1 工程概况
云南云天化石化有限公司物料输送外管廊工程，位于云南省安宁市工业园区，承担中石油云南石化有限公司炼油厂至云天化草铺工业园区的物料输送。管廊长3.0km，沿海棠路东侧及安禄公路南侧、紧邻中缅油气管线随地形起伏布置，高程自1913.00～1884.00，采用钢筋混凝土管廊柱与钢桁（支）架相结合的结构形式，基本轴距9.0m，最大跨距40.0m。输送介质为丙烷、异辛烷、正丁烷、丙烯、液氨、液化气、笨、二甲苯、天然气、氢气等易燃、易爆、有毒物质。
2 工程变形情况
工程2016年5月完成结构施工，2016年8月完成管道敷设。2016年9月中旬，管廊E及F段地面较低处受南侧洗矿厂洗矿水外溢浸泡（图1），9月底，发现该段480m范围出现不同程度的沉降和管柱倾斜，部分钢结构与砼连接处脱开（图2）、部分钢支架严重变形（图3）。
通过对明显沉降轴线的三次连续观测，最大沉降量已经超过600mm，达到605mm，且有进一步发展的趋势。如表一。
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图1
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图2
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图3
表一
3 变形原因分析
2.1变形原因初步分析
变形较大管廊段位于三面环山的低洼地势，山上地下水沿坡而下汇聚于此，而北侧安禄公路新建时进行了路基处理，且未设置排水沟，地表水及地下水均被阻断，使得地下水位异常高，这在施工期间部分基槽开挖予以证实（图4）。
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图4
高水位浸泡地基后使正常地下水位以上土体固结下沉，而前述的洗矿厂洗矿水外溢浸泡，加速了这种下沉，造成上部结构变形异常大。
根据对周边村民调查，该段部分是磷矿采挖松填区，且深度很深，也是造成地基沉降量大的原因。
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2.2变形分析
2.2.1通过对管廊变形区域和未变形但可能存在填土的区域进行专项地质勘察表明，场地岩溶不发育，强沉降区不存在岩溶塌陷原因引起。
2.2.2管廊沉降费附加荷载引起。根据一般工程经验与工程地质手册第四章第一节，堆填时间超过10年的粘性素填土具有一定的密实度和强度，可作为一般建筑物的天然地基，若认为填土固结完成，则基础沉降主要为管廊附加荷载引起，选取强沉降区BK05、BK07进行附加荷载沉降量估算，沉降量为51.8mm～58.6mm，远低于监测沉降量，因此荷载并非造成强沉降的主要原因。
2.2.3根据勘察土样分析结果表二可知，填土在0～4.0m范围内为超固结，4.0～6.0m为正常固结，而以下为欠固结。这与一般土层的固结规律是下部固结程度高，上部固结程度低不同，分析认为：一是填土厚度大且主要为粘性土，渗透性差，地表水入渗深度浅，且填土堆填时表层经过一定程度碾压，相对较密实，因此在表层形成“硬壳层”；二是本地降雨特征为降雨强度高但历时短，且场地整体为斜坡地貌，短时降雨形成的地表水径流易于排泄而不易大量下渗；三是由于本场地填土层较厚及此处地形、地貌、气象条件等因素，在填土填后的十余年中，大气降水等地表水大多仅能渗入到上部土层深度，在上部土层形成正常固结状态，浅表层的超固结状态则可能与受到车辆、机械等碾压有关；上部土层呈正常固结～超固结状态，进一步阻止了大气降水等地表水大量渗入中下部土层，从而造成中下部土层处于欠固结状态，未完全完成其自重沉陷。
表二
2.2.4洗矿厂于管廊建成后不久开始大量排水，前期大量地表水经由E22～E37段排泄，该段地表泡水后产生强沉降，后由于人工筑土堤和开沟导流该段泡水条件得到缓解，而洗矿厂排水主流改为经由G08～G12段排泄， 该段由原弱沉降区转变为强沉降区。由此得出，泡水条件使地表水入渗时间延长，地表水得以进入土体中下部，同时由于上游积水塘水量增加，地下渗流同时加强，水体进入填土中下部使其发生固结沉降。
