鄭燃集團(tuán)液化石油氣儲(chǔ)罐勘察及HGP樁地基處理檢測(cè)分析

張根山

摘要：鄭州液化石油氣儲(chǔ)罐廠搬遷工程，屬于鄭州九五重點(diǎn)項(xiàng)目，場(chǎng)地位于鄭州東部圃田，地貌單元屬于黃河沖積平原，微地貌具有風(fēng)積沙丘，地質(zhì)條件較差，承載力低，不能滿足大型儲(chǔ)罐荷載要求，經(jīng)采用HGP樁處理，采用復(fù)合地基，強(qiáng)度變形均得到滿足，且經(jīng)濟(jì)，為該地區(qū)類似項(xiàng)目地基處理提供了新的途徑。

Abstract： The relocation project of Zhengzhou liquefied petroleum gas storage plant belongs to the key project of Zhengzhou Ninth Five-Year Plan. The site is located in Putian， east of Zhengzhou. The geomorphologic unit belongs to the Yellow River alluvial plain. The microgeomorphology has wind-sand dunes and poor geological conditions. The bearing capacity is low and can not meet the load requirements of large storage tanks. The strength deformation is satisfied by HGP pile treatment and composite foundation， which provides a new way for the foundation treatment of similar projects in this area.

關(guān)鍵詞：液化石油氣罐;HGP樁;檢測(cè)

Key words： LPG tank;HGP piles;detection

中圖分類號(hào)：TE972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）07-0150-03

0 引言

擬建工程為鄭州市燃?xì)庥邢薰疽夯蜌鈨?chǔ)罐廠搬遷工程，屬鄭州市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。工程場(chǎng)地位于鄭州市東郊，管城區(qū)圃田鄉(xiāng)西營(yíng)崗村西，廠區(qū)占地面積64641m2。

擬建工程包括的子項(xiàng)工程有：①四個(gè)直徑18.0m，容量4000m3的液化石油氣球罐。總重量58000kN，基底壓力：P=380kPa;②四層綜合辦公樓一棟;③液化石油氣灌瓶間;④消防水池一個(gè)，設(shè)計(jì)容量4500m3，有效容量3500m3。

1 巖土工程勘察

1.1 勘察工作布置

勘察目的是為施工圖設(shè)計(jì)提供巖土工程資料和參數(shù)。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[1]，結(jié)合設(shè)計(jì)總圖，勘探點(diǎn)布置以整個(gè)場(chǎng)地均布為原則，并重點(diǎn)控制四個(gè)液化石油氣球罐。在場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)共布置勘探點(diǎn)85個(gè)。勘探孔深度控制性孔深度30.0m，間距20.0-30.0m。為配合地震安全性評(píng)價(jià)施工2個(gè)地震測(cè)試孔，孔深90m。為了準(zhǔn)確地獲得各土層的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，采用了以鉆探取原狀土樣、靜力觸探測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、地震波速測(cè)試等綜合勘察手段對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地位于鄭州市東15km管城區(qū)圃田鄉(xiāng)西營(yíng)崗村，自然地面標(biāo)高在97.31-94.00m。勘探時(shí)地表已被整平。場(chǎng)地地貌單元屬黃河沖積平原。地層結(jié)構(gòu)從上到下，按照工程地質(zhì)性狀共劃分10個(gè)單元層。

1.3 地下水條件

勘察期間場(chǎng)地地下水水位埋深7.0m（標(biāo)高88.3m）左右，屬第四系松散巖類孔隙潛水，據(jù)調(diào)查近5年最高水位5.0m左右，歷史最高水位2.0m。基礎(chǔ)埋深1.5m，可不考慮地下水對(duì)基礎(chǔ)施工的影響。

1.4 巖土工程分析與評(píng)價(jià)

本場(chǎng)地區(qū)域上位于華北地臺(tái)南緣，基底地塊完整，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，鄭州地區(qū)的斷裂大都為前新生代的非活動(dòng)斷裂，新生代以來無活動(dòng)跡象，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性無影響。鄭州市地震基本烈度為7度。地層平均剪切波速為230.0m/s，覆蓋層厚度62.0m。建筑場(chǎng)地類別Ⅲ類。地基土不液化。場(chǎng)地交通便利，無不良地質(zhì)作用，適宜工程建設(shè)。

球罐區(qū)持力層及第一下臥層層面坡度最大14%，且第（1）層部分地段缺失，因此球罐區(qū)天然地基不均勻。

1.4.1 天然地基淺基礎(chǔ)評(píng)價(jià)計(jì)算

球罐基礎(chǔ)擬采用環(huán)形基礎(chǔ)，豎向荷載設(shè)計(jì)值為58000kN，基礎(chǔ)埋深1.5m，基底壓力Pk=380kPa。以第（1）層為持力層，按規(guī)范經(jīng)修正后承載力特征值150.9kPa，顯然 Pk>fa，因此天然地基不可行。

