孫巖 溫志文

【摘要】本文在對(duì)油罐區(qū)各地層情況進(jìn)行分析了解的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各地基處理方法進(jìn)行綜合比選，最終確定采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理，并且結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，研究地基處理的設(shè)計(jì)方法和流程，以供參考。

【關(guān)鍵詞】CFG樁復(fù)合地基;地基處理;設(shè)計(jì)方案

1、工程概況

終端處理廠工程技術(shù)改造項(xiàng)目計(jì)劃在終端新增1個(gè)五萬(wàn)方浮頂式原油儲(chǔ)罐，該場(chǎng)地于1997及2013年先后進(jìn)行了巖土工程勘察，勘察成果顯示，新增原油儲(chǔ)罐場(chǎng)地的天然地基承載力及變形均不能滿足設(shè)計(jì)要求，需對(duì)其進(jìn)行地基處理。該場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況依次為：壓實(shí)粉質(zhì)粘土-粘土-粉質(zhì)粘土-強(qiáng)風(fēng)化玄武巖-中風(fēng)化玄武巖-粉質(zhì)粘土

新增的原油儲(chǔ)罐為立式圓筒型浮頂儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐內(nèi)直徑60000mm，罐體高度19m，液面設(shè)計(jì)高度17.7m，介質(zhì)為原油，實(shí)驗(yàn)重量為51500t（實(shí)驗(yàn)壓力為沖水液柱），干重1500t，操作重41500t，設(shè)計(jì)溫度50°C，設(shè)計(jì)風(fēng)壓1.02kPa，設(shè)防地震烈度8度。

新增原油儲(chǔ)罐地基處理設(shè)計(jì)的技術(shù)要求如下：

（1） 平面傾斜（任意直徑方向）沉降差小于0.004Dt;

（2） 非平面傾斜（罐周邊不均勻沉降）沉降允許值△s/l≤0.0025;

（3） 處理后，地基的承載力不小于280kPa。

2、新增原油儲(chǔ)罐地基處理方案選擇

通過(guò)綜合分析各階段勘察的成果，該場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件較復(fù)雜。針對(duì)此類地質(zhì)條件，有必要對(duì)多種地基處理方案進(jìn)行分析，確定一個(gè)技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的處理方案。

當(dāng)前，我國(guó)已建成的大型油罐的地基處理方法有：樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁、預(yù)制樁及夯擴(kuò)樁等）、柔性樁復(fù)合地基、半剛性復(fù)合地基、剛性樁復(fù)合地基等。對(duì)于本工程分析如下：

2.1樁基礎(chǔ)

通常情況下，使用樁基礎(chǔ)易滿足承載力要求，沉降和不均勻沉降小，施工周期短，但比較厚樁帽板，加強(qiáng)能力，高的總成本。若采用預(yù)制樁方案，局部樁身要穿越強(qiáng)風(fēng)化甚至中-微風(fēng)化玄武巖，沉樁有一定困難。若采用灌注樁方案，對(duì)不同樁長(zhǎng)的基樁均易施工。但灌注樁施工將會(huì)有大量泥漿排放，對(duì)周邊環(huán)境有不利影響。

2.2柔性樁復(fù)合地基

柔性復(fù)合地基指的是無(wú)需周圍土圍箍即能自立的、強(qiáng)度較小的樁，如先用碎石樁或砂樁對(duì)天然地基進(jìn)行處理或在地基深處利用固化劑（水泥、石灰）與軟土攪拌成樁，增強(qiáng)地基承載力，滿足油罐充水前對(duì)地基承載力的要求。在油罐安裝后對(duì)其進(jìn)行充水預(yù)壓，使地基土強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)的方法。這種方法對(duì)軟土地區(qū)處理是有效的，但工期較長(zhǎng)，并且由勘察報(bào)告可知本場(chǎng)地不適于采用該方法。

2.3半剛性樁復(fù)合地基

半剛性樁復(fù)合地基處理法主要包括灰土樁、石灰樁、深層攪拌樁和夯實(shí)水泥土樁等。通常情況下，地基處理后，承載力和沉降容易滿足油罐使用荷載的要求。這種地基處理方法綜合造價(jià)低，工期短。但這種處理方法處理的深度有限，最大處理深度20.0m，因此不能滿足本場(chǎng)地對(duì)地基變形的要求。

