江都机场古河道深层地基处理设计方案.doc

江都机场古河道深层地基处理设计方案1.1 项目背景根据苏中江都民用机场跑道部分及气象站岩土工程勘察报告（江苏省地质工程勘察院，2010年5月），苏中江都机场飞行区地基内地层分布欠稳定，多发育软土，个别地层对工程沉降影响较大，需进行深层地基处理。为确定技术可行、经济合理的地基处理方法，于2010年7月1日召开了“苏中江都机场飞行区地基处理方案论证会”。与会专家经过认真讨论，一致认为堆载预压法工艺成熟，造价相对较低，处理深厚软弱地基比较彻底，对减少工后残余沉降的效果也较为理想，同时卸载后的堆载料可满足场区内大量填方需求。飞行区跑道对地基不均匀沉降的要求较高。位于古河道区域的跑道，若地基处理不完善，将在工程荷载作用下产生显著的差异变形，导致平整度下降，甚至形成局部凹陷、积水，进而影响飞机起降和滑行安全。因此，在科学选取措施类型、合理设计处理方案的前提下，有必要配合现场施工，对地基沉降、稳定和强度增长情况进行全程跟踪观测，并提供现场质量控制所需的关键技术参数，确实保障现场技术措施的实施效果。同时，跑道试验区的实施、监测与分析，可为整个飞行区后续的地基处理施工提供更为可靠的参考和借鉴，意义重大。1.2 国内外研究现状堆载预压根据具体要求分为等载预压和超载预压。预压荷载量根据使用要求的承载力及要求工期完成的沉降、土的性质决定，一般采用等载预压。当为了缩短堆载预压间，或为了进一步减少工后沉降量则采用超载预压的措施。软基土质较软，地基承载力较低，当采用堆载预压时，为了避免地基因生塑性变形而失稳，需要控制加载速度。分级加载进行预压要与地基土的强增长速度相适应，每级预压荷载不应超过前级荷载作用下地基强度增加后的许承载力。1925年美国工程师Moran提出砂井排水预压法，该法是在地基中打设砂井作为竖向排水体，以加快土体固结。经过70多年的工程实践，充分证明了砂井排水预压法是一种行之有效的软基加固方法，并在全世界被广泛应用。在砂井技术发展过程中，人们逐步认识到“细而密”型的砂井具有更好的排水固结效果，塑料排水板应运而生。作为排水预压法竖向排水体的塑料排水板是继Kjellman纸质排水板之后，由Weger首创的一种新型竖向排水材料，它由聚氯乙烯制成的透水芯带，外套无纺滤布制成。自1980年河海大学与南京塑料厂合作研制出了我国第一块塑料排水板，塑料排水板由于具有性能好、质量可靠、施工方便、工效高、工程费用低、排水板的打设对土的扰动小、可用轻型机具在超软土上施工等优点，在国内得到迅速推广，在高速公路、港口、机场跑道、原料堆场、铁路路堤、填海造陆等工程中得到广泛应用。应该说，排水预压法处理深层地基技术已经发展较为成熟。然而，工程的固结计算结果与实际测量结果时有较大差别。究其原因是目前各种计算方法都对实际情况作不同程度的简化处理，计算结果与实测值有一定的差距。因此，为确保地基处理效果，确定预压时间，对地基土的实时监测尤为必要。712 堆载试验段设计2.1 工程地质条件拟建场区隶属于长江冲积平原地貌单元。经人类长期生产、生活的改造，现状主要为农田。地势较平坦开阔，地面标高在3.7 4.5m。场区深度80m以内的地基土主要由粘性土、粉土组成。按其沉积时代、成因类型及其物理力学性质指标的异同性，可将勘察深度范围内岩土体划分为3个工程地质层。层为近期填土；层为第四纪全新世；层为第四纪一般沉积土。其中对本工程沉降影响较大的2为层粉质粘土夹粉土，需对该土层进行地基处理。该土层主要分布在跑道南段（P110断面附近）及站坪，其平面分布如图 2.11和图 2.12所示。跑道南段2-2剖面图如图 2.13所示。跑道及站坪天然地基土层的物理力学性质指标分别如表2- 1、表2- 2所示。图 2.11 跑道南段2层粉质粘土分布区域示意图图 2.12 站坪2层粉质粘土分布区域示意图图 2.13 跑道南段2-2剖面图表2- 1跑道天然地基土层主要物理力学指标层号地 层 名 称含水率土重度孔隙比压缩系数压缩模量垂直渗透系数水平渗透系数wea0.10.2Es0.10.2KvKh%kN/m3MPa-1MPacm/scm/s1粉土夹粉质粘土28.318.60.8250.267.541.60E-052.66E-052粉质粘土夹粉土35.117.91.0100.463.308.46E-061粉质粘土24.419.30.7290.257.212.50E-073.82E-072A粉土28.318.90.7940.209.905.03E-052粉质粘土28.118.80.8110.316.163粉质粘土24.319.40.7190.218.71表2- 