摘要：随着国家能源建设的发展，软弱复杂地基上建造大型油罐的情形越来越多。如何安全、经济和高效的治理油罐软弱地基成为迫切的课题。本文结合近十年来几个代表性的工程实例，探讨了多种地基处理工艺相结合的综合治理法的适用性和应用前景。
关键词：岩土工程；地基处理；大型油罐；黄土高原地区
自我国改革开放以来，随着我国国民经济综合实力的提高，石油石化行业出于能源储备的战略需要，加快了原油储运系统建设的步伐。特别是进入21世纪以来，储罐建设无论在数量上还是在规模上都进入到一个崭新的发展阶段。仅国家一期战略储备库总库容就达到了1800 万m3），单个油罐容积大多为10万m3。目前国内储罐最大容积已达到15万m3。特大罐的建设不仅在设备和工艺设计方面提出了更高的要求，对岩土工程勘察、地基与基础设计与施工方面来说更是新的挑战。本文结合在上海等软弱地基上建设大型油罐的工程实例，介绍了综合地基治理技术在软弱地基油罐建设中的应用。
1 软弱地基上储罐基础施工方法分类
在软弱地基上施工储罐基础所采用的施工方法，基本上和一般建（构）筑物软地基所采用的施工法相同，可分为直接基础、地基处理施工和桩基。出于经济成本方面的考虑，大多数油罐建筑在地质条件不良地区，持力层较深。故直接基础的型式应用不多。桩基与承台基础安全度较高，但投资较大。除非在安全条件无法满足的情况下，一般的储罐也不采用。因此，地基治理施工法成为在软弱地基上建造油罐的最重要的方法。工程实践甚多，取得的经验也较为丰富。特别是近十年，随着施工机具能力的提高、各种地基处理方法的引进和开发，复合地基理论研究方面的进展，大型油罐软弱地基的处理技术达到了一个崭新的阶段。但是，鉴于大型储罐荷载大，影响范围深，对不均匀沉降要求较严。而黄土高原地区工程地质条件大多不良，在这种情况下，采用单一的地基治理施工法往往不能满足技术或经济方面的要求。此时，按照地基治理的目标，结合地基土的工程特性，采用多种地基处理工法综合处理软弱地基往往能达到满意的效果。
2挤密碎石桩加塑料排水板与充水预压综合处理软弱地基
2.1工程背景
上海某石化公司海滨油库区场地地层为一套第四系滨海—浅海—河口相沉积，油罐影响深度内以饱和软弱粘性土为主。其工程性质特点表现为高压缩性、低强度，高灵敏度和低透水性。同时所夹的少量粉土和砂性土具有中等地震液化趋势。由于大型油罐影响范围大，荷载高，地基土无论在承载力还是变形控制方面均不能满足设计和施工要求。
2.2地基治理方案的选择
地基治理的目标是：（1）消除部分地基土的液化；（2）使地基承载力满足要求；（3）控制不均匀沉降在允许的范围；（4）成本低，工期合理。在充分考察了当时国内所应用的各种地基处理技术的特点和适用性，并通过适当的勘察手段查清地基土的工程地质性状和力学性质的基础上结合油罐柔性基础和上部结构的特点。确定采用沉管碎石桩加塑料排水板与充水预压综合地基处理方案。沉管碎石桩的作用是消除粉砂层的液化势，与天然地基土构成复合地基使承载力相对提高；同时植入土中的碎石桩本身也构成排水通道。塑料排水板主要起排水通道的作用。由于地基土的固结和强度增长的速率与排水距离的平方成正比，塑料排水板的植入缩短了排水距离，使后期的预压时间可大大减少。相对于砂井或碎石桩而言，其优点是：对土的扰动小，施工简单且效率高，排水通道不宜被破坏。充水预压是该地基治理方案中最重要的一环。也是油罐建设特点和地基处理技术的有机结合。其作用是通过分级充水加荷，使地基土排水固结、强度增长直至满足地基承载力要求。
2.3设计与施工参数
以10万 m3油罐为例，挤密碎石桩和塑料排水带设计参数以及充水预压监测项目。振动沉管碎石桩的施工采用DZ40、DZ60型桩机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导管直径375mm，活瓣桩靴，采用反插工艺，成桩直径600mm。需要说明的是，为保证沉管到位后，活瓣能顺利打开，以便足量投料。采用气协法施工法。解决了在淤泥质土中，当桩达到一定深度时，活瓣不能打开的难题。挤密碎石桩由边上向中心打设。碎石桩施工完后打设塑料排水板。在基础施工前或施工的同时，埋设监测元器件。在充水预压前，制定充水预压计划，并校核在此加荷计划下地基的稳定性和沉降计算。同时，各种实测数据又可反算固结系数，调整充水计划，指导施工。
