李士海，張志偉，周文娟

（北京振沖工程股份有限公司，北京 100102）

1 工程簡(jiǎn)介

海南某石油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目，位于海南西北部的洋浦半島的洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)石化功能區(qū)內(nèi)。擬建庫(kù)區(qū)規(guī)模280萬(wàn)立方，占地約800畝，主要儲(chǔ)存油品為原油、燃料油和汽油、柴油。油罐區(qū)內(nèi)計(jì)劃布置24臺(tái)10萬(wàn)立方、8臺(tái)5萬(wàn)立方外浮頂鋼儲(chǔ)罐（罐體直徑分別為80和60m），以及管架、泵棚、小型設(shè)備基礎(chǔ)等和變配電、機(jī)柜室等建筑物，行政區(qū)建設(shè)綜合樓一座。其中10萬(wàn)立方儲(chǔ)罐，高度21.8m；安全等級(jí)為一級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，外環(huán)墻式基礎(chǔ)，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)要求地基承載力特征值fak≥250kPa；5萬(wàn)立方儲(chǔ)罐，高度19.35m；安全等級(jí)為一級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，外環(huán)墻式基礎(chǔ)，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)要求地基承載力特征值fak≥230kPa。

2 工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)區(qū)地層主要為人工回填、海相沉積第三系、第四系（局部弱膠結(jié)）堆積層；根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)巖土層可分為8層，自上而下依次為：

（1）素填土：該層為第四紀(jì)全新統(tǒng)人工成因土層，松散－稍密狀，近期堆填形成，分布均勻，厚度不均勻，物理力學(xué)性質(zhì)差，勘察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝80kPa。

（2）中砂（Q4m）：淺黃、灰黃色，稍密狀，稍濕－飽和，砂粒成分石英質(zhì)，亞圓形，顆粒均勻，分選性較好，膠結(jié)性差，該層主要分布在場(chǎng)地南側(cè)原海域邊灘?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N＝11～23擊，平均14.5擊，呈稍密－中密狀態(tài)，強(qiáng)度呈從上往下遞增的趨勢(shì)。勘察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝160kPa。

（3）次生珊瑚礁（Q4m）：灰色，稍密～中密，主要由硬質(zhì)珊瑚碎屑及砂等組成，鈣質(zhì)弱膠結(jié)，鉆探巖芯主要呈砂、珊瑚礁碎屑、碎石、角礫等組成，局部呈柱狀、碎塊狀珊瑚礁，動(dòng)力觸探試驗(yàn)單孔平均值為N63.5＝4.0擊，最小為1擊，呈松散狀為主，該層最大特點(diǎn)為孔隙大，硬度較大，易脆，破壞后殘余強(qiáng)度較大?？辈靾?bào)告建議該層承載力特征值fak＝130kPa。最大特點(diǎn)為孔隙大，硬度較大，易脆，有可能在上部載荷作用下引起孔洞塌陷，從而導(dǎo)致場(chǎng)地沉降。

（4）生物碎屑巖（N2m）：灰白、灰黃色，碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由生物碎屑、砂及少量粘性土膠結(jié)而成，輕微膠結(jié)，多呈半成巖狀，膠結(jié)程度不均勻，錘擊易碎。生物碎屑主要成分為貝殼碎屑及珊瑚碎屑；砂粒礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石，呈棱角形；膠結(jié)物主要為泥質(zhì)、砂質(zhì)及鈣質(zhì)。巖質(zhì)極軟，巖體破碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ級(jí)，鉆探取芯多呈碎塊狀～短柱狀，表層為粘土混砂狀，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N＝14～56擊，平均26.4擊，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)標(biāo)貫器反彈現(xiàn)象；取試件的巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度值為1.40～7.80MPa，平均值為3.48MPa，為極軟巖，經(jīng)計(jì)算其飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk＝3.11MPa，勘察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝300kPa。

