蘇遠(yuǎn)東

核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院 成都 610081

碎石擠密樁施工法在甘肅某大型油罐基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

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核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院 成都 610081

碎石擠密樁法加固地基在油田建設(shè)中得到越來越充分的應(yīng)用，撰寫本文的目的是為了以便在石化廠地區(qū)的石油化工建設(shè)中進(jìn)一步推廣碎石擠密樁法加固軟弱地基。對(duì)石化廠地區(qū)采用碎石擠密樁法加固地基的適用性做出分析。

碎石擠密樁法；抗液化；力學(xué)性能

一、概述

甘肅某大型油罐位于山前沖積平原區(qū)，地勢(shì)平坦，最大高差大于1.0m。場(chǎng)地覆蓋層為第四系上更新統(tǒng)沖積相沉積物，厚度在22m左右。碎石樁擠密加固深度范圍內(nèi)主要土層，自上而下為：①素填土層：黃褐色，以含礫砂粘性土為主，分布不連續(xù)。厚度不穩(wěn)定，最大厚度1m～4m，呈稍密狀態(tài)；②粉土層：淺灰-淺棕黃色，局部夾粉細(xì)砂透鏡體薄層，呈可塑狀態(tài)，分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定；③粉細(xì)砂層：淺黃—淺灰黃色，飽和，呈中密狀態(tài)，分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定；④粘性土與砂土互層：灰黑—灰綠色，薄層砂與軟粘土交互發(fā)育，砂層以細(xì)—中粗為主，呈中密狀態(tài)，粘性土呈可塑—軟塑狀態(tài)，分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定；⑤粘土層：棕黃—棕紅色，呈可塑—硬塑狀態(tài)，分布連續(xù)，未揭露。

二、碎石擠密樁改良地基的效果試驗(yàn)

1.載荷試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果

載荷試驗(yàn)采用5，000cm2圓形鋼材承壓板，對(duì)碎石樁樁間土的容許承載變形模量測(cè)試，運(yùn)用快速法外推計(jì)算原理對(duì)原始資料進(jìn)行最終沉降量的外推計(jì)算，并用最小二乘法對(duì)各級(jí)荷載下，最終沉降進(jìn)行校正，最后繪制P-S校正曲線，采用相對(duì)沉降控制法確定試驗(yàn)土體的承載力值，其中相對(duì)沉降s/b取值依據(jù)試驗(yàn)土體的類別確定，針對(duì)碎石樁取s/b=0.010；對(duì)樁間距取s/b=0.015。

樁間土與碎石樁的承載力與變形模量值，見表1。

表1 載荷試驗(yàn)成果表

圖1 樁間土P-S曲線圖

圖2 碎石樁P-S曲線圖

2.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測(cè)試

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定，對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)N′進(jìn)行觸探桿長(zhǎng)度修正，確定各土層部分力學(xué)指標(biāo)，見表2：

表2 依據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)確定的強(qiáng)度

3.動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)碎石樁

共用16根碎石樁進(jìn)行的動(dòng)探檢測(cè)，均為連續(xù)貫入樁身沿深度的密實(shí)度較為均勻，擠密碎石樁的成樁質(zhì)量較為穩(wěn)定。據(jù)超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)確定碎石樁單樁承載力，見表3。

表3 依據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)確定的強(qiáng)度

4.靜力觸探試驗(yàn)檢測(cè)

靜力觸探試驗(yàn)檢測(cè)采用雙橋探頭和單橋探頭相結(jié)合的辦法進(jìn)行測(cè)試，由實(shí)測(cè)錐頭阻力qc值得出的力學(xué)指標(biāo)，見表4。

表4 靜力觸探試驗(yàn)測(cè)試成果表

三、碎石擠密樁加固地基的適用性分析

圖3 實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)散點(diǎn)圖與臨界值

1.加固地基的抗液化性能分析

碎石樁法施工時(shí)使飽和松散砂土顆粒在高頻強(qiáng)迫振動(dòng)下全新排列致密，這樣強(qiáng)制擠密使砂土的相對(duì)密度增加，故抗液化的性能得到改善，對(duì)砂土液化機(jī)理的研究證明，半飽和松散砂土受到剪切循環(huán)荷載作用時(shí)將發(fā)生體積的收縮和趨于密實(shí)，在砂土無排水條件時(shí)體積的快速收縮導(dǎo)致超靜孔隙水壓力來不及消散而急劇上升。當(dāng)砂土中有效應(yīng)力降低為零時(shí)，便形成了砂土的完全液化。碎石擠密樁加固地基時(shí)，向振沖孔內(nèi)填碎石等反濾性能良好的粗粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓渠道，可有效的消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土產(chǎn)生液化。

2.碎石擠密樁法在石化廠地區(qū)的適用性分析

（1）加固地基的抗液化性能評(píng)價(jià)

