儲(chǔ)油庫(kù)地基高能級(jí)強(qiáng)夯及灌注樁處理分析

劉青

【摘要】本文就儲(chǔ)油庫(kù)基高能級(jí)強(qiáng)夯措施及灌注柱的處理進(jìn)行了分析，對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)基高能級(jí)強(qiáng)夯的原理和施工細(xì)節(jié)提出了改進(jìn)意見(jiàn);對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)基灌注柱的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)意見(jiàn)。最后本文還對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)基高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)及灌注柱未來(lái)的應(yīng)用進(jìn)行了展望，認(rèn)為其不僅適用于儲(chǔ)油庫(kù)地基的施工建設(shè)，而且在某些大型的項(xiàng)目中具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)油庫(kù)地基;高能級(jí)強(qiáng)夯;灌注樁處理

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU249.6

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）08-0104-02

在化工廠建設(shè)過(guò)程中，威脅工程運(yùn)轉(zhuǎn)最大的問(wèn)題就是大型油罐所處地基較為軟弱，容易出現(xiàn)地基傾斜或者不均勻沉降的現(xiàn)象。強(qiáng)夯法和灌注樁處理都隨著時(shí)代的發(fā)展而進(jìn)行了技術(shù)的更新和完善，并且逐漸與其他方法結(jié)合起來(lái)，形成了具有綜合性特征的處理方式[1]。

1.儲(chǔ)油庫(kù)地基高能級(jí)強(qiáng)夯措施

1.1高能級(jí)強(qiáng)夯原理

強(qiáng)夯法在一定程度上體現(xiàn)了物理學(xué)的功能原理，具體來(lái)說(shuō)就是勢(shì)能和動(dòng)能相互作用。讓土地在強(qiáng)大的夯擊能作用下受到強(qiáng)力的沖擊，在強(qiáng)夯以后會(huì)產(chǎn)生一系列物理變化。比如，排水固結(jié)、土地結(jié)構(gòu)受到破壞或者液化等。讓土地分布的均勻程度和強(qiáng)硬程度有所改變，從而減弱地基沉降的差異化。與一般的強(qiáng)夯法比較而言，高能級(jí)強(qiáng)夯的能量沖擊更強(qiáng)大，可以達(dá)到10到20m甚至超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)的有效加固深度，可以獲得更高的效率或者更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2儲(chǔ)油庫(kù)實(shí)施高能級(jí)強(qiáng)夯措施的必要性

由于大型儲(chǔ)油罐自身存在的附加應(yīng)力很強(qiáng)，需要運(yùn)用到高能級(jí)強(qiáng)夯。而高能級(jí)強(qiáng)夯本身具有有效加固深度大的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，可以針對(duì)沿海且不均勻回填的拋石填海地基進(jìn)行加固處理，使地基土層的強(qiáng)度以及均勻性在進(jìn)行處理之后顯著地提高[2]。

1.3高能級(jí)強(qiáng)夯的施工工藝

為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，高能級(jí)強(qiáng)夯在不同的地質(zhì)條件下需要進(jìn)行不同的處理措施。比如說(shuō)對(duì)泉州某化工廠儲(chǔ)油庫(kù)地基采用高能級(jí)強(qiáng)夯施工工藝進(jìn)行處理，其工程地質(zhì)概況如下：該工程所處位置為低山丘陵地貌，由于人為影響以及雨水沉積的問(wèn)題，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)農(nóng)田和魚(yú)塘眾多，加上溝壑遍布，使?jié)裣莠F(xiàn)象較為嚴(yán)重，為此，設(shè)計(jì)將處于儲(chǔ)油庫(kù)地基下方寬200m，長(zhǎng)700m的范圍內(nèi)運(yùn)用高能級(jí)強(qiáng)夯的工藝進(jìn)行加固。要求Es≥18MPa為地基土能達(dá)到的加權(quán)壓縮模量，而fak≥200kPa則為地基土在進(jìn)行處理之后能達(dá)到的承載力特征值。其具體操作如下：