2站坪天然地基土层主要物理力学指标层号地 层 名 称含水率土重度孔隙比压缩系数压缩模量渗透系数wea0.10.2Es0.10.2Kh%kN/m3MPa-1MPacm/s1粉土夹粉质粘土28.218.30.8510.228.533.0E-052A粉土29.718.40.8640.267.645.0E-042粉质粘土夹粉土34.218.00.9880.563.711.0E-051粘土24.219.20.7390.237.931.0E-071A粉土夹粉质粘土28.018.70.8020.238.175.0E-052粉质粘土26.318.70.7970.306.163.0E-063粉质粘土24.019.20.7330.247.382.0E-062.2 设计方案根据苏中江都民用机场飞行区工程初步设计，堆载预压法地基处理试验段主要技术参数设计主要包括以下几点：1)处理范围堆载预压的具体处理范围为跑道中南部2层分布厚度较大的区域和站坪部分区域，外侧处理边界为道肩边线。地基处理面积为：跑道16134m2和站坪53000m2。2)排水垫层排水垫层材料采用砂砾石或中粗砂，垫层厚度50cm，排水垫层要求有良好的渗透性，渗透系数不低于110-2cm/s，干密度应大于1.5g/cm3，含泥量不超过3%。3)塑料排水板塑料排水板采用C型，宽度10cm，厚度不小于4.5mm。塑料排水板入土深度穿透2层粉质粘土夹粉土层，并以现场实际情况为准。塑料排水板呈等边三角形平面布置，间距为1.5m。4)预压荷载堆载预压的预压荷载取90kPa,超载比120%。5)加载过程堆载高度共约5.0m(含排水垫层0.5m)，加载分两级进行：第一级在10天内加载2.5m(预压荷载45kPa)，持续预压10天；第二级在10天内加载2.5m(预压荷载45kPa)。6)预压时间和效果堆载预压时间共180天（含加载过程30天）。经过计算，堆载预压后，第2层粉质粘土夹粉土层的平均固结度为83%，完成固结沉降量为50cm。这里，沉降系数取1.1；并且考虑井阻和涂抹作用，系数取0.85。7)卸载标准加载全部完成后持续预压时间至少150天；堆载预压区处理深度范围内土体的平均固结度达到80%以上；沉降速率连续5天小于1mm/d。3 试验段监测方案3.1 监测项目的选取为全面监控堆载预压期间地基（特别是2土层）的变形和稳定，共选取6个项目进行观测，见表3- 1。具体观测内容及观测目的如下：表3- 1观测项目监测项目测点布设沉降地面沉降均布于整个预压区域，共18个分层沉降均布于整个预压区域，共4个水平位移深层土体水平位移布置于预压区域四周边缘，共4个应力孔隙水压力均布于整个预压区域，共4个其他地下水位均布于整个预压区域，共2个原位十字板剪切试验均布于整个预压区域，共4个孔隙水压力：监控堆载预压区域地基各层土体孔隙水压力的变化过程，掌握软土地基固结沉降的发展过程，为合理卸载时间的确定提供依据。地下水位：监控堆载预压区域地下水位的变化情况，掌握预压区静水压力变化情况，配合孔隙水压力，反映各土层沉降固结发展过程。地表沉降：反映堆载预压区域地表的沉降大小和发展规律，评价地基处理效果。分层沉降：观测地表以下不同深度处的沉降发展趋势，结合地表沉降观测结果，分析地表沉降主要来源的深度分布情况，反映各土层处理效果。原位十字板剪切试验：测试堆载预压前后土体剪切强度增长效果。深层土体水平位移：反映堆载预压期间预压区域周边深层土体水平方向位移的变化规律，掌握堆载预压对周边土体的影响，确保预压区地基的安全与稳定。3.2 元件布设方案3.2.1 跑道堆载试验段为全面反映堆载预压地基处理的效果，达到观测目的和目标，应按监测需要合理选取观测点。堆载预压区域如图 3.21所示。按照整体覆盖、重点突出的原则，于2土层集中区域（P110断面处）中间部位分别布设孔隙水压力、地下水位、分层沉降监测元件，由此测点为基础沿跑道方向均匀布设其余测点。于P110断面处布设一列沉降板，沿跑道方向每60m布设一列。具体布设方案如图 3.22所示。图 3.23所示为P110断面图。