国内外海上机场地基处理方案概述

国内外海上机场地基处理方案概述

许韬10231225

摘要:

地基处理是海上人工岛机场建设面临的难题，本文总结分析了国内外如关西机场、澳门机场、深圳机场等著名海上机场，结合具体的工程地质条件所采用的地基处理方案，并通过后期对沉降的监测所得到的数据对方案进行评估比较。实践证明，虽然海上机场建设所处的工程地质条件很差，但是通过合理的地基处理方案，可以在保证工期的情况下对后期的沉降起到良好的控制。

关键词：海上机场人工岛地基处理

Abstract：

Foundation treatment is the challenges faced by the construction of sea airport on artificial island, this paper summarizes and analysis sea airport engineering at home and abroad such as Kansai International Airport, Macao International Airport, Shenzhen Airport and other famous sea airport, combined with specific engineering geological conditions of foundation treatment schemes, and by monitoring data of late settlement to evaluate scheme comparison. Practice has proved that even the engineering geological condition for airport’s construction is bad, through the suitable foundation treatment, the late settlement can have a good control and ensure the time limit for a project.

Keywords: Sea Airport, Artificial Island, Foundation Treatment

1前言

随着陆地资源的紧张和航空运输吞吐量的增长，机场建设的占地问题成为城市发展中的一个矛盾，海上机场的建设为沿海城市提供了一种解决方案。自1975年日本第一次利用海域建设长崎机场并投入运营以来，世界各国已经先后在海域上成功建设了十余个机场，如日本关西国际机场、中部国际机场（新特丽亚机场）、韩国仁川国际机场、香港国际机场等。海上机场由于其节约土地资源，对城市环境影响较小，随着工程技术的进步，越来越多的沿海地区也在规划和建设海上机场。

改革开放以来，我国航空运输保持持续快速增长，平均增速达到15%[1]，发展潜力巨大，其中沿海城市又占运输量较大比例。据统计2008年我国158个民航机场中，沿海城市共拥有28个，数量占全国民航机场总数的18%，但是沿海机场旅客吞吐量为13203万人次、货邮吞吐量为452万吨，分别为全国总量的33%

和51%，由此可见占海城市的机场运输占有十

分重要的地位。机场的建设往往需要占用大量

土地，而沿海城市人口密集，机场与民争地的

矛盾日益突出，我国拥有18000千米长的海

岸线，海洋资源丰富，获取的综合成本低于陆

地，且海上机场几乎不存在噪声扰民的问题，

因此海上机场的建设对我国沿海城市的民航

业发展具有重要意义。

2海上机场的工程特点

现在的海上机场主要分半岛型和离岸型两

种。半岛型是指机场由陆地向海域填筑而成

的，新建成的机场与陆地连成一片，与外界交通联系较近；离岸型是指机场离开陆地建设，成为海上的孤岛，仅通过桥梁与陆地相连。半岛型机场有新加坡樟宜机场（建设时间1975-1981），珠海三灶机场（建设时间1992-1995）等，离岸型机场有日本长崎机场（建设时间1972-1975），中国澳门国际机场（建设时间1992-1995），日本中部国际机场（建设时间2000-2005）等。

海上机场由于其所处位置的特殊性，地基处理成为机场建设的关键问题。海上机场的基础通常是由填海形成的土地，工程量一般相当浩大，而且由于地基处理问题棘手，对沉降控制要求严格，一般工期比较长。例如日本关西机场建设于平均水深18米的海域中，一期工程和二期工程形成了10.56km2的土地，填土总厚度达33米，动用土、砂石料4.28亿m3，一期用时5年，二期用时8年。然而即使关西机场采用了当时最先进的技术，其基础沉降量仍然超出预期，截至2009年平均下沉幅度达到11.7米，并且出现的不均匀沉降问题导致其建筑结构使用收到严重影响。关西机场采取在较大建筑下取沙换土，以维持海床上的重量平衡，同时设置顶升系统，随时调整补充因不均匀沉降导致的缝隙。

3国内外海上机场地基处理方案举例

3.1日本关西机场

3.1.1机场设计概述

关西机场为离岸型，按设计要求，整个工程将先用填筑施工法建成一个面积为5110米的海上人工岛，然后再在岛上建造海上机场环绕人工岛的护岸全长约11公里。在岛上将建有起落跑道，引导跑道、停机坪、候机楼、导航设施。根据第一期工程建设计划，机场的年设计起落能力达10万次，日起落能力可达280次。

该机场的施工海域的水深为16.5米～19.0米左右。海底地基20米左右以上为软弱的冲击粘土层，再往下至100米左右为粘土层与砂砾层交互而成的洪积层。该海域的施工条件与日本以往建造的人工岛相比，具有海水深、面积大、填筑土石方量大等困难。据计算，除掉护岸外，护岸内的需填筑的土石方总量约为1.5亿米，这些土石方重力载荷将作用到洪积层的深层。这样，不仅施工量大，而且也给地基处理带来新的难题。因此，海洋地基地质调查，护岸的设计与施工，填筑施工及地基沉降处理等将是机场建造中的几个关键问题。

3.1.2海地地基特性

冲积粘土层的特性：整个建设场地的地基表面20米左右的冲积粘土层主要由海成粘土组成，其中淤泥占40～60%，粘土占60～40%。其土质主要是高塑形无机质粘土，塑性指数I p=10～80，液限W L=30～120%，为一般的港湾海地的粘性土。且由单轴压缩试验得到的单轴压缩强度q w指分布比较分散。 [2]

洪积层特性：与冲积粘土层相比，洪积土层较厚，多层交叠，构成复杂。

3.1.3护岸地基处理

护岸是人工岛的重要组成部分，它的结构选择是否合理、质量是否可靠都将影响人工岛的质量及其使用寿命。护岸有各种各样的结构形式，关西海上机场韵人工岛主要采用了缓倾斜砌石护岸的结构形式同时在人工岛的角部也采用了嵌入式钢板制箱形结构及直立式消波沉箱形的护岸形式。在11公里长的护岸中，约8公里采用的是缓倾斜砌石护岸形式，因此，下面以此为倒，简述其与地基处理有关的问题。

海底地基上层的冲积粘土层非常软弱，仅在护岸本身的重力荷载作用下，也缺乏应有的支持力，更不用说动荷载。因此在护岸的建造过程中，必须采取简易有效的措施，来增强地基的支持力。缓倾斜护岸采用的是阶段施工，分步增加载荷的方法来达到此目的。护岸的施工过程大致可分为以下几步：铺底砂，第一次堆积砂、第一次抛石，第二次堆积砂、第二次抛石，形成上部缓倾斜的台座、砌石。所谓阶段施工，即从铺底砂到第一次抛石之间要间隔六个月，做为压密期；第一、二两次抛石之间也要有六个月的压密期。这样，伴随各阶段载