林川，馬永峰，周凱，張志豪

1.珠海市建設工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，廣東珠海519000

2.中國石油天然氣華東勘察設計研究院巖土工程處，山東青島266071

3.淮海工學院，江蘇連云港222005

大型石化工程軟土地基強夯+樁基聯(lián)合處理技術

林川1，馬永峰2，周凱3，張志豪2

1.珠海市建設工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，廣東珠海519000

2.中國石油天然氣華東勘察設計研究院巖土工程處，山東青島266071

3.淮海工學院，江蘇連云港222005

大型石化工程軟土地基處理技術十分復雜。文章以中委廣東石化2 000萬t/a重油加工工程為背景，詳細地介紹了全場地強夯+關鍵建筑區(qū)域樁基（CFG樁或鉆孔灌注樁）處理的聯(lián)合地基處理方案，并對已經(jīng)強夯處理的地基進行了檢測，基于平板載荷試驗、標準貫入試驗及靜力觸探試驗結果，對強夯處理效果進行了分析。此外，提出要根據(jù)實際地層情況和檢測結果適當?shù)匮a充后續(xù)措施，以達到地基承載力設計要求。

大型石化工程；地基處理；強夯；CFG樁；鉆孔灌注樁

0 引言

隨著我國能源需求的進一步加大，越來越多的沿海地區(qū)及城市興建了大型煉廠。在軟弱地基上建造大型油罐，控制地基變形，尤其是控制基礎傾斜，成為煉廠地基與基礎設計中的關鍵問題。大量工程實踐表明，對于軟弱地基上的大型油罐，基礎不均勻沉降和傾斜是影響其正常運營和使用的關鍵因素。近年來，大型石化工程地基處理方面的研究工作主要有：何萍等[1]、王勇等[2]對CFG樁在大型油罐地基中應用進行了研究；武亞軍等[3]提出了高真空擊密+充水預壓的地基處理方案，并對實際處理效果進行了檢測驗證；吳嶠[4]探討了5萬m3大型油罐地基處理方案，并以長期監(jiān)測結果進一步驗證了方案的可行性；盛志戰(zhàn)等[5]將山皮石樁+擴頂CFG樁的多樁型復合地基處理方式應用于大型油罐地基處理中，為大型油罐軟土地基處理提供了一種新的思路。

本文以中委廣東石化2 000萬t/a重油加工工程為背景，詳細地介紹了全場地強夯+關鍵建筑區(qū)域樁基工程（CFG樁或鉆孔灌注樁）地基處理聯(lián)合方案，并對地基處理效果進行了檢測與分析。

1 工程概況

中委廣東石化2 000萬t/a重油加工工程（一期工程設計年加工原油能力2 000萬t及相關配套的石化裝置）是中國石油和委內(nèi)瑞拉合資建設的國內(nèi)最大一次性投產(chǎn)的石化工程，廠址位于廣東揭陽惠來縣，東臨隆江河，南臨南海，占地面積約6 km2。建設周期4年以上，投資額達500億人民幣以上，其中基礎及地基處理費用近20億元，工期1年以上。

場區(qū)地貌單元為榕江三角洲平原，地形較平坦開闊。根據(jù)巖土工程勘察成果，場區(qū)地基土主要由第四系人工填土層，第四系全新統(tǒng)的風-水堆積層，沼澤相沉積層，海陸相交互沉積層，第四系上更新統(tǒng)的海陸相交互沉積層、沖洪積層、殘積層以及燕山期花崗巖組成。揭露巖層分別為全風化層、強風化層、中風化層，局部為微風化層。工程場地地層上部廣泛分布有10.0～20.0 m厚的第四系風-水堆積粉細砂層及0.5～21.0 m厚的淤泥質(zhì)黏性土，其中②1層細砂層級配不良，以松散狀態(tài)為主，局部稍密，屬于中等液化土層；②2層粉細砂層級配不良，稍密-中密，飽和，屬于輕微-中等液化土層，局部嚴重液化；淤泥質(zhì)黏性土呈軟塑-可塑狀態(tài)，具有抗剪強度低、孔隙比及有機質(zhì)含量大、壓縮性高、靈敏度高及流變性強等不良工程特性。上述軟弱土層的處理對工程正常、安全運營會產(chǎn)生顯著影響，處理方案的選取和優(yōu)化亦影響項目的投資和工程進度，因此場地軟弱土層處理已成為工程建設的關鍵問題。