图 3.21 跑道堆载预压区示意图孔隙水压力：每60m设置一孔隙水压力监测点，考虑不同深度处的孔隙水压力累积和消散规律的差异，以及现场元件的存活率，每个监测点埋设两个孔隙水压力计，埋设深度10m、20m；地下水位：均布于预压区域，由于主要检测地下水位的高度，故不需考虑塑料排水板的入土深度，初步设计埋设深度5m，可根据现场水文资料再做调整；地表沉降：沿跑道方向间隔60m布设一列（共5列，最后两列间隔40m），垂直于跑到方向间隔12m布设一行（共4行）沉降板；分层沉降：每60m埋设一分层沉降管，埋设深度25m，根据监测点的土层分布，各沉降管每2-3米设置一沉降磁环；原位十字板剪切试验：预压前与预压后分别于14号测点选择不同位置（间隔1m）土体剪切强度，监测深度根据2土层深度确定；深层土体水平位移：于预压区域边缘处分别埋设测斜管，埋设深度25m。图 3.22 跑道堆载预压试验段元件布设平面图图 3.23 P110断面元件布设示意图3.2.2 站坪堆载试验段为全面反映堆载预压地基处理的效果，达到观测目的和目标，应按监测需要合理选取观测点。按照整体覆盖、重点突出的原则，于整个区域走向的近中间位置分别布设孔隙水压力、地下水位、分层沉降等监测元件。H88的断面处2层土较深，对此断面进行重点观测，沉降板布设较密。沉降板布设尽量均布在整个区域，同时P坐标、H坐标尽量取整。具体布设方案如图 3.24所示。图 3.25所示为I-I断面图，图 3.26所示为II-II断面图，图 3.27所示为III-III断面图。 图 3.24 站坪堆载试验段元件布设平面图图 3.25 I-I断面元件布设示意图 图 3.26 II-II断面元件布设示意图图 3.27 III-III断面元件布设示意图（1）孔隙水压力：设置9个孔隙水压力监测点，均布于预压区域。考虑2土层的深度不同，每个监测点埋设1个孔隙水压力计，均埋设于2土层中。埋设深度视2土层厚度埋设于中间位置；（2）地下水位：设置6个地下水位监测点，均布于预压区域。由于主要检测地下水位的高度，故不需考虑塑料排水板的入土深度，埋设深度5m，可根据现场水文资料再做调整；（3）地表沉降：沿H方向间隔40m，沿P方向间隔20m，埋设于地表砂垫层之下，总计55个地表沉降观测点。 （4）分层沉降：设置9个分层沉降监测点，均布于预压区域，埋设深度根据2土层深度确定（要求覆盖整个2层，与排水板深度相当），根据监测点的土层分布，每2-3米设置一个沉降磁环；（5） 深层土体水平位移：于预压区2层土分布较厚区域边缘处分别埋设测斜管，埋设深度25m。3.3 元件埋设于观测要求3.3.1 地表沉降 埋设沉降板时开挖的土坑必须进行整平压实，以防止沉降板发生倾斜后影响观测结果。 将沉降板放入土坑后，周围需用黄砂回填，并用水准尺校正使板面水平。在再用土回填并压实。 沉降板埋设完成后，应用水准仪连续数日进行观测，以确定初始高程。 堆载时应尽量保护沉降板。 使用地下水位计测量地下水位高度。 地面沉降观测按三等水准要求测量，并定期检查基点高程。 当天记录结果应当天整理，并做好工况记录。堆载预压前期60天：1次/2天。堆载预压后期120天：1次/5天，遇稳定和变形监测数据异常时，加大监测频率；检测周期：从堆载预压开始至预压结束。3.3.2 分层沉降 测点钻孔：钻孔直径为150mm，钻倾斜角小于1/100。钻孔至预定深度后应进行清孔，清孔后应立即进行埋设，防止塌孔。 下沉降管：下管前每隔2m箍一个感应磁环，注意磁环用草线绑扎，但不可绑得过紧，管与管接头处要对接良好，防止错动或断接，管底必须密封防水。 回填：当沉降管全部下完后，要及时进行粗沙回填，回填不可大量倾倒，防止孔口堵塞而孔内架空，造成磁环位置读数不稳定。 在填土期间观测土体深层位移时，导管应该露出填土作业面3050cm，并随填土高度增加，接出导管。每节接管长度按照每层填土高度确定。 分层沉降管埋深完毕后，待孔位基本稳定后，用水准仪测出管口高程，观测期间也必须定期测量管口高程，以便修正读数。 回填土回淤稳定后，进行第一次测量，记录下磁环的初始位置并及时测量孔口高程，一般连测数日到数据稳定后，即为初始读数。 沉降磁环测试时，对每一个磁环均应重复测试，同时做到同一人，同一仪器，同一个孔。 每次测量测点需要重复测两次，读数差不大于2mm，取其平均值记入观测记录表。 观测数据应及时整理。堆载预压前期60天：1次/2天。堆载预压后期120天：1次/5天，遇稳定和变形监测数据异常时，加大监测频率；检测周期：从堆载预压开始至预压结束。3.3.3 深层土体水平位移 钻孔要求：定位准确；倾斜度小于1度；钻孔直径与测斜管匹配(比测斜管略大，大约为150mm)。 检查测斜管：下管前必须对测斜管进行检查。对外观质量较差、受力后弯曲变形、老化、受损的不合格管子应予以报废。底部测斜管应用密封，以防泥浆进入。 