（5）粉質(zhì)粘土（N2m）：灰黃、灰色，可塑～硬塑～堅(jiān)硬狀，以硬塑～堅(jiān)硬狀為主，砂，主要由粘性土組成，含較多石英顆粒，韌性中等，干強(qiáng)度較高，切面較光滑，該層中下部膠結(jié)較好，多呈半成巖狀，該層全場(chǎng)均有分布，該層為第三系上更新統(tǒng)海相沉積土層，中下部呈粘土巖狀，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N＝16～50擊，平均28.3擊；室內(nèi)土工試驗(yàn)孔隙比e0＝0.638，含水率平均值為21.3%，液性指數(shù)IL＝0.24，壓縮系數(shù)a1－2＝0.14MPa－1，屬中壓縮性土，勘察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝220kPa。

（6）中砂（N2m）：棕紅、灰黃、灰色，中密－密實(shí)狀，飽和，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石，亞圓形，顆粒級(jí)配不良，含較多粘性土，局部呈砂巖狀?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N＝23～40擊，平均31.8擊，呈中密～密實(shí)狀態(tài)，察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝300kPa。

（7）生物碎屑巖（N2m）：該層為第三系上更新統(tǒng)海相沉積巖層，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫擊數(shù)N＝25～56擊，平均37.6擊，多呈巖狀，取試件的巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度值為1.10～7.60MPa，平均值為3.17MPa，為極軟巖，經(jīng)計(jì)算其飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk＝2.79MPa，勘察報(bào)告建議該層承載力特征值fak＝400kPa。

（8）中砂（N2m）：灰黃、灰白色，密實(shí)狀，飽和，砂粒成分石英、長(zhǎng)石及生物碎屑，亞圓形，顆粒不均勻，分選性一般，膠結(jié)性一般，局部膠結(jié)成巖狀，該層全場(chǎng)均有分布，該層為第三系上更新統(tǒng)海相沉積巖層，勘察報(bào)告建議該層承載力特征值為fak＝350kPa。

3 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

該試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是為該項(xiàng)工程采用振沖碎石樁進(jìn)行地基處理施工，提供技術(shù)可行、質(zhì)量可靠地基處理施工工藝和施工參數(shù)，以指導(dǎo)下一階段的詳細(xì)工程設(shè)計(jì)和施工。主要包括：

（1）斷振沖碎石樁地基處理方案在本場(chǎng)區(qū)的適宜性；

（2）評(píng)價(jià)地基處理效果，包括場(chǎng)地經(jīng)振沖處理后復(fù)合地基土的承載力、變形模量等指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求；

（3）確定適合本工程場(chǎng)地地質(zhì)條件的施工工藝和施工參數(shù)，包括振沖成孔水壓力、密實(shí)電流、留振時(shí)間、振密段長(zhǎng)度、填料量、振沖樁間距等；

（4）通過試驗(yàn)確定在次生珊瑚礁層中的成孔情況，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，找出解決問題的方法；

（5）檢測(cè)手段試驗(yàn)。針對(duì)工程地質(zhì)條件①層素填土、③次生珊瑚礁的特殊巖性（生物碎屑巖混中粗砂、硬質(zhì)珊瑚礁混砂及弱膠結(jié)），采用多種測(cè)試手段（包括標(biāo)貫、重型動(dòng)力觸探）評(píng)價(jià)其處理前后性狀的變化，確定合理的檢測(cè)手段，作為后續(xù)施工、竣工的檢測(cè)方法；

（6）通過地基處理前后各種參數(shù)對(duì)比，為后續(xù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的確定和優(yōu)化提供依據(jù)。

4 設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 試驗(yàn)區(qū)面積

振沖試驗(yàn)一區(qū)：直徑20m的圓形區(qū)域，面積約290m2；

振沖試驗(yàn)二區(qū)：25m×15m扇形區(qū)域，面積約360m2。

4.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）樁間距：振沖試驗(yàn)一區(qū)為2.2m，振沖試驗(yàn)二區(qū)為2.5m；

（2）布樁形式：射形布樁；

（3）樁長(zhǎng)：15～17m，且穿透次生珊瑚礁層，進(jìn)入生物碎屑巖0.5m；

（4）振沖器功率：130kW；

（5）樁體填料粒徑：40～150mm。

（6）振沖樁點(diǎn)位布置見圖1和圖2。

圖1

5 施工情況

5.1 試驗(yàn)一區(qū)

（1）主要參數(shù)：

圖2

① 樁間距：2.2m；

②布樁形式：射形布樁；直徑20m的圓形區(qū)域，面積約290m2；

③ 樁長(zhǎng)：15.5～18m，且穿透次生珊瑚礁層，已經(jīng)穿透了生物碎巖.