（1）在進(jìn)行第一遍夯點(diǎn)施工前，需要做一系列準(zhǔn)備工作。比如，處理儲(chǔ)油庫(kù)地基場(chǎng)地，使場(chǎng)地更加平整，反復(fù)測(cè)量?jī)?chǔ)油庫(kù)地基場(chǎng)地的標(biāo)高，之后為了向施工廠區(qū)內(nèi)部測(cè)量施工圖角點(diǎn)的控制坐標(biāo)需要運(yùn)用全站儀，最后由工程師進(jìn)行檢驗(yàn)核對(duì)，在檢查沒(méi)有錯(cuò)誤之后，將施工圖作為參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第一遍夯點(diǎn)布置，并通過(guò)白灰對(duì)夯點(diǎn)位置進(jìn)行確定，使夯錘能夠準(zhǔn)確定位，在測(cè)量夯錘的下落距離之前將主機(jī)安排到位，并且要使落距控制在合理范圍內(nèi)，讓夯錘和樁位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，利用自動(dòng)脫鉤裝置在夯錘到達(dá)指定位置自動(dòng)脫鉤，重錘下落，以達(dá)到在夯擊時(shí)夯錘能夠固定下來(lái)的目的，使夯錘的每一擊都能達(dá)到相關(guān)要求。

（2）在第二遍夯點(diǎn)施工進(jìn)行的過(guò)程中，工作全程由相關(guān)工程師進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)督，對(duì)夯坑進(jìn)行回填，對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)地基場(chǎng)地進(jìn)行平整，抄平地面，利用全站儀測(cè)量?jī)?chǔ)油庫(kù)地基施工場(chǎng)地內(nèi)部，然后工程師根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和確認(rèn)，確保夯點(diǎn)施工過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。相關(guān)操作人員將施工圖作為執(zhí)行依據(jù)進(jìn)行具體夯點(diǎn)施工處理，并且利用白灰重復(fù)上述操作。

（3）在對(duì)點(diǎn)夯施工進(jìn)行第三次和第四次操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)把關(guān)注重點(diǎn)放到執(zhí)行第三次操作之后。在環(huán)墻處強(qiáng)夯進(jìn)行置換或者罐的中心處進(jìn)行點(diǎn)夯施工，而操作人員的具體執(zhí)行方式則根據(jù)夯點(diǎn)施工的第一次執(zhí)行方式進(jìn)行。

（4）當(dāng)對(duì)滿(mǎn)夯施工進(jìn)行第五次操作時(shí)，不需要再將關(guān)注點(diǎn)放在對(duì)夯沉量和夯點(diǎn)安排的觀察和測(cè)量上了，只需要對(duì)夯擊數(shù)量、夯錘下落的間距以及夯印搭接進(jìn)行控制。

在完成上述工作后，將場(chǎng)地預(yù)計(jì)標(biāo)高設(shè)為9m，應(yīng)當(dāng)回填到的設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)為10m，并且還需要再進(jìn)行兩次滿(mǎn)夯。在滿(mǎn)夯結(jié)束后，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，使其與設(shè)計(jì)相符，最后，進(jìn)行檢驗(yàn)交付工作，辦理交接手續(xù)。

1.4對(duì)回填料進(jìn)行控制

基于儲(chǔ)油庫(kù)地基現(xiàn)場(chǎng)地標(biāo)高，在操作人員采用高能級(jí)強(qiáng)夯的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取挖掘高處填平低處措施來(lái)平整儲(chǔ)油庫(kù)地基場(chǎng)地，要求其標(biāo)高符合行業(yè)標(biāo)高設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行高能級(jí)強(qiáng)夯的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)使用骨料對(duì)夯坑進(jìn)行回填，注意骨料土石比例應(yīng)當(dāng)為3：7，其中包含的黏性土量最大界限不能多于百分之五，300mm是塊石粒徑的最大范圍。若其中包含的黏性土含量太高則通過(guò)對(duì)粗骨料數(shù)量的增加來(lái)使含量降低，若塊石粒徑未能達(dá)到上述要求，應(yīng)當(dāng)使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行處理。在進(jìn)行點(diǎn)夯之后，要注意場(chǎng)地的平整問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)使施工符合設(shè)計(jì)要求，并且在達(dá)到要求之后進(jìn)行滿(mǎn)夯。在滿(mǎn)夯后，通過(guò)使用振動(dòng)機(jī)械進(jìn)行碾壓的形式使松散土層的壓實(shí)程度滿(mǎn)足相關(guān)要求。