下管：下管前计算好长度和节数，接头处打好自攻螺丝导孔，严格控制导向槽的方向，逐节连接下管。不可将测斜管压弯。 孔壁回填：可采用粗砂回填和自然塌落消除孔壁空隙。但粗砂回填时切忌太快，防止孔内架空，有条件可用长钢筋捣动，且间隔一定时间加砂，达到真正密实。 空口设置：测量测斜管顶端坐标和高程，安装保护盖，并做好标记。 将电缆一端插入测斜器内，拧紧螺帽以防漏水，电缆另一端则插入显示器内并拧紧螺帽、开电源，将功能开关置于电池位置，检查电源电压是否正常，正常后再将功能开关置于工作位置，将测斜管竖起并向正反两个方向倾斜，视显示器数字有否变化，倾角增大，数字亦增大，表示仪器正常。 当探头触及孔底时，应避免激烈的冲击，探头在孔底应停留5min，以便在孔内温度下稳定；每次测读时都应将电缆对准标志并拉紧以防读书不稳；将探头反转180度重复测量；应同一人同一仪器，同一个孔，且将电缆放置同一槽口位置观测。 观测应记录测斜器的方向，保证每次探头反转的方向一致，观测的数据应及时分析整理。堆载预压前期60天：1次/2天。堆载预压后期120天：1次/5天，遇稳定和变形监测数据异常时，加大监测频率；检测周期：从堆载预压开始至预压结束。3.3.4 孔隙水压力 在工地现场标定检测，确定孔隙水压力计埋设前的基本参数，确保性能良好。 备足直径2cm左右的干燥黄泥球，供封孔用。 根据埋设位置图，计算各测点电缆长度，并每隔10m左右在电缆上编写点号，记录各测点编号与其对应的孔压计出厂号和电缆线长度。 测头安装：将环形透水石洗净，煮沸3060分钟，放在清水中不得接触空气；将煮沸过的透水石在水中放进塑料袋内，再将其放入清水桶中，在水下依次安装大橡皮垫卷，透水石，小橡皮垫卷，锥体，拧紧各部件，安装完毕后的孔压计浸没在水中；测定埋设前的初始读数；在护管上部的两孔中，各接一根长度大于测点埋深的铁丝，用于提拉孔压计用。 根据测点位置图，钻机定位，孔深达测点以上2050cm左右为止。 钻孔完成后，应立即进行元件埋设，将钻杆接压具插入护管内，一人提拉护套上两根铅丝，电缆从护管槽口引出，孔压计和电缆连同钻杆与铅丝垂直同步放入钻孔内。 孔压计埋设完成后，用频率计检测频率变化是否正常，若发现异常，可利用铁丝将孔压计提起。 用泥球进行封孔，泥球投放不可太快，防止堵塞架空。使用振弦式频率仪进行测试。堆载预压前期60天：1次/2天。堆载预压后期120天：1次/5天，遇稳定和变形监测数据异常时，加大监测频率；检测周期：从堆载预压开始至预压结束。3.3.5 地下水位埋设过程中需保证管壁外过滤布完整，防止泥沙进入堵塞管孔，同时保证管内、外水流畅通。考虑地下长三角地区地下水位较高的特点，拟定地下水位管埋设深度为5m，应当足以满足检测要求。采用地下水位计测量地下水位至地下水位管管口的距离，采用水准测量观测地下水位管的高程，通过计算获得地下水位高度。堆载预压前期60天：1次/2天。堆载预压后期120天：1次/5天，遇稳定和变形监测数据异常时，加大监测频率；检测周期：从堆载预压开始至预压结束。3.3.6 原位十字板剪切试验 使用十字板剪切实验仪进行地基原位剪切试验，测试地基土剪切强。 利用套管钻进至测试深度以上35个套管直径处，清除套管内的土。 十字板应缓慢压至要求深度，并上提一导杆一段距离，以减少轴杆与土接触处的摩阻力。堆载预压前和预压结束后分别进行土体十字板剪切试验。4 工程实施与观测数据分析4.1 元件埋设与现场跟踪观测根据苏中江都民用机场飞行区工程地基处理工程初步设计文件和地基监测方案要求，我方于2010年9月中旬派相关人员进驻现场，进行监测断面的现场确定和相关监测元件的布设工作。 图 4.11 监测元件埋设 图 4.12 沉降板埋设及观测跑道地基处理试验段于2010年10月9日开始堆载，一级堆载于2010年10月24日完成，二级堆载于2010年12月20日完成。卸载于2011年5月15日6月10日完成。加载全部完成后持续预压时间约150天。站坪地基处理试验段于2010年12月8日开始堆载，12月28日完成一级堆载，2011年1月18日完成二级堆载。卸载于2011年5月20日7月5日完成。加载全部完成后持续预压时间约为120天。根据监测方案，分别于地基处理前后，2010年9月28日10月7日及2011年6月1617日对跑道试验段原地基进行十字板剪切强度检测。跑道地基处理试验段总计完成55次监测，站坪试验段共完成43次。 图 4.13 堆载预压前后原位十字板剪切试验4.2 跑道堆载试验段观测结果及分析4.2.1 地表沉降跑道堆载预压试验段地表沉降观测结果如图 4.21、图 4.22所示。