據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2008年版）》（GB50011-2001）確定場(chǎng)地土-1.5m～-9.0m深度范圍內(nèi)的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)臨界值Ncr=5.6～11.6擊。

由圖3，可以看出，加固后的地層標(biāo)貫擊數(shù)有較大幅度的提高，標(biāo)貫擊數(shù)均位于臨界值右側(cè)，表明實(shí)測(cè)值N63.5＞Ncr說明場(chǎng)地9.0m深度內(nèi)地層可判定為不液化土。即已消除了烈度7度（遠(yuǎn)震）時(shí)產(chǎn)生液化的可能性。

（2）復(fù)合地基的力學(xué)性能分析

由靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)所確定的樁間土不同土層的力學(xué)指標(biāo)，以及由N120kg超重型動(dòng)力觸探確定的碎石樁單樁承載力值，據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）第七章之式7-4計(jì)算復(fù)合地基的分層力學(xué)指標(biāo)，同時(shí)與加固前地基土的分層力學(xué)指標(biāo)作對(duì)比，見表5。

表5 靜力觸探試驗(yàn)測(cè)試成果表

由表5可看出，加固后粉土層與粉砂層復(fù)合地基標(biāo)準(zhǔn)承載力存在壓縮模量均有較大幅度的提高，反映出加固處理在提高該地層強(qiáng)度方面效果顯著。而第三、第四層的地基土強(qiáng)度并沒提高，尤其是第三層，強(qiáng)度反而有所減弱。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)是與碎石擠密樁法對(duì)于不同的地層加固地基的機(jī)理不同密切相關(guān)的。故碎石擠密樁法適用于擠密松散砂土而對(duì)飽和粘性土地基一般起不到提高地基強(qiáng)度的作用，對(duì)于靈敏度較高的粘性土（如淤泥質(zhì)土）反而擾動(dòng)土的原有結(jié)構(gòu)而降低地基強(qiáng)度，不能使碎石樁得到所需的徑向支持力。從石化廠地區(qū)場(chǎng)地第三、第四層土的特征看，均為粘性土，但第三層（粘土與砂互層）中的粘土層強(qiáng)度較低、含水率高，接近淤泥質(zhì)土。因此，就達(dá)不到加固的目的。

3.主要建筑物的沉降估算

表6 三套主要構(gòu)筑物最終沉降量估算結(jié)果

建筑物最終沉降量可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）中公式計(jì)算：S=ψSS′=ψS，由此計(jì)算三套主要構(gòu)筑物的最終沉降量，見表6。

由以上可知，在甘肅某大型油罐基礎(chǔ)加固中采用碎石擠密樁法加固地基的方案是成功的，達(dá)到消除地基液化的目的。而在提高地基強(qiáng)度方面，粉土層及粉細(xì)砂層強(qiáng)度均有較大程度的提高，粘土與砂互層及粘土層因碎石擠密樁法不適合加固粘土層而導(dǎo)致其強(qiáng)度稍降低，但其降低后的強(qiáng)度仍能滿足設(shè)計(jì)要求，并不影響場(chǎng)地的整體處理效果。

四、結(jié)束語

隨著油田的不斷發(fā)展、建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大及科學(xué)技術(shù)的日新月異，建構(gòu)筑物的荷載日益增大、對(duì)構(gòu)筑物變形要求越來越嚴(yán)。原來一般可被評(píng)價(jià)為良好的地基也可能在某些特定條件下需要進(jìn)行地基處理。碎石樁法就是諸多地基加固方法中的一種，它具有施工機(jī)具少，施工工藝簡(jiǎn)單，等一系列優(yōu)點(diǎn)，值得在石化廠基礎(chǔ)加固中推廣應(yīng)用，但應(yīng)注意其適用范圍。

[1]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京∶地質(zhì)出版社，1994.

[2]劉雷，劉春洪.碎石擠密樁在軟基處理上的應(yīng)用[J].《重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2007，26(z1)：17—19.

[3]朱祖梁，黃光明.軟土地基處理方法的實(shí)例分析[J].《中國(guó)煤田地質(zhì)》，2005，z1：419—420.

[4]孔軍，傅日榮，趙超陽.構(gòu)筑物地基基礎(chǔ)方案的量化決策[J].《建筑技術(shù)開發(fā)》，2003，10：448—454.

The gravel compaction pile method is applied to the construction of oil field.The purpose of writing this paper is to further promote the gravel compaction pile method to reinforce the soft foundation in the petrochemical plant area.Analysis of the application of gravel compaction pile method in the area of petrochemical plant.

gravel compaction pile method；anti liquefaction；mechanical properties

蘇遠(yuǎn)東（1975-），男，漢族，主要從事于工程地質(zhì)、公路勘察、地質(zhì)災(zāi)害等方面的工作