2 地基處理方案

地基加固使建設場地回填土區(qū)域地基達到整體穩(wěn)定，提高原始地表淺層松散砂土的承載力，滿足一般中、小型建、構筑物使用要求。因大型石化工程建筑物類型多，對地基承載力、沉降變形要求呈現(xiàn)多樣化的特點，使用單一的地基處理方法，會造成經(jīng)濟上浪費和施工工期延長的問題，本工程地基處理采用全場地強夯+石化建筑區(qū)域樁基處理（CFG樁或鉆孔灌注樁）的聯(lián)合處理方案，首先對全場地按照不同分項工程地基承載力等要求采用不同能級的強夯處理，再按照強夯處理效果，針對分項工程地基承載力等要求進行CFG樁或鉆孔灌注樁復合地基處理。

2.1 強夯施工方案

采用2 000、3 000、5 000、6 000 kN·m四個能級進行強夯處理，場地強夯能級和區(qū)塊劃分如圖1所示，強夯布置圖如圖2所示。

圖1 強夯能級（/kN·m）和區(qū)塊劃分

場地分3個區(qū)域進行強夯施工，各能級所采用的技術參數(shù)如下：

（1）四個能級的夯擊遍數(shù)均為：點夯兩遍，滿夯兩遍。

（2）四個能級的夯點間距：按6 m×6 m正方形方格網(wǎng)狀布置。

（3）收錘標準：2 000 kN·m和3 000 kN·m能級最后兩擊平均夯沉量小于50 mm，5 000 kN·m和6 000 kN·m能級最后兩擊平均夯沉量小于100 mm。

（4）四個能級強夯的間隔時間：每一遍點夯間隔3 d。

（5）2 000 kN·m和3 000 kN·m能級的滿夯方案為：1 000 kN·m滿夯兩遍，每點兩擊，錘印相互搭接1/4；5 000 kN·m和6 000 kN·m能級的滿夯方案為：2 000 kN·m與1 000 kN·m各一遍，每點兩擊，錘印相互搭接1/4。

（6）2 000 kN·m和3 000 kN·m能級強夯加固后設計要求：地基承載力特征值fak≥200 kPa，壓縮模量Es≥20 MPa；5 000 kN·m和6 000 kN·m能級加固后設計要求：地基承載力特征值fak≥250 kPa，壓縮模量Es≥20 MPa。

（7）四個能級強夯的檢測時間：夯擊完成后7 d開始檢測。

圖2 強夯布置圖

2.2 CFG樁施工方案

強夯處理全部完成后，轉(zhuǎn)入煉廠各建筑區(qū)域的樁基處理階段。以維修站機修車間CFG樁施工為例，介紹CFG樁復合地基方法在本工程地基處理中的應用。

維修站機修車間布置CFG樁數(shù)672根（平面示意如圖3所示），樁直徑D=400 mm，樁長≥12 m，設計CFG樁身混凝土強度等級為C25，樁端進入④1層土（細砂層）≥1.5 m（設計樁長及樁端進入持力層深度應同時滿足要求）。單樁豎向承載力特征值Ra≥400 kN，復合地基承載力特征值fak≥300 kPa。褥墊層厚度300 mm，最大粒徑＜20 mm，本工程±0.000對應絕對標高：8.850 m，樁頂設計標高為-2.900 m。CFG樁施工布置方式如圖4所示。

圖3 維修站機修車間平面示意（416 m×260 m）

圖4 CFG樁施工布置圖（樁中心距1 400 mm）

2.3 鉆孔灌注樁施工方案

以1 000萬t/a常減壓蒸餾裝置Ⅰ期分項工程鉆孔灌注樁施工為例，介紹鉆孔灌注樁在本工程地基處理中的應用。該分項工程平面示意如圖5所示。

圖5 常減壓蒸餾裝置在聯(lián)合裝置平面圖中的位置示意

采用分離式套管鉆機配合旋挖鉆機及潛孔錘成孔+旋挖清孔施工工藝，施工設備為全套管分離式鉆機（SWMD2512型）+180潛孔錘+南車360型旋挖鉆機，鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖6。

鉆孔灌注樁是一項施工技術復雜、環(huán)節(jié)緊湊、質(zhì)量要求高、工序控制嚴的隱蔽工程，受自然因素和人為因素影響較大，施工中采取如下措施：

（1）技術控制措施：定位放線，保證樁位準確無誤；護筒埋好后，對樁位及護筒進行檢查；鉆機就位，開孔驗收，把好質(zhì)量關；成孔鉆進過程中，檢查鉆機傾斜情況，檢查泥漿性能；清孔、終孔驗收不合格的不準移機、下籠；保護層墊塊布局不合格的進行返工。

