通过卫星SAR干涉测量、ICA分析和特萨基固结理论揭示新填海的香港国际机场第三跑道的多模式固结过程

香港国际机场（HKIA）的三条跑道系统扩展项目始于其原跑道北侧的填海作业。为了促进快速稳定，本项目采用的深层水泥搅拌（DCM）被首次应用于香港，作为新型填海方法。理解地面变形和地下固结对后续土壤改良、土木工程和未来新平台的规划至关重要。合成孔径雷达干涉测量（InSAR）用于研究第三跑道路面完成后土地变形的时空特性。实施了持久散射体（PS）与分布散射体（DS）干涉测量的组合策略，以解决现场雷达相干性低的问题。新的填海区域受到不同程度的土地沉降影响，2021年9月至2023年10月监测到的最大下沉速率约为150毫米/年。尽管第三跑道紧急转为运营，但该新土地的固结状态的空间细节尚未评估。我们应用了独立成分分析（ICA）来识别导致从InSAR测量得到的变形的潜在源。揭示了三个不同的来源，包括一个指数衰减信号（表层材料的快速压实沉降）、一个线性信号（来自海洋沉积物的持续沉降）和一个周期信号（与建筑物和桥梁相关的热效应）。值得注意的是，线性变形成分主要位于预制垂直排水管（PVD）所在区域，这与当前监测到的沉降模式强烈相关。我们结合特萨基固结理论，进一步表征InSAR位移，并在第三跑道估算沉降衰减特性、固结时间、最终主要沉降和固结程度，提供前所未有的空间细节。我们的结果表明，DCM方法比PVD方法更快实现地质稳定，时间优势约为0.08-1.39年。同时，DCM可以有效地将主要沉降控制在PVD方法的29%-83%之间。这项研究有助于我们理解第三跑道的固结过程，并提供可靠且详细的地下属性数据。这为后续在特定地点进行加强措施的更准确规划提供了便利，也为香港未来的填海实践，特别是使用DCM方法提供了宝贵的参考。