某油罐地基不均勻沉降的分析及對策

王曉東（中冶集團武漢勘察研究院有限公司,武漢 430080）

某油罐地基不均勻沉降的分析及對策

王曉東
（中冶集團武漢勘察研究院有限公司,武漢 430080）

伴隨工業(yè)遷移出城市，越來越多的工業(yè)設(shè)施選址在土地成本相對低廉的軟土之上。軟土地基雖經(jīng)過地基處理后可能夠滿足工程的設(shè)計要求,但潛在的地基不均勻沉降仍會威脅構(gòu)（建）筑的施工和使用。本文通過某油罐軟土地基不均勻沉降的原因分析以及相應(yīng)的處理對策，供相應(yīng)技術(shù)人員借鑒。

軟土地基；不均勻沉降;原因分析;處理對策

0　引言

在長江中下游由于沿江河交通便利,諸多大型石化工廠均落戶于此，油罐多沿江河建設(shè)。因廠區(qū)多分布軟土地基,地基承載力較低，為滿足油罐滿載時所需承載力，均需要采取地基處理的方式提高其承載力,并采取對油罐進(jìn)行充水預(yù)壓的方法再次加固地基。在充水預(yù)壓加固地基的過程中,油罐的基礎(chǔ)因地質(zhì)情況的不均勻或地基處理效果差異,大多會產(chǎn)生不均勻的沉降,若不均勻沉降超過一定限度,將會引起油罐傾倒或環(huán)墻因剪切遭到破壞導(dǎo)致油罐不能完全利用或根本無法滿足使用功能。

1　工程現(xiàn)狀及工作目標(biāo)

某煉油廠新建6個浮頂鋼儲油罐，直徑46m、高19.5m，設(shè)計儲量為3萬m3。因場地天然地基承載力和變形均不能滿足要求，設(shè)計采用了CFG樁復(fù)合地基，樁長15.5米、樁徑400mm，樁間距2.2×1.1m，面積置換率5.87%，處理范圍為直徑46米油罐基礎(chǔ)范圍內(nèi)。

油罐基礎(chǔ)CFG樁復(fù)合地基于2010年完成施工，并于2012年完成了6個油罐其中的4個油罐。根據(jù)設(shè)計及實際使用要求，油罐完成后進(jìn)行加水預(yù)壓，至今歷時有2年時間。其中部分油罐在加水預(yù)壓過程中產(chǎn)生了過大的差異沉降，且相鄰油罐之間在循環(huán)加水預(yù)壓過程中互相影響，沉降變形變化較大。

現(xiàn)針對現(xiàn)場實際情況，提出消除已經(jīng)施工完成的油罐后期使用中的沉降影響的控制措施，并對未施工完成的油罐提出切合實際的措施，避免出現(xiàn)前述油罐的差異沉降及預(yù)壓過程中的互相影響。

2　地基與基礎(chǔ)狀況

2.1地質(zhì)情況

場地土層自地表往下依次為：（1）耕土：埋深0-0.5米，已挖除。（2）粉質(zhì)粘土夾粉土：埋深0.5-3.5米，fak=90kpa，Es=5.1Mpa。（3）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：埋深3.5-11.5米，fak=65kpa，Es=3.2Mpa。（4）粉砂：埋深在11.5米以下，是地基處理CFG樁的持力層，fak=180kpa，Es=16.0Mpa。

2.2基礎(chǔ)情況

油罐采用鋼筋砼環(huán)墻基礎(chǔ)，基礎(chǔ)直徑46米，環(huán)墻寬450mm，高2米，埋深1.2m，基底內(nèi)環(huán)墻內(nèi)下部填充砂石墊層1500mm厚，上部填充砂墊層500mm厚，環(huán)墻基礎(chǔ)坐落在天然地基上。

3　沉降原因分析

引起油罐不均勻沉降與傾斜的因素是多方面的。建造油罐場地地質(zhì)情況土質(zhì)均勻性，地基處理工藝的選擇和施工質(zhì)量控制的好壞,以及加水預(yù)壓過程的速度快慢等,是引起傾斜的主要原因。

（1）油罐直徑為46米，而相鄰油罐之間的凈距僅為19米，由于罐內(nèi)進(jìn)油或進(jìn)水速度較快,加之基礎(chǔ)底部土質(zhì)情況的均勻性會使局部軟弱地基引起不均勻沉降,導(dǎo)致局部邊緣剪切破壞。大型油罐群中,相鄰油罐間凈距較小,形成相互之間荷載的迭加,從而影響基礎(chǔ)和底板變形。（2）CFG樁復(fù)合地基基礎(chǔ)上的砂墊層回填厚度為近1500mm，此部分回填料的密實度和均勻性直接影響罐體的穩(wěn)定，地基與基礎(chǔ)的相對剛度差異很大，也是造成罐體不均勻沉降的一個原因。