（2）施工工藝控制措施：鉆進過程中依據(jù)旋挖樁機自帶GPS，經(jīng)常檢查和調(diào)整鉆桿垂直度，以保證成孔垂直度；嚴格控制泥漿池中泥漿比重，以保證孔壁穩(wěn)定性；通過特制固定插桿，一次性將鋼筋籠準確定位。

（3）混凝土灌注控制措施：混凝土灌注前檢查混凝土的坍落度，滿足技術要求方可灌注；灌注過程中，及時探測導管內(nèi)外混凝土面高差，控制埋管深度，留足浮漿高度。

圖6 鉆孔灌注樁施工工藝流程

3 強夯處理效果檢測與分析

中委廣東石化2 000萬t/a重油加工工程地基經(jīng)強夯施工后，對強夯處理效果進行了全場地檢測，強夯檢測區(qū)域劃分情況見圖7。由于強夯檢測區(qū)塊比較多，本文僅以二聯(lián)合區(qū)塊檢測結果為對象，進行分析。

本區(qū)域采用5 000 kN·m能級進行強夯擠密加固處理，具體施工過程前文已說明，此處不再贅述，本區(qū)域強夯施工于2013年1月13日完成。強夯后場地標高9.89～11.11 m，平均10.45 m。本裝置區(qū)檢測外業(yè)工作于2013年1月1日開始，2013年2月26日結束。根據(jù)設計要求，地基檢測采用夯后標準貫入試驗、靜力觸探試驗及淺層平板靜載試驗等方法進行綜合對比檢測，具體工作量見表1。

圖7 強夯檢測區(qū)域劃分

表1 檢測完成工作量統(tǒng)計表

3.1 淺層平板載荷試驗結果

按照設計要求，淺層平板靜載試驗采用2 m2方形壓板，最大加載至500 kPa，即1 000 kN，分8級加載，單級加載荷載62.5 kPa。典型靜載試驗P-S曲線如圖8所示。

圖8 典型靜載試驗P-S曲線（試驗點JZ1）

根據(jù)37個平板靜載試驗點結果顯示，各試驗點加載至最大荷載（即500 kPa）時，均未出現(xiàn)沉降急劇增大、土擠出、承壓板周圍明顯隆起等現(xiàn)象，最終沉降量為17.29～37.23 mm，均小于壓板寬度b的6%。各檢測點P-S曲線均為緩變形，根據(jù)相關規(guī)范及設計要求，取最大加載量的一半與相對變形值S/b等于0.01時對應的荷載進行比較，二者較小值作為地基承載力特征值。由此確定試驗點JZ1、JZ7、JZ9、JZ18、JZ19、JZ22、JZ24、JZ28、JZ29、JZ30的承載力特征值為203～242 kPa，其他各試驗點的承載力特征值均≥250 kPa，見圖9。

圖9 平板靜載試驗結果

按照規(guī)范要求，同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為地基承載力特征值。結果顯示強夯后淺層土地基承載力特征值為242 kPa；變形模量離散性較大，剔除極大值后為16～28 MPa、平均為22 MPa，可結合淺層土的標貫試驗及靜探試驗結果綜合確定。

3.2 鉆孔及標準貫入試驗

按照設計要求，對本強夯區(qū)域進行了112個鉆孔的標準貫入試驗，檢測深度均為10.5 m。根據(jù)各鉆孔標貫實測擊數(shù)，通過鉆桿桿長修正，對各層土標貫實測擊數(shù)和修正擊數(shù)統(tǒng)計分析，并剔除部分異常值，計算出各層巖土參數(shù)的平均值、標準值和變異系數(shù)值，統(tǒng)計結果見表2，鉆孔標貫試驗結果見圖10。

表2 標準貫入試驗結果統(tǒng)計表

3.3 靜力觸探試驗結果

按照設計要求，對本強夯區(qū)域進行了225個試驗點的靜力觸探試驗，測定各土層錐尖阻力（qc）和側壁摩阻力（fs），檢測深度均為10.5 m。對各土層錐阻和側阻進行統(tǒng)計分析，并剔除部分異常值，計算出各層巖土參數(shù)的平均值、標準值和變異系數(shù)值，統(tǒng)計結果見表3。

