[发明专利]一种人工填筑岛礁机场跑道结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种人工填筑岛礁机场跑道结构及其施工方法，该道面结构由上而下依次设置为磨耗层、土工格室固化层、土工格室珊瑚砂褥垫层和长短桩复合地基层；所述土工格室固化层为在土木格室内填充可固化水泥珊瑚砂构成；所述土工格室珊瑚砂褥垫层为土工格室内填充吹填珊瑚砂构成；可固化水泥珊瑚砂是以珊瑚砂吹填土为材料、固化剂普通硅酸盐水泥和水，经过机械搅拌形成具有一定流动性的流态可固化拌合物。与人工岛礁传统跑道建设技术相比较，利用本发明建造的机场跑道具有工后沉降及差异沉降小、施工造价低、工期短、道面不开裂、服役寿命长、抗爆毁能力强等优点。

技术领域

本发明属于铺装领域，具体为一种人工填筑岛礁机场跑道结构及其施工方法。

背景技术

在岛礁上建设机场，工作体量巨大、保障要求高、维修比较困难。特殊的海洋环境背 景和强烈的人工活动影响下，珊瑚岛礁面临着更为复杂和难以预测的地表沉降和变形问题。

以美济岛为例，该岛礁位于我国南沙群岛中东部海域，由珊瑚生长发育形成，为典型的钙质岛礁。该岛礁于2015年完成陆域吹填工程，礁坪吹填材料主要为珊瑚砂。该岛礁机场工程的建成时间为2016年上半年，7月各项指标均通过校验，可以起降民航客机。 通过对卫星监测结果给出的美济岛新建机场2016年8月岛2017年2月共199天的沉降数据进行分析，得出吹填陆域沉降变形表现出明显的空间差异性，边缘处的沉降量和沉降速率均明显大于原始礁盘中心处，内侧（泄湖侧）边缘（外侧没有有效数据）最大沉降速率达30mm/a以上，该沉降速率约为原始礁盘中心处沉降速率的2倍，是尼斯国际机场沉降速率最大值的3倍，香港国际机场沉降速率最大值的2倍。沉降过程曲线显示，沉降随时间近似线性发展，尚无收敛迹象。岛礁机场的沉降变形主要与基底地势及地质条件、吹填厚度、工程扰动等因素有关，美济岛机场由于基础填料珊瑚砂可压缩性强，沉降速率偏大，且表现出明显的差异沉降特征。

我国南海岛礁机场地处热带，跑道多为刚性混凝土道面，与沥青道面相比其刚度大、强度高、荷载扩散能力强、耐久性好，但对地基的不均匀沉降适应能力较差，损坏发展迅速，且维修困难，费用高昂。

随着航空业的发展，飞机荷载不断增大，飞机起落架构型向多轴多轮发展。例如A380-800 飞机，主起落架由两侧起落架和中起落架组成共同承受最大起飞重量 560 吨，最大降落质量386吨，主起落架的轮子数目共 20 个，由两个双轮三轴小车和两个双轮双轴小车组成。当多轮起落架通过道面结构某一点时，相距一定距离的轮与轮在道面某一深度处会产生应力的干涉和叠加，动载影响深度可超过10 m，导致基层的永久变形难以预测。飞机动载下差异沉降的控制本质上可归结为跑道下地基土允许累积塑性变形的控制，使飞机起降动载下地基长期累计变形处于塑性安定状态。

珊瑚砂是一种富含碳酸钙的海洋沉积物，由于其特殊的生物成因和海洋沉积环境，形成了砂粒形状不规则、孔隙丰富且含内孔隙、质脆易破碎等特点，其宏观力学行为与陆源砂（硅砂）性质迥异。现有的珊瑚砂力学性质研究主要集中在常规的静力压缩、剪切强度和变形问题上。研究发现，在较低围压下就会产生较陆源砂更明显的颗粒破碎，使珊瑚砂的应力-应变关系、强度特征、剪胀性等与普通陆源砂有显著的不同，并随着围压的不断增加，颗粒破碎不断发展，差异不断加剧。与石英砂不同，珊瑚砂具有较强的可压缩性和明显的蠕变特性。

南海人工填筑岛礁与陆地相距遥远，建筑材料运输费用高，在岛礁机场建设中应尽可能就地取材，以降低建设成本。因此，人工填筑岛礁机场的建造条件既不同于内陆地区，也不同于沿海软土地基。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种人工填筑岛礁机场跑道结构及其施工方法，它能够大幅减少珊瑚砂岛礁机场跑道沉降及差异沉降。