4　消除已施工油罐差異沉降及油罐間沉降影響措施

4.1地基應(yīng)力解除法

作為一種有效糾偏方法,它與一般的掏土法不同,而是應(yīng)用土力學(xué)原理在沉降較小側(cè)布設(shè)較為密集的大直徑豎向鉆孔排,有次序、分期、分批掏出適量的軟土,使地基應(yīng)力在局部范圍內(nèi)得到解除或轉(zhuǎn)移,促使軟土向掏土側(cè)緩慢移動,從而增大該側(cè)地基沉降量。而在糾偏全過程中,力圖使原沉降較大一側(cè)的更軟的基土盡量不受擾動,最終達(dá)到糾偏及限沉雙重效果。其主要工作原理概括為:（1）通過應(yīng)力解除孔,使孔周土徑向應(yīng)力得到解除,切向應(yīng)力增加,促使軟土向該側(cè)運移;（2）解除原沉降量較小一側(cè)沿孔身的豎向抗力,促使建筑物與土體產(chǎn)生豎向位移;（3）有軟淤泥夾層時,重點解除深部軟弱土層中靠近原沉降較小一側(cè)的水平向應(yīng)力,便于定向擠淤和自然運土;（4）利用軟土觸變性強的特點,通過鉆孔時的擾動,大大降低其抗剪強度。

4.2基礎(chǔ)托換法

既有建筑地基基礎(chǔ)加固方法中，基礎(chǔ)托換技術(shù)是較為常用且加固效果較好的一種加固方法。基礎(chǔ)托換技術(shù)是把原來由經(jīng)過處理或未經(jīng)處理的地基土承受的部分或者全部荷載通過擴大的承臺或筏板轉(zhuǎn)移到新增樁基或其它基礎(chǔ)上，間接或直接達(dá)到與原有地基土協(xié)同作用以控制不均勻沉降或提高地基承載力的一種加固技術(shù)。

5　未施工油罐的基礎(chǔ)處理措施

5.1土工織物加筋墊層

該項目油罐群建造在經(jīng)地基處理的軟土地基上,油罐直徑大,基礎(chǔ)有一定剛度,但仍屬柔性,基底應(yīng)力分布不均勻，因此對墊層的處理尤為重要。土工織物能增加橫向抗拉能力,保持墊層的整體性,發(fā)揮墊層的剛度作用,約束地基的側(cè)向變形,擴散和均化地基應(yīng)力。

具體做法，在原CFG樁樁頂標(biāo)高上填10cm褥墊層，在鋼筋砼環(huán)墻基礎(chǔ)內(nèi)部每30-50厘米敷設(shè)一層三向土工格柵，墊層材料可選用級配砂石，級配砂石墊層厚度1000mm。距離油罐瀝青絕緣層50厘米改為砂墊層，并保證密實度不小于0.95。后續(xù)施工不變。

5.2托換，增大鋼筋砼環(huán)墻基礎(chǔ)寬度

增加鋼筋砼環(huán)墻基礎(chǔ)寬度，將原有的鋼筋砼環(huán)墻基礎(chǔ)寬度由450mm增加到1500mm，拓寬的基礎(chǔ)底面采用高壓旋噴樁或者錨桿靜壓樁托換。高壓旋噴樁或錨桿靜壓樁的樁長超過原CFG樁樁長。

在增寬的環(huán)墻頂面預(yù)留錨桿靜壓樁施工孔位，作為以上措施還不能達(dá)到目的時的備用措施。

6　結(jié)束語

總之，造成油罐地基不均勻沉降的原因可能是多種多樣的，需要針對這些問題原因進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的處理措施，切實保證工程的施工質(zhì)量，確保油罐的正常使用。

[1]劉小文，常立君，耿小牧.油罐地基產(chǎn)生不均勻沉降原因分析及糾偏方法探討[J].建筑技術(shù)，2008(39).

[2]劉榮.油罐地基產(chǎn)生不均勻沉降原因分析與糾偏方法[J].商品與質(zhì)量：學(xué)術(shù)觀察，2011(06).

王曉東（1980-），男，工程師，主要從事巖土工程設(shè)計、施工及技術(shù)管理等工作。