最大沉降量为33cm，发生在P111+20断面，P110断面沉降量为28cm。各监测点位近期沉降速率如表 41所示。图 4.21 P108+20、P110断面堆载高度-沉降量-时间曲线各沉降板沉降发展趋势已较稳定。P108+20断面2号沉降板位置2土层厚度4.5m，排水板打设深度8m；4号沉降板位置2土层厚度8m，排水板打设深度11.5m，故4沉降板监测沉降量明显大于2号沉降板。P110断面5号沉降板在二级堆载过程中出现一定程度的倾斜，导致总沉降量较6号、8号沉降板大约2cm。图 4.22 P111+20、P113断面堆载高度-沉降量-时间曲线从图 4.22可以看出，各沉降板沉降发展趋势已较稳定，随着2土层厚度由北向南递减，各沉降板总沉降量亦逐渐减小。P113断面位于原沟塘位置，由于工期等多方面原因，原沟塘未严格按照设计要求处理，回填过程中出现弹簧现象，未进行充分压实，导致该断面各测点沉降量不甚均匀。表 41 2011年3月28日4月28日各监测点平均沉降速率沉降板编号245689平均沉降速率（mm/d）0.170.130.330.800.370.37沉降板编号101314161718平均沉降速率（mm/d）0.230.030.030.770.030.304.2.2 分层沉降跑道堆载预压试验段分层沉降测试结果如图4-34-6所示。图 4.23 1号点（P108+20断面中部）堆载高度-分层沉降-时间曲线由图 4.23可见，第一级堆载过程中，各土层沉降发展并不明显，随着二级堆载的进行，各土层沉降逐渐增大， 2011年3月初趋于稳定。地表以下18m范围内压缩变形量110mm，与地表沉降观测结果（2号沉降板）基本吻合；2土（主要分布范围4m10m）压缩变形量约38mm，占总变形量的35%。图 4.24 2号点（P110断面中部）堆载高度-分层沉降-时间曲线从图 4.24中可以看出，第一级堆载过程中，各土层沉降发展并不明显，随着二级堆载的进行，各土层沉降逐步发展，于2011年2月底趋于稳定。地表以下1m25m深度范围内压缩变形量215mm，与该点位地表沉降观测结果（6号沉降）基本吻合；2土层（主要分布范围4m21m）压缩变形量199mm，占总变形量的93%。图 4.25 3号点（P111+20断面中部）堆载高度-分层沉降-时间曲线3号分层沉降观测结果表明，各土层沉降发展于2011年2月底趋于稳定。地表以下3m19m深度范围内压缩变形量约140mm。由于磁环可能在埋设过程中损坏，9.1m及12.9m处磁环未能反应该深度土层实际沉降变形规律，所测沉降量较下部磁环沉降量小。图 4.26 4号点（P113断面中部）堆载高度-分层沉降-时间曲线由图 4.26可见，该测点位置各土层沉降发展于2011年2月中旬趋于稳定，主要沉降发生在8m深度范围内，8m、10m及12m深度处磁环沉降趋势已经比较一致，说明812m土层压缩变形量已经很小。4.2.3 深层土体水平位移跑道堆载试验段深层土体水平位移测试结果如图 4.27图 4.210所示。图 4.27 堆载区北侧深层土体水平位移曲线由图 4.27可见，深层土体水平位移主要发生在16m深度范围以内，于地表以下约5m深度范围内侧向变形量较大，5m以下随着深度的增加而逐渐减小。最大侧向变形达40mm。图 4.28 堆载区西侧（P110断面）深层土体水平位移取消试验区西侧测斜管位于P110断面处，水平位移达26mm，出现在地表以下约4m深度处，随着深度的增加，水平位移量逐渐减小，至大约9m深度处趋于0。由于较深层土体受上层填土产生的侧向压力影响甚微，排水板的打设缩短了堆载区范围内土体排水路径，且堆载产生的附加应力对深层土体影响较小，10m深度以下土体有发生向堆载区压缩的现象。图 4.29 堆载区东侧（P110断面）深层土体水平位移取消试验区东侧深层土体水平位移监测结果显示，最大侧移量达28mm，发生在地表以下3.5m深度处， 随着深度的增加，侧移量逐渐减小，至16m深度处趋近于0。图 4.210 堆载区南侧深层土体水平位移曲线试验区南侧水平位移监测结果显示，该点位水平位移量较小，主要原因是该点位天然地基土质条件较好，堆载产生的侧向压力对土层影响很小。4.2.4 孔隙水压力跑道堆载试验段孔隙水压力测试结果如图 4.211、图 4.212所示。