化工儲罐區地基處理技術分析

王學凱

摘要：隨著沿海沿江沿河化工園區的蓬勃發展，建于軟土、液化土、濕陷性黃土、膨脹土等各種復雜地質條件上的罐區也愈發普遍。這就對罐區基礎設計尤其是地基處理這塊的設計提出了更高的要求。文章針對化工儲罐區幾種地基處理技術展開討論，并提出合理化建議。

關鍵詞：化工;罐區;地基處理

化工產業在近幾年的發展不斷加快，整體上創造的經濟效益、社會效益益發突出。化工儲罐區作為整個化工廠區重要的一部分，其內的儲罐數量、單罐容量及總容量也隨之越來越多、越來越大，總體呈規模擴大趨勢。而隨著各地化工園區的設立，面對各種復雜地質情況的工程也越來越多。罐體沉降、傾斜的事故時有發生，造成嚴重的人員傷亡、經濟損失及環境污染。這就要求設計時對地基基礎設計尤為重視，安全第一，兼顧經濟性。下文就儲罐區地基基礎設計做一些探討與分析。

一、罐區地基基礎設計的基本要求

首先，地基承載力應滿足上部荷載的要求。作用于地基上的荷載主要是罐體、基礎及儲存介質的重量，并應核算充水試壓工況下的荷載。該上部荷載的特點是荷載強度大，分布面積大，對地基的影響深度大。鑒于當前儲罐規模的提高，在大多項目里天然地基的承載力是不能滿足該要求的，就必須選擇合適的地基處理方式以提高地基承載能力，滿足上部荷載要求。

其次，應滿足地基沉降變形的要求。儲罐地基的變形，包括整體沉降、不均勻沉降、整體傾斜都必須滿足規范允許限值內。某些特殊介質的儲罐還應滿足工藝專業專門提出的特殊限值，要求更加嚴格。

二、罐區地基處理的方法

儲罐區的建設中常會遇到各種不良土質、不均勻土層。常見的不良地基包括淤泥及淤泥質土、沖填土、雜填土等低強度高壓縮土體以及其他特殊土體，如液化土、濕陷性黃土、膨脹土、季節性凍土等。這幾類土要么承載力不足要么變形超限要么其自身特殊性的要求必須對其做處理。目前常用的儲罐地基處理方法有如下幾種：

（一）換填墊層

換填墊層法是指將基礎底面以下一定范圍的軟弱土挖去，然后回填強度高、壓縮性較低，且沒有侵蝕性材料的方法。適用于淺層軟弱土層或不均勻土層的地基處理，包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土、暗塘暗溝。也適用于一些地域性特殊土的處理，如膨脹土、濕陷性黃土、季節性凍土等。換填的厚度應根據置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度宜為0.5m～3.0m，最大不宜超過5.0m。換填的寬度除應滿足基礎底面應力擴散的要求外，還應考慮墊層側面土的強度條件，且每邊超出基礎底面邊緣不應小于300mm。常用的換填墊層材料有灰土、級配砂石、粉煤灰、礦渣及其他工業廢渣。該法就地取材，施工簡單，造價低，應用廣泛。

（二）預壓地基

預壓地基適用于處理淤泥質土、淤泥、沖填土等飽和黏性土地基。預壓地基按處理工藝的不同分為堆載預壓、真空預壓、真空和堆載聯合預壓。其處理的原理是排水固結，即飽和軟黏土在荷載作用下，土中孔隙水排出，孔隙比減小，土體發生固結變形，土的有效應力增大，地基土的強度逐步增長。該法工期短、施工安全、無污染，造價低，不過對臨近或范圍內的建構筑物的安全有影響。目前在化工行業中運用的不多。

（三）夯實地塞

主要為強夯法地基處理，指用起重機械將大噸位夯錘吊至高處自由落下，給與土體強大的沖擊能力和振動，迫使土體空隙壓縮，使土粒重新排列、迅速固結，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。強夯適用范圍廣，可用于碎石土、砂土、黏性土、濕陷性黃土及雜填土地基的施工，尤其在大面積的填土區更為適用。強夯的有效加固深度根據不同土質不同能級按《建筑地基處理技術規范》中表6.3.3-1確定。應注意強夯法的有效加固深度應從最初起夯面算起。強夯法優點在于施工程序及裝備簡單，適用面廣，節省材料，土體加固效果及經濟效果明顯，其問題主要在于施工時振動和噪音大，對周邊建筑物和環境帶來影響。

（四）復合地塞

復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，形成由基體和增強體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強體共同承擔荷載的作用。常用的復合地基有水泥土攪拌樁、旋噴樁及水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）等。前兩種適用于淤泥、淤泥質土、素填土、黏性土、粉土、砂土、黃土等，后一種適用于黏性土、粉土、砂土和樁端具有相對硬土層的淤泥質土、人工填土等地基。水泥土攪拌樁將水泥漿和軟土就地攪拌混合，充分利用了原有軟土，施工時無振動、噪音，處理費用低，其缺點是對含氯化物的粘性土加固效果差不適合有機質含量高的粘性土。旋噴樁是將漿液噴射凝固形成水泥土樁體，適用范圍廣，施工簡單，占地少，能在狹窄、低矮的現場施工，缺點是不適合地下水流速度大、永久凍土及對水泥有嚴重腐蝕性的地基。CFG是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁和樁間土、褥墊層一起形成復合地基，該方法承載力提高較多，變形小，節約資源，保護環境，造價降低，且施工快、工期短、施工質量易控制，應用范圍廣，但不適合處理塑性指數高的飽和軟黏土。

三、罐區地基處理的選擇與應用

地基處理方式的選擇應首先綜合考慮工程場地實際的地質狀況、水文條件、儲罐設計對地基的力學要求和變形要求、施工條件等因素，然后經過技術、經濟指標比較分析，對軟弱土、不均勻土、特殊土等選用適合的地基處理方法以滿足設計以及施工要求。地基處理方式的選擇應以技術優先，在保證安全性（地基承載力、變形和穩定性）的情況下兼顧經濟性。

經過地基處理后的地基承載特征值應通過現場靜載荷試驗確定。在工程設計應用時應注意該地基承載力特征值的修正，并按規范的規定取值。

最后簡單舉例下地基處理在具體項目上的應用。江蘇嘉豐化學項目采用水泥攪拌樁法，樁土面積置換率m=0.35，處理后復合地基承載力120Kpa;神華鄂爾多斯油渣萃取項目采用級配砂石換填法，處理后地基承載力180Kpa;新疆天業乙二醇項目采用強夯處理地基，處理后地基承載力220Kpa。

四、總結

針對化工儲罐區面臨的各種不良地質狀況，應從技術經濟多方面綜合考慮采取適合的地基處理方式，既能保證儲罐地基基礎的安全又能兼顧項目的經濟指標。

參考文獻：

[1]建筑地基處理技術規范[S].JGJ 79-2012.

[2]鋼制儲罐地基基礎設計規范[S].GB50473-2008.