2.儲(chǔ)油庫(kù)地基的灌注樁處理分析

2.1塌孔現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及處理

在鉆孔時(shí)或者成孔后最有可能發(fā)生的事故就是塌孔，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：首先，可能是由于泥漿稠度較小，護(hù)壁效果不明顯，加上儲(chǔ)油庫(kù)地基現(xiàn)場(chǎng)地下水較多，從而出現(xiàn)了漏水的現(xiàn)象?；蛘哂捎谧o(hù)筒埋置的位置比較淺，并因此產(chǎn)生封閉不嚴(yán)密而致使漏水的現(xiàn)象發(fā)生。其次，泥漿的密度也會(huì)影響水頭對(duì)壁孔的壓力。最后，還有可能是由于鉆孔中途的停鉆時(shí)間太長(zhǎng)，使孔頭未能保證在地下水位線以上足夠的距離，從而使孔壁的壓力減小。以上原因都可以造成塌孔現(xiàn)象產(chǎn)生，為了防止塌孔現(xiàn)象產(chǎn)生，就需要在對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)進(jìn)行灌注樁處理時(shí)，一切情況都要以?xún)?chǔ)油庫(kù)地基的地質(zhì)情況為先，對(duì)泥漿的比重、鉆孔速度和泥漿黏度進(jìn)行恰當(dāng)選擇，當(dāng)由于潮汐或者其他原因使水位變化巨大時(shí)，可以對(duì)護(hù)筒進(jìn)行升高處理，為保證水頭壓力穩(wěn)定可以增加水頭。

2.2鉆孔產(chǎn)生偏斜的原因及處理

鉆孔產(chǎn)生偏斜的原因有很多，比如，第一，土層的軟硬程度不均勻，或者探測(cè)到容易影響鉆頭受力面的孤石。第二，在進(jìn)行施工時(shí)，未能調(diào)整好鉆機(jī)位置，使鉆機(jī)本身位置未能達(dá)到水平狀態(tài)，或者在處理時(shí)場(chǎng)地未平整，使得鉆機(jī)發(fā)力不均勻。第三，對(duì)儲(chǔ)油庫(kù)基地進(jìn)行鉆孔時(shí)，若儲(chǔ)油庫(kù)選址在舊建筑堆積的場(chǎng)所，就容易出現(xiàn)錘頭因?yàn)橛龅秸系K物而偏向一側(cè)的情況發(fā)生。這些原因都會(huì)導(dǎo)致鉆孔產(chǎn)生偏斜，為了保證鉆孔不產(chǎn)生偏斜則需要做到：首先，在鉆機(jī)到位之前，預(yù)先做好準(zhǔn)備工作，整平儲(chǔ)油庫(kù)地基施工場(chǎng)地，注意將鉆機(jī)調(diào)整到水平狀態(tài)。在執(zhí)行鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)，防止鉆機(jī)不平衡的現(xiàn)象發(fā)生。其次，當(dāng)鉆進(jìn)不均勻的軟質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，若出現(xiàn)不可預(yù)知的情況使鉆孔受到影響，則可以將片石黏土進(jìn)行回填再鉆。然后，在儲(chǔ)油庫(kù)地基處于舊建筑物雜物堆積的地方時(shí)，在進(jìn)行鉆孔前，應(yīng)當(dāng)提前做好功課，詳細(xì)地進(jìn)行相關(guān)探測(cè)，可以使用沖擊鉆對(duì)其他障礙物進(jìn)行處理。最后，應(yīng)當(dāng)增加鉆桿的檢查頻率，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆桿出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或者直接廢棄掉。