图 4.211 10米深度孔隙水压力变化时程曲线图 4.212 20米深度孔隙水压力变化时程曲线由图 4.211、图 4.212可见，由于第一级堆载过程中，孔隙水压力有所上升，但增幅不大，主要原因是受天然地基1土层硬壳层效应影响，堆载产生的附加应力未达到其临界压力，故对下层土体影响较小；随着二级堆载的进行，孔隙水压力迅速上升，并在堆载结束达到峰值，然后随着时间的推移缓慢消散。到目前为止，孔隙水压力仍有进一步下降的趋势。4.2.5 地下水位 跑道堆载试验段地下水位测试结果如图 4.213所示。图 4.213 地下水位变化时程曲线从图 4.213可以看出，第一级堆载由于堆载高度有限，地下水位略有上升，第二级堆载则引起地下水位的迅速上升。堆载结束后，地下水位下降速度较快，一个月之内降至初始水平。由于天气原因，该地长期降水量较小，目前地下水位仍在进一步缓慢下降。4.2.6 原位十字板剪切试验地基处理前，原位十字板剪切试验结果如表 42所示，根据江苏省地质工程勘察院苏中江都民用机场跑道部分及气象站岩土工程勘察报告中原位十字板剪切试验结果如表 43所示。地基处理后，原位十字板剪切试验结果如表 44所示。表 42 跑道试验段十字板剪切测试结果 十字板剪切试验测试结果1号点2号点深度（m）cu（kpa）cu(kpa)St深度（m）cu（kpa）cu(kpa)St518.454.284.31546.411.723.96639.6110.863.64650.4113.633.69736.5812.752.87731.7816.521.92860.1228.512.11878.3218.244.29991.7629.383.1210102.7925.244.071153.8519.862.713号点1252.6218.352.87深度（m）cu（kpa）cu(kpa)St14.575.0428.452.64647.6514.833.211873.7532.762.25746.2317.052.71845.1715.42.934号点947.0815.193.09深度（m）cu（kpa）cu(kpa)st1043.8118.312.39585.9628.752.991161.623.842.586220.1352.544.1892层土原状土十字板剪切强度建议取值46.64kpa，重塑土十字板剪切强度取值15.73kpa，灵敏度2.96。表 43 跑道部分2土层十字板剪切试验结果C18C25深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St418.308.402.184.516.706.102.74518.607.302.555.522.209.802.27615.406.902.236.515.102.705.59718.005.003.607.515.103.005.03824.3011.202.178.516.602.107.90919.505.103.829.511.800.4029.501020.703.605.7511.517.401.4012.431323.502.808.3914.519.306.403.02C34CB27深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St615.400.9017.11417.303.405.09713.201.1012.00516.606.002.77828.4016.301.74623.708.902.66932.3014.702.20719.605.103.841049.4016.003.09816.606.302.6311.546.2020.702.23919.609.302.111318.206.302.891021.705.703.8114.526.4016.601.5911.520.005.004.001628.1019.601.431321.004.704.47苏中江都民用机场跑道部分及气象站岩土工程勘察报告中十字板剪切试验结果显示：2土层原状土十字板剪切强度建议取值22.06kpa，重塑土十字板剪切强度取值7.95kpa，灵敏度2.78，该土层为中等灵敏度。