④ 振沖器功率：130kW；

⑤ 樁體填料粒徑：40～150mm；

⑥ 加密段長(zhǎng)0.3～0.5m；

⑦ 留振時(shí)間8～10s；

⑧造孔水壓0.4～0.6MPa；加密水壓0.2～0.4MPa；

（2）施工情況匯總（表1）

表1

5.2 試驗(yàn)二區(qū)

（1）主要參數(shù)：

①樁間距：2.5m；

②布樁形式：射形布樁；25m×15m扇形區(qū)域，面積約360m2。

③樁長(zhǎng)：12～17m，其中12～13m的范圍占整個(gè)區(qū)域的90%，

④振沖器功率：130kW；

⑤樁體填料粒徑：40～150mm；

⑥加密段長(zhǎng)0.3～0.5m；

⑦留振時(shí)間8～10s；

⑧造孔水壓0.4～0.6MPa；加密水壓0.2～0.4MPa；

（2）施工情況匯總（表2）

表2

6 檢測(cè)分析

為了檢測(cè)振沖碎石樁的處理效果，根據(jù)地基處理試驗(yàn)方案，在振沖處理前后分別在振沖試驗(yàn)一區(qū)及振沖處理試驗(yàn)二區(qū)布置了標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試及重型圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試孔

6.1 樁體檢測(cè)

振沖碎石樁施工完成后，對(duì)振沖碎石樁樁體采用重型圓錐動(dòng)力觸探進(jìn)行樁體密實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示，可以看出加密電流對(duì)樁體的密實(shí)度影響較大，采用136A加密電流的樁體承載力較128A加密電流的樁體承載力要提高約77%左右。

表3 樁體動(dòng)探檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表

6.2 樁間土的檢測(cè)

振沖處理前后，樁間土的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比如表4所示，可以看出無論是振沖一區(qū)還是振沖二區(qū)，經(jīng)過振沖處理后樁間土的物理力學(xué)性質(zhì)均有了較大的提高，并且振沖一區(qū)比振沖二區(qū)提高幅度更加明顯。

6.3 單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)

單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)成果見表5所示，根據(jù)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)檢測(cè)成果，振沖一區(qū)的三個(gè)單樁復(fù)合地基承載力承載力特征值均大于300kPa，滿足設(shè)計(jì)要求的250kPa，振沖二區(qū)有兩個(gè)復(fù)合地基承載力特征值為240kPa，小于設(shè)計(jì)要求的250kPa。

5 結(jié)論建議

（1）對(duì)于場(chǎng)區(qū)內(nèi)的次生珊瑚礁層，是本場(chǎng)地的處理的關(guān)鍵點(diǎn)，次生珊瑚礁層存在大量的空隙，并且易碎，除珊瑚礁根部，其他部位強(qiáng)度不高。通過功率130kW振沖器對(duì)本場(chǎng)地穿透情況分析，建議大面積施工可采用75kW振沖器。

（2）采用振沖碎石樁對(duì)場(chǎng)區(qū)地基土的加密效果較明顯，加固后回填土和次生珊瑚礁的原位測(cè)試數(shù)據(jù)均得到顯著提高，樁間土承載力得到明顯提高；采取振沖碎石樁工藝技術(shù)加固地基處理原則上是可行的、可靠的，是能滿足石油儲(chǔ)罐的正常使用要求和設(shè)計(jì)要求的。

表4 振沖處理前后樁間土的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

表5 單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)成果

［1］朱長(zhǎng)歧，劉崇權(quán).西沙永興島珊瑚砂場(chǎng)地工程性質(zhì)研究［J］.巖土力學(xué)，1995（6）.

［2］嚴(yán)與平，柯有青.淺談珊瑚礁工程地質(zhì)特性及地基處理［J］.資源環(huán)境與工程，2008（12）.

［3］石油化工鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，SH／T 3068-2007.

［4］石油化工鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)施工及驗(yàn)收規(guī)范，SH／T 3528-2005.