完后均進行固體體積率檢測，檢測合格后才能進行下一層填筑。施工時間為6月15日～11月10日。

7 觀測數據分析和結論

觀測各監測點數據的閉合限差，最大點位誤差均滿足規范規定的精度要求，測量成果準確。本工程場地填筑體沉降量較小，目前填筑體已呈穩定狀態。填筑體沉降量大小與填方高度有關，填筑體密實穩定。目前沉降發生主要原因為漏斗底部較厚的粉質粘土層在上部填土荷載和雨水滲透共同作用下發生的，并且根據已有沉降變形的總量、速率及趨勢，估計后期還會有持續的工后沉降。本工程場地剩余沉降量很小，最大點為B02號點，剩余沉降量為75.49 mm。本工程場地中，LD4及LD6區域存在差異性沉降問題，建議在該位置加強上部結構進行調節。

綜上，本觀測場地總體沉降量較小，沉降量大小與地質條件和填方高度(即地基單位面積受力)有關，地質條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越大。土基沉降主要由原地基土受附加荷載作用產生固結變形引起，填筑體密實穩定，各監測點目前均呈現沉降收斂趨勢(見表3～表5)。

表3 畢節機場LD04，LD06累計沉降量成果統計表 mm

表4 畢節機場LD04，LD06沉降速率匯總表 mm

表5 畢節機場LD04，LD06沉降預測分析表 mm

土基填筑結束后，雖然地基所受填土產生的土壓力趨于穩定，但由于多種因素(施工、降雨因素等)影響并通過實際觀測資料證明，填筑體在竣工后還不能立刻穩定下來，需要經過約十個月至一年時間，才能使填筑體逐漸趨于穩定。但土基不會完全穩定下來，還會發生很緩慢的沉降。

通過觀測12，13期數據可知，當時數據已呈收斂狀態，馬上就可收斂。但是，緊接著下了幾場大雨，由于受雨水滲透填筑體沉降加速，中間斷斷續續的降雨加大了沉降量。為確保土基本身不發生壓縮沉降，土基施工時，宜選擇石料或土石混合料作為土基填料。填料要分層進行，強夯夯實時一定要采取雙控，既保證夯擊數，又要保證最后兩擊沉降量滿足平均小于5 cm。

土基沉降一般在土基完成后十個月至一年才能逐漸趨于穩定。因此為減少或消除地基沉降引起的質量隱患，在道面組織施工時要充分考慮地基持續沉降而帶來的質量病害。