加油站軟土地基處理方案的比選及應用

秦秀豫

(中海油廣東銷售有限公司，廣東 廣州 510240)

0 引言

加油站作為城市的能源補充站，存儲并銷售屬于危化品的成品油(汽油、柴油)。為確保加油站能夠順利建設，保障后期的運營安全，需要選擇技術可行、安全有效、經濟合理的地基處理方案，提升不良地質的承載力，減少后期建筑物及油罐區的不均勻沉降和變形，實現預期的質量目標。

本文以某新建加油站項目為背景，從工期和費用兩個方面對比分析樁基礎和強夯置換法兩種不同地基處理方案。并選擇強夯置換法對新建項目的地基進行處理，通過豎向抗壓靜載試驗和平板載荷試驗對處理后的地基進行檢測，總結強夯置換法處理加油站軟土地基應用經驗，供類似項目借鑒。

1 項目情況

某新建加油站項目占地面積約3 500 m2，位于沿海區域，軟土主要由沖積海積相和海積相沉淀的淤泥及淤泥土組成，周邊暫無建筑物，臨近河流。

1.1 項目地質條件

(1)①層素填土：主要由砂質黏土、粉質黏土、砂土等組成，呈松散狀態，含約15%～40%的碎石、塊石、砼塊等硬雜質。層厚2.50～3.00 m，平均值2.84 m。

(2)②1 層淤泥：富含有機質和腐殖質，有腥臭味，呈流塑狀。層厚15.20～20.70 m，平均厚度17.14 m。

(3)②2 層黏土：土質較純，干強度及韌性高，呈軟塑-可塑狀。層厚12.70～16.20 m，平均值14.68 m。

(4)③1 層粗礫砂：主要以石英質為主，不均勻含較多黏粉粒，局部含較多圓礫，分選性較好，級配不良，以中密狀為主。層厚2.40～7.10 m，平均厚度5.63 m。

(5)③層砂質黏性土：由花崗巖風化殘積而成，不均勻含砂粒，呈可塑～硬塑。層厚3.30～17.70 m，平均值8.73 m。

1.2 項目水文條件

1.2.1 地表水

場地內地表水不發育，地表水對場地影響較小，主要為大氣降雨補給。

1.2.2 地下水

地下水類型：地下水按賦存方式主要分為第四系孔隙水，基巖風化構造裂隙承壓水。填土層局部存在上層滯水，第四系孔隙水主要存于沖積層③1 層粗礫砂層中，屬強透水層，地下水較豐富。

地下水位：地下水位的變化與地下水的賦存和補給關系密切，每年4—9 月雨季時，大氣降雨充沛，水位會明顯上升，而在冬季因降雨減少，地下水位隨之下降，地下水年變化幅度為1.00～2.00 m。

2 地基處理方案選擇對比

加油站建筑物和罐區的基礎處理質量關乎加油站的建設和運營安全，通過合適有效的處理方案，提升基礎的承載力，使處理后的地基承載力特征值達到150 kPa 以上。

2.1 樁基礎方案

樁基礎是通過將樁身穿越軟土層進入相對承載力較高的持力層，提高建筑物基礎的承載力。加油站項目一般采用預應力管樁處理建筑物和罐區基礎，采用水泥土攪拌樁處理對不均勻沉降不敏感的行車路面，本項目樁基礎方案參數如表1 所示。

表1 樁基礎方案參數

樁基礎施工費用計算：管樁總長度約1 650 m，施工費用約70 萬元；水泥土攪拌樁總長度約19 500 m，施工費用約150 萬元。選取樁基礎處理地基工程造價約220 萬元，工期約40 d。

在軟土地區進行樁基礎施工需嚴格按照相關施工規范對施工步驟進行質量把控，尤其是控制樁間回填土的施工質量，保證樁基礎施工質量符合規范要求。

2.2 強夯置換法

強夯置換法是通過對強夯法和換填法改進，在處理厚度、黏性過高的軟土地基時，不僅能提高地基的承載力和整體穩固性，防止在夯實地基過程中出現淤泥沉降等情況，并且能通過將回填料砸入軟土層降低地基土質水分、增加地基牢固度，縮短基礎處理工期[1]。

強夯置換法施工面積為3 500 m2，夯點按照梅花形布置，施工造價約95 萬元，工期約25 d[2]。

2.3 方案比選

在工程應用中，樁基礎通常作為加油站地基處理的首選方案。該方法能夠直接提升建筑物和罐區的基礎強度。強夯置換法在石化行業有較多應用案例，尤其是處理沿海區域石化項目的地基[3]。受加油站地理位置和周邊環境的限制，在加油站建設項目上應用較少，通過從工期和費用兩個方面對樁基礎方案和強夯置換法方案進行比較，選擇強夯置換法處理該項目軟土地基。

3 強夯置換法實踐研究

3.1 強夯置換法處理方案

3.1.1 強夯施工技術參數

(1)本項目采取四遍強夯方案，夯錘重約50 t，夯錘直徑2.5～2.8 m，施工落距約20 m。

第一遍強夯置換10 000 kN·m 能級，按照10.0 m×10.0 m 的間距進行正方形布置，填料次數2～4 次。當最后兩擊平均夯沉量不大于20 cm，擊數在8 擊左右時收錘。

