[發(fā)明專(zhuān)利]一種人工填筑島礁機(jī)場(chǎng)跑道結(jié)構(gòu)及其施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010063266.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111676758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李仁平;周基;陽(yáng)令明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南科技學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): E01C9/00
• 分類(lèi)號(hào): E01C9/00;E01C3/04;E01C7/32;E01C7/30;E02D27/12
• 代理公司: 湘潭市匯智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種人工填筑島礁機(jī)場(chǎng)跑道結(jié)構(gòu)及其施工方法，該道面結(jié)構(gòu)由上而下依次設(shè)置為磨耗層、土工格室固化層、土工格室珊瑚砂褥墊層和長(zhǎng)短樁復(fù)合地基層；所述土工格室固化層為在土木格室內(nèi)填充可固化水泥珊瑚砂構(gòu)成；所述土工格室珊瑚砂褥墊層為土工格室內(nèi)填充吹填珊瑚砂構(gòu)成；可固化水泥珊瑚砂是以珊瑚砂吹填土為材料、固化劑普通硅酸鹽水泥和水，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌形成具有一定流動(dòng)性的流態(tài)可固化拌合物。與人工島礁?jìng)鹘y(tǒng)跑道建設(shè)技術(shù)相比較，利用本發(fā)明建造的機(jī)場(chǎng)跑道具有工后沉降及差異沉降小、施工造價(jià)低、工期短、道面不開(kāi)裂、服役壽命長(zhǎng)、抗爆毀能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋪裝領(lǐng)域，具體為一種人工填筑島礁機(jī)場(chǎng)跑道結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

在島礁上建設(shè)機(jī)場(chǎng)，工作體量巨大、保障要求高、維修比較困難。特殊的海洋環(huán)境背 景和強(qiáng)烈的人工活動(dòng)影響下，珊瑚島礁面臨著更為復(fù)雜和難以預(yù)測(cè)的地表沉降和變形問(wèn)題。

以美濟(jì)島為例，該島礁位于我國(guó)南沙群島中東部海域，由珊瑚生長(zhǎng)發(fā)育形成，為典型的鈣質(zhì)島礁。該島礁于2015年完成陸域吹填工程，礁坪吹填材料主要為珊瑚砂。該島礁機(jī)場(chǎng)工程的建成時(shí)間為2016年上半年，7月各項(xiàng)指標(biāo)均通過(guò)校驗(yàn)，可以起降民航客機(jī)。 通過(guò)對(duì)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)結(jié)果給出的美濟(jì)島新建機(jī)場(chǎng)2016年8月島2017年2月共199天的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出吹填陸域沉降變形表現(xiàn)出明顯的空間差異性，邊緣處的沉降量和沉降速率均明顯大于原始礁盤(pán)中心處，內(nèi)側(cè)（泄湖側(cè)）邊緣（外側(cè)沒(méi)有有效數(shù)據(jù)）最大沉降速率達(dá)30mm/a以上，該沉降速率約為原始礁盤(pán)中心處沉降速率的2倍，是尼斯國(guó)際機(jī)場(chǎng)沉降速率最大值的3倍，香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)沉降速率最大值的2倍。沉降過(guò)程曲線顯示，沉降隨時(shí)間近似線性發(fā)展，尚無(wú)收斂跡象。島礁機(jī)場(chǎng)的沉降變形主要與基底地勢(shì)及地質(zhì)條件、吹填厚度、工程擾動(dòng)等因素有關(guān)，美濟(jì)島機(jī)場(chǎng)由于基礎(chǔ)填料珊瑚砂可壓縮性強(qiáng)，沉降速率偏大，且表現(xiàn)出明顯的差異沉降特征。

我國(guó)南海島礁機(jī)場(chǎng)地處熱帶，跑道多為剛性混凝土道面，與瀝青道面相比其剛度大、強(qiáng)度高、荷載擴(kuò)散能力強(qiáng)、耐久性好，但對(duì)地基的不均勻沉降適應(yīng)能力較差，損壞發(fā)展迅速，且維修困難，費(fèi)用高昂。

隨著航空業(yè)的發(fā)展，飛機(jī)荷載不斷增大，飛機(jī)起落架構(gòu)型向多軸多輪發(fā)展。例如A380-800 飛機(jī)，主起落架由兩側(cè)起落架和中起落架組成共同承受最大起飛重量 560 噸，最大降落質(zhì)量386噸，主起落架的輪子數(shù)目共 20 個(gè)，由兩個(gè)雙輪三軸小車(chē)和兩個(gè)雙輪雙軸小車(chē)組成。當(dāng)多輪起落架通過(guò)道面結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)時(shí)，相距一定距離的輪與輪在道面某一深度處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的干涉和疊加，動(dòng)載影響深度可超過(guò)10 m，導(dǎo)致基層的永久變形難以預(yù)測(cè)。飛機(jī)動(dòng)載下差異沉降的控制本質(zhì)上可歸結(jié)為跑道下地基土允許累積塑性變形的控制，使飛機(jī)起降動(dòng)載下地基長(zhǎng)期累計(jì)變形處于塑性安定狀態(tài)。

珊瑚砂是一種富含碳酸鈣的海洋沉積物，由于其特殊的生物成因和海洋沉積環(huán)境，形成了砂粒形狀不規(guī)則、孔隙豐富且含內(nèi)孔隙、質(zhì)脆易破碎等特點(diǎn)，其宏觀力學(xué)行為與陸源砂（硅砂）性質(zhì)迥異。現(xiàn)有的珊瑚砂力學(xué)性質(zhì)研究主要集中在常規(guī)的靜力壓縮、剪切強(qiáng)度和變形問(wèn)題上。研究發(fā)現(xiàn)，在較低圍壓下就會(huì)產(chǎn)生較陸源砂更明顯的顆粒破碎，使珊瑚砂的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度特征、剪脹性等與普通陸源砂有顯著的不同，并隨著圍壓的不斷增加，顆粒破碎不斷發(fā)展，差異不斷加劇。與石英砂不同，珊瑚砂具有較強(qiáng)的可壓縮性和明顯的蠕變特性。

南海人工填筑島礁與陸地相距遙遠(yuǎn)，建筑材料運(yùn)輸費(fèi)用高，在島礁機(jī)場(chǎng)建設(shè)中應(yīng)盡可能就地取材，以降低建設(shè)成本。因此，人工填筑島礁機(jī)場(chǎng)的建造條件既不同于內(nèi)陸地區(qū)，也不同于沿海軟土地基。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種人工填筑島礁機(jī)場(chǎng)跑道結(jié)構(gòu)及其施工方法，它能夠大幅減少珊瑚砂島礁機(jī)場(chǎng)跑道沉降及差異沉降。