華子良

摘要

曹妃甸油庫庫區(qū)T-1、T-2、T-3原油罐采用振沖碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行處理，這在國內(nèi)大型油罐中為數(shù)不多。通過介紹該工程地基處理的方案、檢測，對振沖碎石樁在大型油罐地基工程中的應(yīng)用提出了一些探討。

關(guān)鍵詞：振沖碎石樁；油罐；復(fù)合地基

中圖分類號：TE976文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

近年來，隨著我國石化行業(yè)的發(fā)展，油罐向大型化發(fā)展。油罐的直徑越大，受附加應(yīng)力影響的土層深度越大，勢必造成罐基礎(chǔ)的沉降較大，相應(yīng)的罐底板不均勻變形也大。因此油罐地基處理應(yīng)重點(diǎn)考慮地基的承載力、不均勻變形以及液化問題。國內(nèi)處理油罐地基的方法很多，優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，本文結(jié)合曹妃甸油庫庫區(qū)T-1、T-2、T-3原油罐工程探討振沖碎石樁在油罐地基處理中的應(yīng)用。

工程概況

本工程為北京東方新星石化工程股份有限公司的曹妃甸油庫庫區(qū)T-1、T-2、T-3原油罐詳細(xì)勘察工程。

擬建曹妃甸油庫庫區(qū)及配套設(shè)施場地位于曹妃甸島的東南角，已建成的礦石碼頭以東濱海淺灘潮間帶處，屬砂質(zhì)海灘，為海相沉積形成。建設(shè)規(guī)模為80萬立方米原油罐（單罐容量10萬立方米）。原油罐為鋼制，尺寸為80m（直徑）×21.8m（高度）；基礎(chǔ)為鋼筋混凝土環(huán)墻式基礎(chǔ)。

場地勘察深度內(nèi)的土層為第四系沉積層，地層分布詳見下表。

表1 場地地層分布表

③層土在抗震設(shè)防烈度為7度時判定為液化土層，液化等級為輕微；測得地下水位埋深為2.10～3.10m，標(biāo)高為1.65～2.67m。

地基處理方案論證

我國已建成的大型油罐地基處理大致分為以下幾種類型：

1）樁基礎(chǔ)：承載力容易滿足，沉降量及差異沉降小，施工工期短，但承臺板比較厚，配筋量大，綜合造價(jià)高。

2）半剛性復(fù)合地基：主要包括灰土樁、石灰樁、深層攪拌樁和夯實(shí)水泥土樁等。它適用于天然地基承載力相對較高，地基處理后，承載力和沉降容易滿足油罐使用荷載的要求。這種地基處理方法的基礎(chǔ)形式和柔性樁復(fù)合地基相同，其造價(jià)相對較低，工期短。

3）柔性復(fù)合地基綜合處理法：這種地基處理方法是先用碎石樁或砂樁對天然地基進(jìn)行處理，以滿足油罐充水前對地基承載力的要求，然后在罐體建成后進(jìn)行分級充水預(yù)壓，使地基土強(qiáng)度逐漸增長，最終滿足油罐正常使用荷載的要求。油罐基礎(chǔ)通常采用鋼筋混凝土環(huán)墻式基礎(chǔ)，環(huán)墻內(nèi)部采用灰土、素土或碎石墊層取代鋼筋混凝土承臺板，從而大幅度降低造價(jià)，施工工期較短。

本場地油罐區(qū)天然地基不能滿足承載力和變形的要求，且③層粉砂局部地段具液化可能性，為提高承載力、減小變形、消除液化，根據(jù)場地地層條件和大型儲罐的工程特性及其建筑經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上述3種地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對罐區(qū)的地基處理采用下述方案。

地基處理方案（振沖碎石樁復(fù)合地基）

根據(jù)場地地層情況，③層底部普遍存在粘性土薄層，④層排水條件較好，碎石樁應(yīng)穿透③層土進(jìn)入④層，以形成良好的排水系統(tǒng)，利于地基土層的排水固結(jié)。