表 44 地基处理后跑道部分2土层十字板剪切试验结果1号点2号点深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St4.527.210.442.61553.2536.721.455.515.974.973.21616.734.23.986.512.93.633.55717.825.343.33817.335.273.29925.68.72.941134.4515.632.23号点1361.5401.54深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St1527.116.141.681758.437.71.554.522.312.231.825.515.095.122.944号点6.515.234.563.34深度(m)cu（kPa）cu(kPa)St7.520.856.643.148.525.246.643.8420794.22.21022.716.493.54.523484.32.784号孔十字板剪切试验过程中，阻力较大，根据地质勘察资料，估计4号孔位置2层夹的粉土较多，土质不均匀，所以十字板剪切试验成果偏大，故不参加2层统计。原状土十字板剪切强度建议取值27.2kpa，重塑土十字板剪切强度取值12.8kpa，灵敏度2.13，该土层为中等灵敏度。地基处理结束后，由于工期较短，加之天气影响，十字板现场试验时间仅有3天时间，因此，我方委托江苏省工程勘测研究院有限公司对地基处理后的2土层进行十字板剪切试验。由于所采用的测试仪器不同，地基处理前测试结果偏大。堆载预压前十字板剪切试验为带手摇把的仪器，堆载预压处理后为不带手摇把的仪器，如图 4.214所示。而地质勘察阶段十字板剪切试验所采用仪器与堆载预压后十字板剪切试验所采用的基本一致。就2土层物理性质而言，堆载预压前测试结果偏大。因此，此处采用江苏省地质工程勘察院苏中江都民用机场跑道部分及气象站岩土工程勘察报告中十字板剪切试验结果作为地基处理前2土层十字板剪切强度值。 图 4.214 堆载预压前后十字板试验仪器对比地基处理前后十字板剪切强度及灵敏度对比如表 45所示。表 45 地基处理前后十字板剪切试验结果对比项目cu（kPa）cu(kPa)St地基处理前22.067.952.78地基处理后27.212.82.13变化比例23.3%61.0%23.4%由表 45可以看出，地基处理后，原状土和重塑土十字板剪切强度均有明显增长，2土层灵敏度明显降低。其中原状土十字板剪切强度增长23.3%，重塑土十字板剪切强度增长61.0%，说明经过堆载预压处理，该土层强度增长，抵抗工程因素干扰能力明显增强。4.3 站坪堆载试验段观测结果及分析4.3.1 地表沉降站坪堆载试验段地表沉降测试结果如图 4.31图 4.33所示。最大沉降量为21cm，位于C14号沉降板处。各监测点位近期沉降速率如表 46所示图 4.31 A区堆载高度-沉降量-时间曲线由上图可见，A区各沉降板沉降趋势已经比较稳定。A9A12号沉降板位置2土层较厚（约8m），分布范围从2.6m10.6m，故这几个测点沉降量较大。A12号沉降板位置由于堆载完成时间较早（2010年12月20日），故沉降发展速度较其他点位早。图 4.32 B区堆载高度-沉降-时间曲线由于B区除B13号沉降板处2土层较厚外，其余点位2土层厚度均较薄，因此沉降量较小，沉降发展趋势于2011年2月开始趋于稳定。B13号沉降板位置沉降趋势于2011年4月中旬开始趋于稳定。图 4.33 C区堆载高度-沉降量-时间曲线由图 4.33可见，C区除C13、C14号沉降板外，其余各监测点沉降趋势于2011年4月初均已趋于稳定。C13、C14号沉降板位置2土层较厚（约7.5m），分布范围从2.8m10.3m。表 46 2011年5月9日5月29日各监测点平均沉降速率沉降板编号A7A8A9A10A11A12*A17A18B3平均沉降速率（mm/d）0.150.000.150.200.000.000.100.050.10沉降板编号B5B8B9B10B11B12B13C1*C4*平均沉降速率（mm/d）0.250.050.250.100.000.100.150.100.00沉降板编号C6C8C10C11C12C13C14C16C18*平均沉降速率（mm/d）0.100.700.500.450.350.600.500.200.40带“*”点位为5月9日5月18日平均沉降速率。4.3.2 分层沉降站坪堆载试验段分层沉降测试结果如图 4.34图 4.39所示。图 4.34 1号点堆载高度-分层沉降-时间曲线由图 4.34可以看出，由于1号分层沉降测点位置2土层分布厚度较薄，地表以下1m8m深度范围内土层压缩量较小，约为25mm。图 4.35 2号点堆载高度-分层沉降-时间曲线由图 4.35可以看出，2号分层沉降测点土层沉降主要发生在地表以下10m深度范围内，土层压缩总量约120mm。