碎石擠密樁施工法在甘肅某大型油罐基礎加固中的應用

蘇遠東

核工業西藏地質調查院 成都 610081

碎石擠密樁施工法在甘肅某大型油罐基礎加固中的應用

蘇遠東

核工業西藏地質調查院 成都 610081

碎石擠密樁法加固地基在油田建設中得到越來越充分的應用，撰寫本文的目的是為了以便在石化廠地區的石油化工建設中進一步推廣碎石擠密樁法加固軟弱地基。對石化廠地區采用碎石擠密樁法加固地基的適用性做出分析。

碎石擠密樁法；抗液化；力學性能

一、概述

甘肅某大型油罐位于山前沖積平原區，地勢平坦，最大高差大于1.0m。場地覆蓋層為第四系上更新統沖積相沉積物，厚度在22m左右。碎石樁擠密加固深度范圍內主要土層，自上而下為：①素填土層：黃褐色，以含礫砂粘性土為主，分布不連續。厚度不穩定，最大厚度1m～4m，呈稍密狀態；②粉土層：淺灰-淺棕黃色，局部夾粉細砂透鏡體薄層，呈可塑狀態，分布連續，厚度穩定；③粉細砂層：淺黃—淺灰黃色，飽和，呈中密狀態，分布連續，厚度穩定；④粘性土與砂土互層：灰黑—灰綠色，薄層砂與軟粘土交互發育，砂層以細—中粗為主，呈中密狀態，粘性土呈可塑—軟塑狀態，分布連續，厚度穩定；⑤粘土層：棕黃—棕紅色，呈可塑—硬塑狀態，分布連續，未揭露。

二、碎石擠密樁改良地基的效果試驗

1.載荷試驗的測試結果

載荷試驗采用5，000cm2圓形鋼材承壓板，對碎石樁樁間土的容許承載變形模量測試，運用快速法外推計算原理對原始資料進行最終沉降量的外推計算，并用最小二乘法對各級荷載下，最終沉降進行校正，最后繪制P-S校正曲線，采用相對沉降控制法確定試驗土體的承載力值，其中相對沉降s/b取值依據試驗土體的類別確定，針對碎石樁取s/b=0.010；對樁間距取s/b=0.015。

樁間土與碎石樁的承載力與變形模量值，見表1。

表1 載荷試驗成果表

圖1 樁間土P-S曲線圖

圖2 碎石樁P-S曲線圖

2.標準貫入試驗測試

依據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）規定，對實測標貫擊數N′進行觸探桿長度修正，確定各土層部分力學指標，見表2：

表2 依據標貫擊數確定的強度

3.動力觸探試驗檢測碎石樁

共用16根碎石樁進行的動探檢測，均為連續貫入樁身沿深度的密實度較為均勻，擠密碎石樁的成樁質量較為穩定。據超重型動力觸探試驗確定碎石樁單樁承載力，見表3。

表3 依據標貫擊數確定的強度

4.靜力觸探試驗檢測

靜力觸探試驗檢測采用雙橋探頭和單橋探頭相結合的辦法進行測試，由實測錐頭阻力qc值得出的力學指標，見表4。

表4 靜力觸探試驗測試成果表

三、碎石擠密樁加固地基的適用性分析

圖3 實測標貫擊數散點圖與臨界值

1.加固地基的抗液化性能分析

碎石樁法施工時使飽和松散砂土顆粒在高頻強迫振動下全新排列致密，這樣強制擠密使砂土的相對密度增加，故抗液化的性能得到改善，對砂土液化機理的研究證明，半飽和松散砂土受到剪切循環荷載作用時將發生體積的收縮和趨于密實，在砂土無排水條件時體積的快速收縮導致超靜孔隙水壓力來不及消散而急劇上升。當砂土中有效應力降低為零時，便形成了砂土的完全液化。碎石擠密樁加固地基時，向振沖孔內填碎石等反濾性能良好的粗粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓渠道，可有效的消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土產生液化。

2.碎石擠密樁法在石化廠地區的適用性分析

（1）加固地基的抗液化性能評價

據《建筑抗震設計規范（2008年版）》（GB50011-2001）確定場地土-1.5m～-9.0m深度范圍內的液化判別標準貫入擊數臨界值Ncr=5.6～11.6擊。

由圖3，可以看出，加固后的地層標貫擊數有較大幅度的提高，標貫擊數均位于臨界值右側，表明實測值N63.5＞Ncr說明場地9.0m深度內地層可判定為不液化土。即已消除了烈度7度（遠震）時產生液化的可能性。

（2）復合地基的力學性能分析

由靜力觸探、標準貫入試驗所確定的樁間土不同土層的力學指標，以及由N120kg超重型動力觸探確定的碎石樁單樁承載力值，據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）第七章之式7-4計算復合地基的分層力學指標，同時與加固前地基土的分層力學指標作對比，見表5。

表5 靜力觸探試驗測試成果表

由表5可看出，加固后粉土層與粉砂層復合地基標準承載力存在壓縮模量均有較大幅度的提高，反映出加固處理在提高該地層強度方面效果顯著。而第三、第四層的地基土強度并沒提高，尤其是第三層，強度反而有所減弱。這一現象的出現是與碎石擠密樁法對于不同的地層加固地基的機理不同密切相關的。故碎石擠密樁法適用于擠密松散砂土而對飽和粘性土地基一般起不到提高地基強度的作用，對于靈敏度較高的粘性土（如淤泥質土）反而擾動土的原有結構而降低地基強度，不能使碎石樁得到所需的徑向支持力。從石化廠地區場地第三、第四層土的特征看，均為粘性土，但第三層（粘土與砂互層）中的粘土層強度較低、含水率高，接近淤泥質土。因此，就達不到加固的目的。

3.主要建筑物的沉降估算

表6 三套主要構筑物最終沉降量估算結果

建筑物最終沉降量可按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）中公式計算：S=ψSS′=ψS，由此計算三套主要構筑物的最終沉降量，見表6。

由以上可知，在甘肅某大型油罐基礎加固中采用碎石擠密樁法加固地基的方案是成功的，達到消除地基液化的目的。而在提高地基強度方面，粉土層及粉細砂層強度均有較大程度的提高，粘土與砂互層及粘土層因碎石擠密樁法不適合加固粘土層而導致其強度稍降低，但其降低后的強度仍能滿足設計要求，并不影響場地的整體處理效果。

四、結束語

隨著油田的不斷發展、建設規模的擴大及科學技術的日新月異，建構筑物的荷載日益增大、對構筑物變形要求越來越嚴。原來一般可被評價為良好的地基也可能在某些特定條件下需要進行地基處理。碎石樁法就是諸多地基加固方法中的一種，它具有施工機具少，施工工藝簡單，等一系列優點，值得在石化廠基礎加固中推廣應用，但應注意其適用范圍。

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The gravel compaction pile method is applied to the construction of oil field.The purpose of writing this paper is to further promote the gravel compaction pile method to reinforce the soft foundation in the petrochemical plant area.Analysis of the application of gravel compaction pile method in the area of petrochemical plant.

gravel compaction pile method；anti liquefaction；mechanical properties

蘇遠東（1975-），男，漢族，主要從事于工程地質、公路勘察、地質災害等方面的工作