3.高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)+灌注樁的發(fā)展

3.1高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)+灌注樁應(yīng)用和發(fā)展的必然性

隨著我國(guó)工程建設(shè)的發(fā)展，高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型石油化工場(chǎng)地的建設(shè)中，將占地面積為80萬(wàn)㎡的大型石油化工場(chǎng)地建設(shè)作為實(shí)例分析，場(chǎng)址濕陷性換土的程度較大，而在建設(shè)儲(chǔ)油庫(kù)的環(huán)節(jié)中要求消除全部的濕陷性。一般情況下處理地基的方式主要為墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法等，但是上述方式除強(qiáng)夯法外都處于初步的處理，而后還需要考慮工后沉降問(wèn)題，同時(shí)施工的質(zhì)量得不到有效的控制。假定油罐的容積為30000m3，那么要想保證油罐的承載力在≥250kPa的范圍內(nèi)，則需要施工人員在建設(shè)儲(chǔ)油庫(kù)地基的過(guò)程中消除16m范圍內(nèi)黃土的濕陷性。如果采取擠密法進(jìn)行地基的處理，已知灌注樁的樁徑為400mm，設(shè)置間距為1m，樁與樁之間呈正方形布置，那么整個(gè)施工過(guò)程的地基處理費(fèi)用可達(dá)到200萬(wàn)元左右，施工的時(shí)間在45天至60天之間。如果針對(duì)此工程采用16000KN.m高能級(jí)強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，地基的處理面積將放大到2642㎡，整個(gè)施工過(guò)程中的地基處理費(fèi)用50萬(wàn)至60萬(wàn)元，施工的時(shí)間在45天至55天之間。通過(guò)強(qiáng)夯法和擠密法的對(duì)比分析，可知雖然在工期上并沒(méi)有較大程度的差異，但是從施工支出的角度上看高能級(jí)強(qiáng)夯法更具應(yīng)用性。

3.2高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)+灌注樁應(yīng)用和發(fā)展的唯一性

高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)+灌注樁處理地基的方式不僅適用于儲(chǔ)油庫(kù)地基的施工建設(shè)，同時(shí)在某些大型的項(xiàng)目中具備唯一性?xún)?yōu)勢(shì)。例如在填海造地工程項(xiàng)目中，隨著工程的施工進(jìn)度不斷推進(jìn)，陸域逐步形成，但是此時(shí)如果回填的碎石深度超出了規(guī)定的范圍，那么所形成的地基就會(huì)存在疏松、空隙大等問(wèn)題，同時(shí)隨著項(xiàng)目的施工規(guī)模不斷擴(kuò)充，局部區(qū)域的回填土厚度可達(dá)到15m-20m，甚至更高。面對(duì)這一施工問(wèn)題若采取以往的地基處理方式很難保證施工項(xiàng)目竣工后符合項(xiàng)目建設(shè)需求，即使施工管理人員以樁基的方式進(jìn)行地基處理，但是因碎石的影響樁基方式的處理效果也很難達(dá)到預(yù)期狀態(tài)。此時(shí)高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)是唯一一種可供選擇的方法。

4.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了更好地建設(shè)儲(chǔ)油庫(kù)地基，需要靈活地運(yùn)用高能級(jí)強(qiáng)夯和灌注樁處理的方式，結(jié)合其他地基處理方法，使儲(chǔ)油庫(kù)地基建設(shè)能夠滿(mǎn)足化工廠的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊海賓.強(qiáng)夯法加固地基檢測(cè)方法研究[J].中國(guó)建材科技，2020，29（01）：12-13.

[2]黃新連.軟弱地基土高能級(jí)強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].石油工程建設(shè)，2019，45（05）：46-52.

（作者單位：北京東方新星勘察設(shè)計(jì)有限公司）