第二遍強夯置換10 000 kN·m 能級，夯點為第一遍夯點中間插點，按照10.0 m×10.0 m 的間距進行正方形布置。當最后兩擊平均夯沉量不大于20 cm，擊數在8 擊左右時收錘。

第三遍加固夯采取3 000 kN·m 能級，在第一遍和第二遍夯點中間位置按照梅花形布置，夯點間距10.0 m×10.0 m 中間插點。當最后兩擊平均夯沉量不大于20 cm 時收錘。

第四遍滿夯能級為1 000 kN·m，對第一遍、第二遍和第三遍所有的強夯點全部夯一遍，每個夯點2 擊，夯印要求搭接1/4 錘印，滿堂處理。

(2)強夯置換夯點布點如圖1 所示。

圖1 強夯置換夯點示意圖

3.1.2 夯坑回填料計算

施工區域面積3 500 m2，按照70 個夯點設計，單墩墩長按照8 m 計算，夯坑填料取2.5 倍擴孔，按照1.15 倍充盈系數和富余量，總需回填料計算如下：

(1)單點碎石量：3.14×0.8×0.8×8×2.5=40.2 m3；

(2)總計需要碎石量：40.2×70×1.15=3 236.1 m3。

3.1.3 施工準備

(1)施工前需先清除項目地面的植被、樹苗和生活垃圾等雜物，將雜物清除出場地外，不得將雜物挖坑回填到施工區域內，對挖除樹根和植被產生的坑穴要分層回填至地面標高。

(2)地基處理前需對場地進行分層回填至設計標高，回填土中不得含有不良土質。

3.1.4 試夯流程

(1)正式施工前，需在建筑物和罩棚基礎區域中各選2～3 個點進行試夯。試夯時，應記錄每一錘擊的夯沉量，根據錘擊次數與夯沉量的關系曲線和最終累計夯沉量確定正式施工時的每點夯擊次數和夯坑回填料。

(2)試夯結束后，應在夯點上進行鉆孔取樣，以便給出地基承載力特征值、單墩墩長等指標。

(3)試夯結果滿足設計技術要求時，方可按照強夯方案大面積施工。

3.2 基礎檢測試驗

按照設計要求和《建筑地基基礎檢測規范》要求，強夯置換法處理的地基需采用單墩靜載荷試驗和復合地基平板載荷試驗進行承載力檢驗，要求單墩承載力特征值達到400 kN，檢測數量不得小于3 個；復合土地基承載力特征值要求≥150 kPa，采用靜載試驗測定，檢驗點數不得少于5 點，檢測點于場地均勻布置[4]。

3.2.1 單墩豎向抗壓靜載試驗

強夯置換完成地基處理后，選擇3 根強夯置換墩進行單墩豎向抗壓靜載試驗，采用壓重平臺反力裝置進行單墩豎向抗壓靜載試驗，最大試驗壓力為單墩承載力的2 倍，即800 kN。

在最大試驗荷載作用下，3 根強夯置換墩平均沉降量為36.41 mm，沉降量在規范允許范圍內，單墩豎向抗壓極限承載力為800 kN，試驗結果如表2 所示。

表2 單墩豎向抗壓靜載試驗結果匯總表

3.2.2 復合地基平板載荷試驗

采用壓重平臺反力裝置對復合地基進行平板載荷試驗，最大試驗壓力為設計承載力的2 倍，即300 kPa。

通過平板載荷試驗檢測，5 個檢測點承載力特征值極差不超過平均值，復合地基承載力為150 kPa，滿足設計承載力要求，試驗結果如表3 所示。

表3 復合地基平板載荷試驗結果匯總表

3.3 施工過程中的注意事項

(1)施工前應收集周圍環境資料，查明場地內及附近地下管線等，并采取有效措施以防破壞。當強夯施工所引起的振動和側向擠壓對鄰近建構筑物產生不利影響時，應設置監測點，并在場地周邊采取挖隔振溝等隔振或防振措施，確保臨近已有建構筑物及已成型地基土不受擾動。

(2)當夯點周圍擠出軟土影響繼續施工時，需及時清理干凈后再繼續施工。施工過程中還應及時開展場地抽排水，以防處理的地基被浸泡。

(3)施工完成后開挖罐區基坑前，應采取止水鋼板樁對基坑進行支護，開挖過程中要隨時監測坑底狀態，防止底部淤泥涌起。

(4)夯實地基施工結束后，應根據地基土的性質及所采用的施工工藝，待土層休止期結束后，方可進行基礎施工。

4 結語

通過以某新建加油站項目為例，選取了兩種常用軟土地基處理方案進行對比，并采用強夯置換法對軟土地基進行處理。實踐表明，強夯置換法可作為加油站軟土地基處理方案進行使用，不僅縮短工程施工工期，節約建設成本，并且能夠提高整個加油站基礎的整體穩定性。選擇強夯置換法時應考慮周邊環境情況，不適用于附近有高密度居民區的項目，在選擇夯坑回填料時可研究使用處理后的建筑物廢料，節約施工成本，實現建設過程綠色低碳。