碎石桩在大型钢储罐地基处理中应用

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1、碎石桩在大型钢储罐地基处理中应用1121史慧敏，于生，张路军，孙丽波（1.吉林油田公司勘察设计院，2.吉林油田公司钻井工艺研究院）摘要：碎石桩复合地基作为大型钢储罐地基在吉林省内尚无先例，在国内也处于实验性应用阶段。储罐越大荷载增减频率越高对不均匀沉降越敏感。柔性的复合地基比较适应储罐使用中荷载的变化，失稳概率降低。由于没有经验借鉴，设计参数经过成桩试验及施工中随时进行的质量检测进行指导，最终完成参数调整。目前经过八年多使用，沉降监测满足相关规范规定。关键词：碎石桩法；复合地基；储罐基础1工程概况及问题的提出吉林油田江北储运系统改造工程新增两座1万立方米的

2、钢结构浮顶罐。储罐内径28.5m，外径28.64m，高17.43m，罐体重2474.5kN，充水重102474.5kN。罐体设计基地压力为220kPa，基本雪压0.3kPa。两罐东西向并排分布于采油二厂联合站罐区北侧，外边距11.86m。罐体位于第二松花江的二级阶地上。15m深度内地层分为六层：①耕土：主要成分为粉土，厚度0.5m。②粉土：局部夹有薄层粉质粘土，稍密状态，厚度1.8~5.9m。③粉土：稍密状态，厚度0.6~5.5m。④粉砂：中密，颗粒级配一般，厚度0.7~1.4m⑤粉土：稍密状态，厚度0.7~2.3m。。⑥粉砂：中密，颗粒级配一般，最大揭露

3、厚度6.1m。地层主要为上更新统顾乡屯组Q3的冲积黄土状土，属第四纪河流相沉积，为非液化土层。地表0.5m以内为耕土，且0.6~0.9m存在冻土，采用天然地基时，⑤层及以上各层厚度不均匀，尤其②、③层坡度大，且在两罐中间土质较软。两罐中间应力叠加，更加不利。利用下式计算：罐体沉降差不能满足设计要求。同时采用天然地基时承载力也难以满足要求。为满足储罐对地基土沉降和强度的要求，须对地基土进行处理，采用人工地基。就强夯法、预制混凝土桩和碎石桩复合地基在造价、技术难度、进度和效果、施工条件等方面进行比较，碎石桩复合地基由于造价低、施工快而被选择采用。2碎石桩复合地

4、基加固机理碎石桩在加固粘性土地基中的作用是由于碎石桩在荷载作用下不仅产生竖向固结，同时横向膨胀变形形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性。桩周土在荷载作用下随时间逐渐完成排水固结，密实度提高，对桩体产生更大的侧向约束作用。随着桩周土的变形，荷载向桩体集中，桩土应力比随时间增大，直至桩周土体固结完成后，荷载转移趋于稳定，桩土效应达到平衡。3碎石桩复合地基方案《石油化工钢储罐地基与基础施工及验收规范》(SH/T3083-1997)第7.4.3条要求任意直径方向的沉降差＜0.006D（171.0mm），储罐基础整体相对倾斜＜0.6％。依据《石油化工钢储罐地基处理

5、技术规范》（SH/T3083-1997）、《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》(SHT3068-2007)及《建筑地基处理技术规范》3(JGJ79-2002)，并根据10000m钢储罐设计的要求，我们提出碎石桩方案。2010年增刊第1期工程勘察GeotechnicalInvestigation&Survrying287桩距：经计算桩距选用1.7~2.3m之间，根据现场的成桩试验，桩距选用1.8m，正方形布置，加固效果较好。桩长：根据地质资料及打桩机具的设备能力，贯穿软弱土层达到坚硬土层，确定桩长为8.5m。桩径：设计桩径450mm，设计挤密扩径到550mm

6、。成桩后桩顶平整夯实，然后铺设200mm碎石调节垫层，并分层夯实。加固范围：挤密碎石桩为散体柔性桩，为了减少地基土在预压荷载作用下产生较大的侧向位移和增强地基的稳定性，在钢储罐外径加固外围，增加两排围护桩，整体加固直径为36m。为了减少相邻影响和应力叠加产生的不均匀沉降，在储罐之间增加了三排屏蔽桩，桩距为2.25m。具体桩位见图1图1江北储运系统改造1万方罐基础桩位图按照《石油化工钢储罐地基与基础施工及验收规范》要求，我们进行充水预压。这可以检查焊接质量，同时也对地基进行预压。每次进水高度为钢储罐的1/3，进水速度≤150t/h，从四面对称均匀进水，每6h

7、进行一次沉降观测，观测值为0.8~16mm/d，符合规范要求的沉降速率不大于10~20mm/d。当日沉降速率小于该值且沉降稳定时，进行下一次充水。如此直至充水到最高操作液面，并保持48h进行观测。当沉降无明显变化时，持续一周后放水。放水速度不能过快，放水速度≤50t/h，否则地基回弹影响充水预压的效果，液面下降＜3m/d，放一、二次水1.5m/d，停24h，实测地基的回弹，第三次放水2.5m/d重复上述工序直到水全部放完。沉降观测是保证工程顺利进行并分析罐体沉降趋势的必要工作。沉降观测贯穿基础完工后、储罐充水前、充水过程中、充满水后、放水过程中、放水后的全

8、过程，特别要关注罐直径两端的沉降差和沿罐圆周方向的沉降差。依据规范