2.4剛性樁復(fù)合地基

水泥粉煤灰碎石樁（CFG）樁復(fù)合地基和素混凝土灌注樁均屬于剛性樁復(fù)合地基。該方法具有價(jià)格適中、施工工期短、污染小等優(yōu)點(diǎn)，并且上部的褥墊層對(duì)抗震有利，相對(duì)于柔性樁復(fù)合地基，沉降和不均勻沉降較小，是油罐地基處理的一種好方法。

綜合以上分析，認(rèn)為該場(chǎng)地較適宜的處理方法應(yīng)采用CFG樁復(fù)合地基。

3、新增原油儲(chǔ)罐CFG樁復(fù)合地基處理設(shè)計(jì)說(shuō)明

3.1CFG復(fù)合地基承載力驗(yàn)算

根據(jù)新增原油儲(chǔ)罐及其鋼筋混凝土環(huán)墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)，環(huán)墻外直徑為60.54m，環(huán)墻高度為2.00m，環(huán)墻及其內(nèi)填料重度取20.0kN/m3， 油罐的實(shí)驗(yàn)重量為51500t。

罐基礎(chǔ)底面處的平均壓力設(shè)計(jì)值pk計(jì)算如下：

A=3.14159×60.542/4=2878.55m2，F(xiàn)k=515000kN，Gk=2878.55×2.00×20.0=1

15142 kN。

pk=（515000+115142）/2878.55=218.9kPa

若按罐內(nèi)徑60000mm，液面設(shè)計(jì)高度17.7m，油罐自重1500t，假設(shè)水面高度到達(dá)液面設(shè)計(jì)高度17.7m，水重度取10.0 kN/m3，經(jīng)計(jì)算pk=219.1 kPa。

如果考慮荷載作用下地面沉降而預(yù)抬高部分墊層自重，抬高按1.2m，墊層重度按20.0kN/m3計(jì)，墊層在罐基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的壓力為1.2×20=24 kPa。對(duì)應(yīng)上述二種情況下的pk值分別為242.9 kPa及243.1 kPa。本次pk按243kPa設(shè)計(jì)計(jì)算。

按照新增原油儲(chǔ)罐地基處理設(shè)計(jì)技術(shù)要求，經(jīng)處理后復(fù)合地基承載力特征值fspk≥280kPa。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，原油儲(chǔ)罐場(chǎng)地勘探孔K1～K8孔及J1～J9孔的孔口高程范圍為30.07～30.34m，平均高程為30.18m。γm=18.5 kN/m3。d=天然地面高程-（罐區(qū)的設(shè)計(jì)地面高程-D）=30.18-（30.82-1.20）=0.56m。fspa=280+1.0×18.5×（0.56-0.5）=281.1kPa，

因此，處理后地基承載力滿足要求。

3.2CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算分析

相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)擬定為：樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí) c20，樁徑500mm，樁間距1.5m，按正方形布樁。復(fù)合地基承載力特征值fspk不小于280kPa。樁長(zhǎng)及單樁承載力特征值Ra設(shè)計(jì)值為800kN;

由于上述CFG樁復(fù)合地基相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)是在滿足CFG樁土復(fù)合地基承載力特征值fspk不小于280kPa的條件下進(jìn)行下設(shè)計(jì)計(jì)算的，處理后復(fù)合地基的承載力不小于280kPa。

油罐地基沉降最大沉降量為S=136mm。平面傾斜（沿油罐任意直徑方向）：沉降差最大值為△S=80mm。非平面傾斜（罐周邊不均勻沉降）：沉降差△s（mm）為0～57mm，非平面傾斜為0～0.0021。

綜合上述分析，新增原油儲(chǔ)罐（D=60m）地基采用CFG樁復(fù)合地基方法進(jìn)行處理后，滿足技術(shù)要求。

4、結(jié)論和建議

本文通過(guò)幾類地基處理方案進(jìn)行分析，并結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際地質(zhì)條件對(duì)各種方案進(jìn)行比選，采用CFG樁復(fù)合地基處理方法是可行的。且通過(guò)本文對(duì)該種類型地基處理的研究，為將來(lái)類似工程做出了指導(dǎo)和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐至鈞，許朝銓，沈珠江.《大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與地基處理》，編著，中國(guó)石化出版社，1999-11-01