2.2.5基槽开挖破坏了原有“硬壳层”， 换填砂卵石垫层又形成基础下储水层，基础下长期积水为入渗提供条件，加剧沉降发生。
2.3变形原因分析结论
管廊发生沉降的原因为填土中下部欠固结，洗矿厂排水改变原有入渗条件，水体进入填土深部使中下部土体饱水发生固结沉降。
2.4变形趋势预测
根据变形原因分析，填土在大量水参与条件下（地表水浸泡、地下水上升），其余弱变形区域也将产生较大沉降，进而损坏现有管廊。
4 变形地基处理
4.1地基处理
本工程是在建成后发生的地基沉降，从工程投用时间要求和经济的角度考虑，常用的地基处理换垫层法、强夯法、振冲法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法、土挤密桩法、水泥土搅拌法、柱锤冲扩桩法等均不适用。管廊基础底板6.4～7.0m×2.4～3.5m，尺寸较大，采用高压旋喷注浆法形成的圆状水泥土桩直径可加固整个底板下地基。
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高压旋喷注浆法加固地基，布置如图5。
旋喷注浆施工采用单管成桩工艺，具体控制参数施工前试桩确定。先用钻机在基础底板上桩位钻￠80孔，再就位高压旋喷注浆机进行旋喷注浆。具体步骤为：钻机就位→钻孔→插管→高压旋喷注浆→拔管→清洗。当喷射注浆管贯入土中达到设计标高时即可由下往上注浆，在喷射注浆参数达到规定值后按旋喷工艺提升喷射管，提升速度根据现场返浆情况按0.1～0.2m/min控制。桩位偏差不大于50mm，桩身垂直偏差不大于1%、有效直径不小于600mm，水泥用量不小于288kg/m；旋喷注浆压力为30MPa，喷射孔至高
压注浆泵的水平距离不大于50m；水泥浆采用PO.42.5级普通硅酸盐水泥、水灰比0.8～1.0配制。
图5
4.2地基处理监测与检测
旋喷桩施工期间，在原基础设置观测点，对施工引起的附加位移进行监测，位移激增时应停止施工。
地基加固完成后对管廊基础进行持续观测，在旋喷水泥桩强度未达到强度前每3天观测一次，旋喷水泥桩强度达到强度后每7天观测一次，待基础位移达到稳定标准后15天观测一次，直至雨季结束。根据相关测量标准，管廊位移控制标准由沉降量与时间关系曲线判定，以100天沉降速率小于0.04mm/d认为进入稳定状态。
5 变形地基处理效果
变形地基处理2016年12月10日开始施工，2017年2月2日结束。2017年1月5日至2017 年3月3日观测结果如表三，2017年3月11日至2017 年6月23日观测结果如表四。
表三
续表
表四
续表
从表三数据表明，地基加固施工完成至一月内，沉降量随时间推移、水泥土桩强度增强而逐渐变小，符合规律。
从表四数据表明，水泥土桩达到设计强度以后，沉降量很小，趋于稳定。施工结束后一个月到2017年6月23日止，期间最大沉降量-3.8mm，变化速率为0.034mm/d，最小沉降量0mm，变化速率0.000mm/d，小于0.04 mm/d标准，表明管廊结构物达到稳定标准。
6 结 论
云南云天化石化有限公司物料输送外管廊地基沉降处理，在充分分析产生的原因基础上，结合工程实际采取技术可行、经济合理的高压旋喷法，处理效果明显，达到预期目标。
参考文献
[] 赵维炳 控制工后沉降处理厚软土地基 人民交通出版社 2006年
[2] 杨光华 地基沉降计算的新方法及其应用 科学出版社 2013年
[3] 魏新江 地基处理 浙江大学出版社 2007年
[4] 龚晓南 地基处理手册（第三版） 中国建筑工业出版社 2008年
[5] 沈殿基 复合地基桩处理技术 中国建筑工业出版社 2011年
论文作者:周时远
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年05期
论文发表时间:2020/4/16
标签：地基论文; 地表水论文; 土层论文; 注浆论文; 入渗论文; 强度论文; 基础论文; 《中国建筑知识仓库》2019年05期论文;