1.4.2 復(fù)合地基評(píng)價(jià)

由于球罐區(qū)上部地層變化較大，天然地基為不均勻地基，天然地基不滿足，根據(jù)本地區(qū)建筑施工經(jīng)驗(yàn)和建筑物結(jié)構(gòu)荷載特點(diǎn)，可采用復(fù)合地基或鉆孔樁。從施工條件及經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素分析，采用HGP樁（投石注漿無砂混凝土樁）地基處理措施最經(jīng)濟(jì)。

HGP樁又稱投石注漿無砂混凝土樁，施工機(jī)具簡(jiǎn)便，造價(jià)低，工藝簡(jiǎn)單，按剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)，承載力提高明顯。

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，建議樁入土深度15.5m，以第（6）層為樁端持力層，樁頂埋深按1.5m，則有效樁長(zhǎng)14.0m，設(shè)計(jì)樁徑300mm，樁基設(shè)計(jì)參數(shù)qsi、qp見表2。參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）[2]計(jì)算單樁和復(fù)合承載力。endprint

根據(jù)上部荷載條件，基底壓力P=380kPa，基坑開挖1.5m，滿足上部荷載條件的復(fù)合地基承載力特征值fspk不應(yīng)小于380kPa。針對(duì)性地分別估算樁間距為1.10m、1.15m的復(fù)合地基承載力特征值，分別為397kPa和387kPa。由于HGP樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)施工暫無規(guī)范可循，工程樁施工前應(yīng)先行試樁，確定單樁豎向承載力和復(fù)合地基承載力。

1.4.3 地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)化與選擇

基礎(chǔ)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)是節(jié)約基礎(chǔ)部分投資的主要途徑。基礎(chǔ)方案選擇過程結(jié)合鄭州地區(qū)現(xiàn)有施工機(jī)械能力及場(chǎng)地環(huán)境、地層條件，樁基礎(chǔ)及高壓旋噴樁、HGP樁復(fù)合地基進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析對(duì)比，鉆孔灌注樁工期40天、造價(jià)162萬，高壓旋噴工期40天、造價(jià)169萬，HGP樁工期20天、造價(jià)114萬。最終決定采用HGP樁復(fù)合地基方案，較其它兩種方案節(jié)約投資約50%，而且節(jié)約工期20天，為重點(diǎn)工程的提前投入使用贏得了時(shí)間，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 地基處理方法簡(jiǎn)述及施工過程的改進(jìn)

HGP樁是投石注漿無砂混凝土的簡(jiǎn)稱，其原理是將水泥漿液注入碎石石料空隙，固結(jié)后形成豎向剛性加強(qiáng)體，同時(shí)水泥漿液對(duì)樁端、樁側(cè)的滲透有效提高樁側(cè)摩阻及樁端承載力。

鉆機(jī)就位→成孔→清孔→放注漿管→投放石料→一次注漿（水泥漿）→二次注漿→補(bǔ)漿→拔注漿管。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員大膽設(shè)想及實(shí)驗(yàn)研究，成功地將武漢產(chǎn)PH—5B型深層攪拌樁機(jī)應(yīng)用于本場(chǎng)地的鉆進(jìn)成孔，平均成孔時(shí)間30min，功效提高6倍。注漿泵選用衡陽產(chǎn)BW150W及BW250W型。

3 地基處理效果檢測(cè)

該場(chǎng)地進(jìn)行了12個(gè)單樁復(fù)合地基靜載實(shí)驗(yàn)（每個(gè)罐三個(gè)點(diǎn)），對(duì)其中220根HGP樁進(jìn)行了低應(yīng)變反射波法檢測(cè)（每個(gè)罐55根）。靜載試驗(yàn)結(jié)論：12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的P-S曲線上均沒有明顯的比例界限，呈緩變型，使用相對(duì)變形值判定的復(fù)合地基承載力特征值均大于總加載壓力的一半，按總加載壓力的一半確定復(fù)合地基承載力特征值。其測(cè)試的12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的單樁復(fù)合地基承載力特征值均大于380kPa，單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)曲線圖。

4 沉降變形觀測(cè)

竣工并投入使用以來，根據(jù)球罐沉降觀測(cè)資料，最大沉降3.5mm，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

①勘察正確反映了場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，提供了準(zhǔn)確、可靠的各土層物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，對(duì)各種可能的地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行闡述與評(píng)價(jià)，并推薦出技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方案。

②本工程所采用HGP樁地基處理方法，經(jīng)檢測(cè)完全滿足設(shè)計(jì)要求，且施工機(jī)具簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，具有較好的推廣前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計(jì)院.GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].北京中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 [S].北京中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]吳健，錢明.大型儲(chǔ)油罐地基勘察分析及不同規(guī)范之比較[J].土工基礎(chǔ)，2016（04）.endprint