振冲碎石桩在油罐地基基础处理应用探析

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1、振冲碎石桩在油罐地基基础处理应用探析　　摘要曹妃甸油库库区T-1、T-2、T-3原油罐采用振冲碎石桩复合地基进行处理，这在国内大型油罐中为数不多。通过介绍该工程地基处理的方案、检测，对振冲碎石桩在大型油罐地基工程中的应用提出了一些探讨。关键词：振冲碎石桩；油罐；复合地基中图分类号：TE976文献标识码：A前言近年来，随着我国石化行业的发展，油罐向大型化发展。油罐的直径越大，受附加应力影响的土层深度越大，势必造成罐基础的沉降较大，相应的罐底板不均匀变形也大。因此油罐地基处理应重点考虑地基的承载力、不均匀变形以及液化问题。国内处理油罐地基的方法很多，优缺点各不相

2、同，本文结合曹妃甸油库库区T-1、T-2、T-3原油罐工程探讨振冲碎石桩在油罐地基处理中的应用。工程概况本工程为北京东方新星石化工程股份有限公司的曹妃甸油库库区T-1、T-2、T-3原油罐详细勘察工程。6拟建曹妃甸油库库区及配套设施场地位于曹妃甸岛的东南角，已建成的矿石码头以东滨海浅滩潮间带处，属砂质海滩，为海相沉积形成。建设规模为80万立方米原油罐（单罐容量10万立方米）。原油罐为钢制，尺寸为80m（直径）×21.8m（高度）；基础为钢筋混凝土环墙式基础。场地勘察深度内的土层为第四系沉积层，地层分布详见下表。表1场地地层分布表③层土在抗震设防烈度为7度时判

3、定为液化土层，液化等级为轻微；测得地下水位埋深为2.10～3.10m，标高为1.65～2.67m。地基处理方案论证我国已建成的大型油罐地基处理大致分为以下几种类型：1）桩基础：承载力容易满足，沉降量及差异沉降小，施工工期短，但承台板比较厚，配筋量大，综合造价高。2）半刚性复合地基：主要包括灰土桩、石灰桩、深层搅拌桩和夯实水泥土桩等。它适用于天然地基承载力相对较高，地基处理后，承载力和沉降容易满足油罐使用荷载的要求。这种地基处理方法的基础形式和柔性桩复合地基相同，其造价相对较低，工期短。63）柔性复合地基综合处理法：这种地基处理方法是先用碎石桩或砂桩对天然地基

4、进行处理，以满足油罐充水前对地基承载力的要求，然后在罐体建成后进行分级充水预压，使地基土强度逐渐增长，最终满足油罐正常使用荷载的要求。油罐基础通常采用钢筋混凝土环墙式基础，环墙内部采用灰土、素土或碎石垫层取代钢筋混凝土承台板，从而大幅度降低造价，施工工期较短。本场地油罐区天然地基不能满足承载力和变形的要求，且③层粉砂局部地段具液化可能性，为提高承载力、减小变形、消除液化，根据场地地层条件和大型储罐的工程特性及其建筑经验，结合上述3种地基基础方案的优缺点，对罐区的地基处理采用下述方案。地基处理方案（振冲碎石桩复合地基）根据场地地层情况，③层底部普遍存在粘性土薄

5、层，④层排水条件较好，碎石桩应穿透③层土进入④层，以形成良好的排水系统，利于地基土层的排水固结。桩端荷载坐落于④层粉质粘土，圆形布桩，桩长30m，桩距2.3～2.5m，桩径1.2～1.3m。振冲器功率130kW，水压0.4～0.6MPa，密实电流大于95A。碎石桩施工完成后，应在复合地基上铺设30～50cm的级配砂石垫层，垫层的干密度应大于1.5g/cm3，其渗透系数宜大于1×10－2cm/s。当碎石桩施工结束、砂石垫层铺设完成、油罐安装后，可对复合地基进行充水预压，即在油罐中分级充水预压，采用充水预压加固可以达到提高地基强度、减少6工后沉降的目的，工程质量

6、更容易保证，并且可减少加固费用。振冲碎石桩工法较成熟，已广泛成功地应用于大型储罐的工程建设，但有工程排浆问题，容易污染环境。4.振冲碎石桩试验与检测设计要求油罐振冲碎石桩复合地基承载力特征值不小于220kPa，碎石桩桩体重型动力触探击数不低于20击，消除地层中粉细砂层的液化。按照设计要求，进行了单桩复合地基静载试验、碎石桩体动力触探试验、桩间土标准贯入试验。1）单桩复合地基静载试验承压板为方形，面积6.25m2，单级荷载按照65kPa进行加载，分8级加载，总加载量为520kPa。试验P～s曲线均为平缓光滑曲线，按照相关规范标准，桩复合地基承载力特征值可取s/

7、b或s/d等于0.01所对应的荷载（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其大于2m时，按2m计算）和最大荷载或临界荷载值的的一半，取二者中的小值。结果显示各检测点复合地基承载力特征值≥260kPa，满足设计要求。详见下表：表2振冲碎石桩单桩复合地基静载试验结果2）通过碎石桩体动力触探试验发现，在2.5～3.8m以上击数大多低于20击，个别桩段低于10击；2.5～3.8m6以下击数较高，个别桩段稍低于20击，但数量很少，且不连续。总体来讲，碎石桩桩体3.5m以上密实度较差，这与此深度范围内的地层主要为未压实的回填土有关，3.5m以下密实

8、度较好，连续性、均匀性也较好。由于回填土层以下的桩体