3刚性桩加柔性桩组合型复合地基治理技术
3.1 CFG桩复合地基
CFG桩由碎石、石屑、粉煤灰，掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机制成的具有较高粘结强度的桩型。CFG 桩是刚性桩复合地基应用的代表。其与桩间土一起，通过粒状散体材料褥垫层共同构成CFG 桩复合地基。CFG 桩复合地基是我国开发的专有地基处理技术，其设计思想有独到之处。无论在理论研究方面，还是施工技术上都日趋成熟。CFG 桩复合地基技术已广泛地应用于民用建筑，包括高层建筑地基处理上。但由于种种原因，在油罐，特别是大型油罐软弱地基治理方面的应用还只能说刚刚开始。CFG 桩复合地基，同低和中等粘结强度桩的复合地基尽管在承载特性、荷载传递深度、扩散范围等方面存在差异，但其设计思路仍借鉴于前者。但复合地基设计中，褥垫层的设计比较关键。CFG桩复合地基适用范围较广，既可应用于挤密效果好的砂土、粉土，也适用于挤密效果差的饱和和非饱和粘性土、填土。但对于黄土高原地区地基承载力标准值小于50kPa的塑性指数高的饱和软粘土，由于桩间土承载力太小，土的荷载分担比太低，直接用 CFG 桩复合地基受到质疑。其他的复合地基技术更无法满足要求。前述的碎石桩加塑料排水板与充水预压综合地基技术尽管有把握成功，但无可避免的施工周期更长、沉降更大。为此，结合目前国内在组合桩技术理论研究方面的成果和不多的实践经验。对刚性桩加柔性桩（或加其它地基处理技术）组合型复合地基治理技术应用于大型油罐地基处理的可能性进行初步探讨。
3.2刚性桩加柔性桩组合型复合地基
CFG 桩复合地基技术单独用于黄土高原地区塑性指数高的饱和软粘土地基大型油罐软弱地基治理主要受到以下两类问题限制：（1）成桩时土的挤密分量近于零承载力的提高唯一取决于桩的置换作用，桩间土承载力太小，土的荷载分担比太低。加之为满足承载力要求，桩体强度一般要求较高，合理的桩土协调变形难以达到。（2）采用通常的或稍大的置换率布桩，目前的施工工法难以保证成桩质量，易造成缩颈、断桩和歪桩。为此，提出以下以 CFG 桩复合地基技术为基础的组合型地基处理的设计概念模式，试图为大型油罐软弱地基处理的方案选择提供一些思路。真空预压加 CFG 桩对于新近沉积的极软弱淤泥质土首先采用真空预压或真空加堆载预压，其上部填土可作为堆载。在地基土经过预压固结、强度提高到一定程度后，在进行 CFG 桩的施工，此时可按常规的方法设计与施工。目前国内，真空预压与真空%堆载联合预压设计与施工技术均已成熟，真空度可达到700mmHg。单块加固膜面积已达到 3万 m2。通过设置塑料排水带，提高排水能力，减小传递负压阻力，可使加固深度达到25m。在预压设计时，可根据 CFG 桩的设计对地基土强度的最低要求，提出固结度要求，从而缩短建设周期。在建设周期允许的情况下，该方案因其成本低和安全度高值得关注。
4结语
综上所述，在软弱地基上施工储罐基础所采用的施工方法，基本上和一般建（构）筑物软地基所采用的施工法相同。但由于油罐的下属特点，在地基与基础设计思路和出发点方面有所不同。当然，地基处理方案还受到施工设备机具能力的限制。任何一种地基处理工法总有其长处和缺陷。对于黄土高原地区软弱复杂地层，根据在上海十余项工程项目上所开展的试验研究和工程实践，采用多种组合施工工法，即所谓的综合地基治理技术，技术上可行，经济上合理，安全上可靠。对在软土地基上建造特大型油罐具有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]林忠.大型油罐建设中综合地基处理技术的应用[J].建筑知识：学术刊，2013（7）：403-403.
[2]魏路先.复杂软弱地基条件下大型储罐地基处理综合技术研究[D].中国海洋大学，2004.
论文作者:魏晓华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：地基论文; 油罐论文; 预压论文; 软弱论文; 碎石论文; 技术论文; 黄土高原论文; 《基层建设》2017年第30期论文;