樁端荷載坐落于④層粉質(zhì)粘土，圓形布樁，樁長30m，樁距2.3～2.5m，樁徑1.2～1.3m。振沖器功率130kW，水壓0.4～0.6MPa，密實(shí)電流大于95A。

碎石樁施工完成后，應(yīng)在復(fù)合地基上鋪設(shè)30～50cm的級配砂石墊層，墊層的干密度應(yīng)大于1.5g/cm3，其滲透系數(shù)宜大于1×10－2cm/s。

當(dāng)碎石樁施工結(jié)束、砂石墊層鋪設(shè)完成、油罐安裝后，可對復(fù)合地基進(jìn)行充水預(yù)壓，即在油罐中分級充水預(yù)壓，采用充水預(yù)壓加固可以達(dá)到提高地基強(qiáng)度、減少工后沉降的目的，工程質(zhì)量更容易保證，并且可減少加固費(fèi)用。

振沖碎石樁工法較成熟，已廣泛成功地應(yīng)用于大型儲罐的工程建設(shè)，但有工程排漿問題，容易污染環(huán)境。

4. 振沖碎石樁試驗(yàn)與檢測

設(shè)計(jì)要求油罐振沖碎石樁復(fù)合地基承載力特征值不小于220kPa，碎石樁樁體重型動力觸探擊數(shù)不低于20擊，消除地層中粉細(xì)砂層的液化。按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)、碎石樁體動力觸探試驗(yàn)、樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

1）單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)承壓板為方形，面積6.25m2，單級荷載按照65kPa進(jìn)行加載，分8級加載，總加載量為520kPa。

試驗(yàn)P～s曲線均為平緩光滑曲線，按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，樁復(fù)合地基承載力特征值可取s/b或s/d等于0.01所對應(yīng)的荷載（s為載荷試驗(yàn)承壓板的沉降量；b和d分別為承壓板寬度和直徑，當(dāng)其大于2m時，按2m計(jì)算）和最大荷載或臨界荷載值的的一半，取二者中的小值。

結(jié)果顯示各檢測點(diǎn)復(fù)合地基承載力特征值≥260kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。詳見下表：

表2 振沖碎石樁單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果

2）通過碎石樁體動力觸探試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在2.5～3.8m以上擊數(shù)大多低于20擊，個別樁段低于10擊；2.5～3.8m 以下?lián)魯?shù)較高，個別樁段稍低于20擊，但數(shù)量很少，且不連續(xù)?？傮w來講，碎石樁樁體3.5m以上密實(shí)度較差，這與此深度范圍內(nèi)的地層主要為未壓實(shí)的回填土有關(guān)，3.5m以下密實(shí)度較好，連續(xù)性、均勻性也較好。由于回填土層以下的樁體比較密實(shí)，石料礫徑較大，貫入困難，在滿足試驗(yàn)結(jié)束條件后停止試驗(yàn)。

3）碎石樁樁間土的標(biāo)貫擊數(shù)N有明顯提高，樁間土的性質(zhì)已有較大改善，與場地勘察資料對比，判定③層土的液化已經(jīng)消除。

結(jié)論

本工程采用的振沖碎石樁地基處理方法，充分發(fā)揮了這種樁的優(yōu)點(diǎn)，使復(fù)合地基承載力得到大幅度提高，地基變形得以降低和有效的控制、消除了地基土的液化，且大大降低了工程造價(jià)。

在深厚的低強(qiáng)度、高壓縮性層（如松散砂層、淤泥層、軟粘土層等）場地，尤其可液化地基，采用大直徑振沖碎石樁工藝處理大中型油罐地基具有施工速度快、成本低、工期短、軟基固結(jié)快、不受地下水影響、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的地基處理方法。

清除樁頂部松散的樁體以及鋪設(shè)墊層的厚度，直接影響復(fù)合地基的樁和樁間土強(qiáng)度的發(fā)揮，對提高復(fù)合地基整體承載力和減少沉降變形是非常有利的。

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