某油罐地基不均勻沉降的分析及對策

王曉東（中冶集團武漢勘察研究院有限公司,武漢 430080）

某油罐地基不均勻沉降的分析及對策

王曉東
（中冶集團武漢勘察研究院有限公司,武漢 430080）

伴隨工業遷移出城市，越來越多的工業設施選址在土地成本相對低廉的軟土之上。軟土地基雖經過地基處理后可能夠滿足工程的設計要求,但潛在的地基不均勻沉降仍會威脅構（建）筑的施工和使用。本文通過某油罐軟土地基不均勻沉降的原因分析以及相應的處理對策，供相應技術人員借鑒。

軟土地基；不均勻沉降;原因分析;處理對策

0　引言

在長江中下游由于沿江河交通便利,諸多大型石化工廠均落戶于此，油罐多沿江河建設。因廠區多分布軟土地基,地基承載力較低，為滿足油罐滿載時所需承載力，均需要采取地基處理的方式提高其承載力,并采取對油罐進行充水預壓的方法再次加固地基。在充水預壓加固地基的過程中,油罐的基礎因地質情況的不均勻或地基處理效果差異,大多會產生不均勻的沉降,若不均勻沉降超過一定限度,將會引起油罐傾倒或環墻因剪切遭到破壞導致油罐不能完全利用或根本無法滿足使用功能。

1　工程現狀及工作目標

某煉油廠新建6個浮頂鋼儲油罐，直徑46m、高19.5m，設計儲量為3萬m3。因場地天然地基承載力和變形均不能滿足要求，設計采用了CFG樁復合地基，樁長15.5米、樁徑400mm，樁間距2.2×1.1m，面積置換率5.87%，處理范圍為直徑46米油罐基礎范圍內。

油罐基礎CFG樁復合地基于2010年完成施工，并于2012年完成了6個油罐其中的4個油罐。根據設計及實際使用要求，油罐完成后進行加水預壓，至今歷時有2年時間。其中部分油罐在加水預壓過程中產生了過大的差異沉降，且相鄰油罐之間在循環加水預壓過程中互相影響，沉降變形變化較大。

現針對現場實際情況，提出消除已經施工完成的油罐后期使用中的沉降影響的控制措施，并對未施工完成的油罐提出切合實際的措施，避免出現前述油罐的差異沉降及預壓過程中的互相影響。

2　地基與基礎狀況

2.1地質情況

場地土層自地表往下依次為：（1）耕土：埋深0-0.5米，已挖除。（2）粉質粘土夾粉土：埋深0.5-3.5米，fak=90kpa，Es=5.1Mpa。（3）淤泥質粉質粘土：埋深3.5-11.5米，fak=65kpa，Es=3.2Mpa。（4）粉砂：埋深在11.5米以下，是地基處理CFG樁的持力層，fak=180kpa，Es=16.0Mpa。

2.2基礎情況

油罐采用鋼筋砼環墻基礎，基礎直徑46米，環墻寬450mm，高2米，埋深1.2m，基底內環墻內下部填充砂石墊層1500mm厚，上部填充砂墊層500mm厚，環墻基礎坐落在天然地基上。

3　沉降原因分析

引起油罐不均勻沉降與傾斜的因素是多方面的。建造油罐場地地質情況土質均勻性，地基處理工藝的選擇和施工質量控制的好壞,以及加水預壓過程的速度快慢等,是引起傾斜的主要原因。

（1）油罐直徑為46米，而相鄰油罐之間的凈距僅為19米，由于罐內進油或進水速度較快,加之基礎底部土質情況的均勻性會使局部軟弱地基引起不均勻沉降,導致局部邊緣剪切破壞。大型油罐群中,相鄰油罐間凈距較小,形成相互之間荷載的迭加,從而影響基礎和底板變形。（2）CFG樁復合地基基礎上的砂墊層回填厚度為近1500mm，此部分回填料的密實度和均勻性直接影響罐體的穩定，地基與基礎的相對剛度差異很大，也是造成罐體不均勻沉降的一個原因。

4　消除已施工油罐差異沉降及油罐間沉降影響措施

4.1地基應力解除法

作為一種有效糾偏方法,它與一般的掏土法不同,而是應用土力學原理在沉降較小側布設較為密集的大直徑豎向鉆孔排,有次序、分期、分批掏出適量的軟土,使地基應力在局部范圍內得到解除或轉移,促使軟土向掏土側緩慢移動,從而增大該側地基沉降量。而在糾偏全過程中,力圖使原沉降較大一側的更軟的基土盡量不受擾動,最終達到糾偏及限沉雙重效果。其主要工作原理概括為:（1）通過應力解除孔,使孔周土徑向應力得到解除,切向應力增加,促使軟土向該側運移;（2）解除原沉降量較小一側沿孔身的豎向抗力,促使建筑物與土體產生豎向位移;（3）有軟淤泥夾層時,重點解除深部軟弱土層中靠近原沉降較小一側的水平向應力,便于定向擠淤和自然運土;（4）利用軟土觸變性強的特點,通過鉆孔時的擾動,大大降低其抗剪強度。

4.2基礎托換法

既有建筑地基基礎加固方法中，基礎托換技術是較為常用且加固效果較好的一種加固方法。基礎托換技術是把原來由經過處理或未經處理的地基土承受的部分或者全部荷載通過擴大的承臺或筏板轉移到新增樁基或其它基礎上，間接或直接達到與原有地基土協同作用以控制不均勻沉降或提高地基承載力的一種加固技術。

5　未施工油罐的基礎處理措施

5.1土工織物加筋墊層

該項目油罐群建造在經地基處理的軟土地基上,油罐直徑大,基礎有一定剛度,但仍屬柔性,基底應力分布不均勻，因此對墊層的處理尤為重要。土工織物能增加橫向抗拉能力,保持墊層的整體性,發揮墊層的剛度作用,約束地基的側向變形,擴散和均化地基應力。

具體做法，在原CFG樁樁頂標高上填10cm褥墊層，在鋼筋砼環墻基礎內部每30-50厘米敷設一層三向土工格柵，墊層材料可選用級配砂石，級配砂石墊層厚度1000mm。距離油罐瀝青絕緣層50厘米改為砂墊層，并保證密實度不小于0.95。后續施工不變。

5.2托換，增大鋼筋砼環墻基礎寬度

增加鋼筋砼環墻基礎寬度，將原有的鋼筋砼環墻基礎寬度由450mm增加到1500mm，拓寬的基礎底面采用高壓旋噴樁或者錨桿靜壓樁托換。高壓旋噴樁或錨桿靜壓樁的樁長超過原CFG樁樁長。

在增寬的環墻頂面預留錨桿靜壓樁施工孔位，作為以上措施還不能達到目的時的備用措施。

6　結束語

總之，造成油罐地基不均勻沉降的原因可能是多種多樣的，需要針對這些問題原因進行分析，采取相應的處理措施，切實保證工程的施工質量，確保油罐的正常使用。

[1]劉小文，常立君，耿小牧.油罐地基產生不均勻沉降原因分析及糾偏方法探討[J].建筑技術，2008(39).

[2]劉榮.油罐地基產生不均勻沉降原因分析與糾偏方法[J].商品與質量：學術觀察，2011(06).

王曉東（1980-），男，工程師，主要從事巖土工程設計、施工及技術管理等工作。