沉降趋势于2011年2月下旬已趋于稳定。图 4.36 5号点堆载高度-分层沉降-时间曲线5号点分层沉降测试结果显示，地基沉降量主要发生在地表以下9m深度范围内，土层压缩量达40mm，沉降主要贡献土层为1和2层分别占约50%。图 4.37 7号点堆载高度-分层沉降-时间曲线7号分层沉降测试结果显示，地表以下2m8m深度范围内，土层压缩总量很小。沉降趋势于2011年2月中旬已趋于稳定。图 4.38 8号点堆载高度-分层沉降-时间曲线8号点分层沉降测试结果显示，地基沉降量主要发生在地表以下6.5m深度范围内，土层压缩量约30mm，沉降主要贡献土层为1层，占总压缩量比例约70%。图 4.39 9号点堆载高度-分层沉降-时间曲线9号点分层沉降测试结果显示，地基沉降量主要发生在地表以下8m深度范围内，土层压缩量约70mm，沉降主要贡献土层为2层，占总压缩量比例约为90%。4.3.3 深层土体水平位移站坪堆载试验段深层土体水平位移测试结果如图 4.310图 4.311所示。图 4.310 堆载区西南角（西侧）深层土体水平位移曲线从图 4.310可以看出，堆载区西南角（西侧）深层土体水平位移主要发生在15m深度范围以内，于地表以下约6m深度范围内侧向变形量较大，6m以下随着深度的增加而逐渐减小。最大侧向变形达12mm，说明由于堆载而引起的侧向位移很小，原地基处于非常稳定的状态。图 4.310 堆载区西侧（近航站楼处）深层土体水平位移曲线由上图可见，堆载区西侧发生较为明显的侧向位移，且集中在上部区域，随着深度的增加，侧向位移量逐渐减小，在12m深度左右趋近于0。主要原因是该测点紧邻航站楼，受航站楼开挖基坑的影响。随着航站楼基坑的回填，侧向位移量逐渐缓和，并于2011年4月初趋于稳定。图 4.311 堆载区北侧深层土体水平位移曲线由图 4.311可见，堆载区北侧侧向位移量很小，最大侧向位移为8mm，发生在地表以下2m深度处，随着深度的增加，侧向位移量逐渐减小，在14m深度处趋于稳定。由于该测点2土层分布厚度较薄，天然地基地质条件良好，堆载对地基稳定性影响甚微。4.3.4 孔隙水压力站坪试验段孔隙水压力监测结果如图 4.312所示。图 4.312 孔隙水压力变换时程曲线由上图可见，随着堆载的进行,孔隙水压力迅速上升，并在堆载结束达到峰值，然后随着时间的推移缓慢消散。到目前为止，孔隙水压力已消散至初始水平，并有进一步下降的趋势。4.3.5 地下水位站坪试验段地下水位监测结果如图 4.313所示。图 4.313 地下水位变化时程曲线从图 4.313可以看出，第一级堆载由于堆载高度有限，地下水位略有上升，第二级堆载则引起地下水位的迅速上升。堆载结束后，地下水位下降速度较快。到目前为止，地下水位已降至堆载之前的水平，并进一步缓慢下降。5 预压期控制本节以苏中江都民用机场跑道部分及气象站岩土工程勘察报告(20100308)及苏中江都民用机场飞行区工程初步设计(S1048)为计算依据，对苏中江都机场跑道堆载预压试验段进行地基沉降计算，工程荷载按跑道正常运用期间计，取41.6kPa；堆载预压采用120%超载比，按90kPa计。5.1 跑道堆载试验段5.1.1 地基沉降计算主固结沉降采用分层总和法计算。 (1)式中，总沉降量；各分层沉降量；各分层层厚；对应于第分层土上下层面自重应力值的平均值从土的压缩曲线上得到的孔隙比；对应于第分层土自重应力平均值与上下层面附加应力平均值之和从土的压缩曲线上得到的孔隙比；分层层数。总沉降宜采用沉降系数与主固结沉降计算： (2)沉降系数为经验系数，与地基条件、荷载强度、加荷速率等因素有关，其范围值为1.11.7，应根据现场沉降观测资料确定，也可采用下面的经验公式估算： (3)式中:地基处理类型系数, 地基用塑料排水板处理时取0.951.1，用粉体搅拌桩处理时取0.85,一般预压时取0.90；路基中心高度（m）；填料重度（kN/m3）；填土速率修正系数,填土速率在0.02m0.07m/d之间时，取0.025；地质因素修正系数，满足软土层不排水抗剪强度小于25 kPa、软土层的厚度大于5m、硬壳层厚度小于2.5m三个条件时，=0，其它情况下可取=-0.1。计算得经计算得在41.6kPa正常工程荷载条件下各个断面及堆载预压区域外地质勘探J34孔断面中心点处总沉降量如表 51表 55所示。表 51 P108+20断面沉降计算结果1-P108+20断面土层编号重度(kN/m3)土层厚度(m)自重应力(kPa)附加应力(kPa)P2ie