3.4 檢測結果綜合分析

強夯地基檢測采取夯后淺層平板靜載試驗、靜力觸探試驗及標準貫入試驗進行綜合檢測，通過對試驗實測結果相互比對和綜合分析，得出以下結論：

（1）本檢測區(qū)域共完成37個淺層平板靜載試驗，各檢測點承載力特征值平均242 kPa，變形模量平均約22 MPa。其中試驗點JZ1、JZ7、JZ9、JZ18、JZ19、JZ22、JZ24、JZ28、JZ29、JZ30的承載力特征值為203～242 kPa，壓縮模量為16～20 MPa，不滿足設計要求。

表3 靜力觸探試驗結果統(tǒng)計表

圖10 檢測區(qū)域內(nèi)標貫實測擊數(shù)散點圖

（2）強夯加固地基土表層為松散砂層，層厚0.20～1.70 m、平均為0.70 m。在場地中部面積約32 800 m2區(qū)域內(nèi)分布厚度較大，建議此區(qū)域進行滿夯補強。

（3）強夯加固后檢測深度范圍內(nèi)仍存在兩層軟弱層：②2層細砂與②夾層泥炭質(zhì)土。②2層細砂在場地內(nèi)零星分布，層頂埋深4.20～7.70 m；②夾泥炭質(zhì)土分布于場地內(nèi)面積約27 600 m2區(qū)域，層頂埋深5.80～9.70 m，層厚0.30～3.10 m、平均1.10 m。對于在場地內(nèi)分布有該兩層軟弱層的區(qū)域，當采用天然地基時應考慮其不利影響。

4 結論

本文以中委廣東石化2 000萬t/a重油加工工程為背景，詳細地介紹了全場地強夯+關鍵建筑區(qū)域樁基（CFG樁或鉆孔灌注樁）處理的聯(lián)合地基處理方案，并對已經(jīng)強夯處理的地基進行了檢測與分析，得出以下結論：

（1）由于大型石化工程場地建筑的多樣性，導致地基處理十分復雜，單一地基處理方法無法滿足工程建設要求，需綜合考慮各種方案，進行地基處理的綜合設計。

（2）強夯處理后檢測結果表明本工程所采用的地基處理方案在一定程度上是可行的，個別區(qū)域因地層原因，要根據(jù)實際檢測情況，對后續(xù)措施進行調(diào)整，以保證地基承載力達到設計要求；此外，因油罐沉降是一個長期的過程，應加強長期監(jiān)測，及時了解變形動態(tài)，確保油罐的安全運營。

[1]何萍，鄭俊杰.CFG樁在油罐地基處理中的應用[J].土工基礎，2006，20（5）：26-28.

[2]王勇，呂繼承，榮增慶，等.蘭州末站大型儲罐CFG樁復合地基處理[J].石油工程建設，2007，33（S1）：157-161.

[3]武亞軍，章長松，張孟喜.高真空擊密法油罐地基處理應用研究[J].港工技術，2007，44（6）：44-46.

[4]吳嶠.軟弱地基上5萬m3油罐地基處理方案選擇[J].石油工程建設，2007，33（2）：50-52.

[5]盛志戰(zhàn)，蘇振興，陳彬，等.擴頂CFG樁在大型油罐地基處理中的應用[J].建筑科學，2013，29（1）：71-74.

Dynamic Compaction and Pile Foundation Technology for Treating Soft Foundation in L arge PetrochemicalRefinery

Lin Chuan1，Ma Yongfeng2，Zhou Kai3，Zhang Zhihao2
1.ZhuhaiCity Construction Engineering Quality Supervision and Inspection Station，Zhuhai519000，China
2.Geotechnical Engineering Department of China Petroleum East China Design Institute，Qingdao 266071，China
3.HuaihaiInstitute of Technology，Lianyungang 222005，China

Soft foundation treatment technology of large petrochemical projects is very complex.Based on the 20 Mt/a heavy oil processing project with China-Venezuela joint investment，the combined foundation treatment scheme is introduced in detail，that is dynamic compaction for whole field plus pile foundation（using CFG piles or bored grouting piles）for key architectural zones.The treated foundation by dynamic compaction is also tested.Based on the results from plate load test，standard penetration test and static cone penetration test，the compaction effect is analyzed.Besides，it is put forward that some later measures should be carried out to satisfy the design foundation bearing capacity according to actualsoillayer conditions and test results.

large petrochemicalproject；foundation treatment；dynamic compaction；CFG pile；bored grouting pile

中國石油工程建設公司科技項目（CPECC2011KJ22）

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.02.017

林川（1982-），男，山東日照人，工程師，2009年畢業(yè)于澳門大學巖土工程專業(yè)，主要從事巖土工程質(zhì)量檢測工作。

2014-07-14