鄭燃集團液化石油氣儲罐勘察及HGP樁地基處理檢測分析

張根山

摘要：鄭州液化石油氣儲罐廠搬遷工程，屬于鄭州九五重點項目，場地位于鄭州東部圃田，地貌單元屬于黃河沖積平原，微地貌具有風積沙丘，地質(zhì)條件較差，承載力低，不能滿足大型儲罐荷載要求，經(jīng)采用HGP樁處理，采用復合地基，強度變形均得到滿足，且經(jīng)濟，為該地區(qū)類似項目地基處理提供了新的途徑。

Abstract： The relocation project of Zhengzhou liquefied petroleum gas storage plant belongs to the key project of Zhengzhou Ninth Five-Year Plan. The site is located in Putian， east of Zhengzhou. The geomorphologic unit belongs to the Yellow River alluvial plain. The microgeomorphology has wind-sand dunes and poor geological conditions. The bearing capacity is low and can not meet the load requirements of large storage tanks. The strength deformation is satisfied by HGP pile treatment and composite foundation， which provides a new way for the foundation treatment of similar projects in this area.

關(guān)鍵詞：液化石油氣罐;HGP樁;檢測

Key words： LPG tank;HGP piles;detection

中圖分類號：TE972 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0150-03

0 引言

擬建工程為鄭州市燃氣有限公司液化石油氣儲罐廠搬遷工程，屬鄭州市重點建設項目。工程場地位于鄭州市東郊，管城區(qū)圃田鄉(xiāng)西營崗村西，廠區(qū)占地面積64641m2。

擬建工程包括的子項工程有：①四個直徑18.0m，容量4000m3的液化石油氣球罐。總重量58000kN，基底壓力：P=380kPa;②四層綜合辦公樓一棟;③液化石油氣灌瓶間;④消防水池一個，設計容量4500m3，有效容量3500m3。

1 巖土工程勘察

1.1 勘察工作布置

勘察目的是為施工圖設計提供巖土工程資料和參數(shù)。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[1]，結(jié)合設計總圖，勘探點布置以整個場地均布為原則，并重點控制四個液化石油氣球罐。在場區(qū)范圍內(nèi)共布置勘探點85個。勘探孔深度控制性孔深度30.0m，間距20.0-30.0m。為配合地震安全性評價施工2個地震測試孔，孔深90m。為了準確地獲得各土層的物理、力學性質(zhì)指標，采用了以鉆探取原狀土樣、靜力觸探測試、標準貫入試驗、地震波速測試等綜合勘察手段對場地進行評價。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

擬建場地位于鄭州市東15km管城區(qū)圃田鄉(xiāng)西營崗村，自然地面標高在97.31-94.00m。勘探時地表已被整平。場地地貌單元屬黃河沖積平原。地層結(jié)構(gòu)從上到下，按照工程地質(zhì)性狀共劃分10個單元層。

1.3 地下水條件

勘察期間場地地下水水位埋深7.0m（標高88.3m）左右，屬第四系松散巖類孔隙潛水，據(jù)調(diào)查近5年最高水位5.0m左右，歷史最高水位2.0m。基礎埋深1.5m，可不考慮地下水對基礎施工的影響。

1.4 巖土工程分析與評價

本場地區(qū)域上位于華北地臺南緣，基底地塊完整，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，鄭州地區(qū)的斷裂大都為前新生代的非活動斷裂，新生代以來無活動跡象，對場地穩(wěn)定性無影響。鄭州市地震基本烈度為7度。地層平均剪切波速為230.0m/s，覆蓋層厚度62.0m。建筑場地類別Ⅲ類。地基土不液化。場地交通便利，無不良地質(zhì)作用，適宜工程建設。

球罐區(qū)持力層及第一下臥層層面坡度最大14%，且第（1）層部分地段缺失，因此球罐區(qū)天然地基不均勻。

1.4.1 天然地基淺基礎評價計算

球罐基礎擬采用環(huán)形基礎，豎向荷載設計值為58000kN，基礎埋深1.5m，基底壓力Pk=380kPa。以第（1）層為持力層，按規(guī)范經(jīng)修正后承載力特征值150.9kPa，顯然 Pk>fa，因此天然地基不可行。

1.4.2 復合地基評價

由于球罐區(qū)上部地層變化較大，天然地基為不均勻地基，天然地基不滿足，根據(jù)本地區(qū)建筑施工經(jīng)驗和建筑物結(jié)構(gòu)荷載特點，可采用復合地基或鉆孔樁。從施工條件及經(jīng)濟技術(shù)因素分析，采用HGP樁（投石注漿無砂混凝土樁）地基處理措施最經(jīng)濟。

HGP樁又稱投石注漿無砂混凝土樁，施工機具簡便，造價低，工藝簡單，按剛性樁復合地基設計，承載力提高明顯。

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，建議樁入土深度15.5m，以第（6）層為樁端持力層，樁頂埋深按1.5m，則有效樁長14.0m，設計樁徑300mm，樁基設計參數(shù)qsi、qp見表2。參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）[2]計算單樁和復合承載力。endprint

根據(jù)上部荷載條件，基底壓力P=380kPa，基坑開挖1.5m，滿足上部荷載條件的復合地基承載力特征值fspk不應小于380kPa。針對性地分別估算樁間距為1.10m、1.15m的復合地基承載力特征值，分別為397kPa和387kPa。由于HGP樁復合地基的設計施工暫無規(guī)范可循，工程樁施工前應先行試樁，確定單樁豎向承載力和復合地基承載力。

1.4.3 地基基礎方案的優(yōu)化與選擇

基礎方案的優(yōu)化設計是節(jié)約基礎部分投資的主要途徑。基礎方案選擇過程結(jié)合鄭州地區(qū)現(xiàn)有施工機械能力及場地環(huán)境、地層條件，樁基礎及高壓旋噴樁、HGP樁復合地基進行經(jīng)濟技術(shù)分析對比，鉆孔灌注樁工期40天、造價162萬，高壓旋噴工期40天、造價169萬，HGP樁工期20天、造價114萬。最終決定采用HGP樁復合地基方案，較其它兩種方案節(jié)約投資約50%，而且節(jié)約工期20天，為重點工程的提前投入使用贏得了時間，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 地基處理方法簡述及施工過程的改進

HGP樁是投石注漿無砂混凝土的簡稱，其原理是將水泥漿液注入碎石石料空隙，固結(jié)后形成豎向剛性加強體，同時水泥漿液對樁端、樁側(cè)的滲透有效提高樁側(cè)摩阻及樁端承載力。

鉆機就位→成孔→清孔→放注漿管→投放石料→一次注漿（水泥漿）→二次注漿→補漿→拔注漿管。

經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員大膽設想及實驗研究，成功地將武漢產(chǎn)PH—5B型深層攪拌樁機應用于本場地的鉆進成孔，平均成孔時間30min，功效提高6倍。注漿泵選用衡陽產(chǎn)BW150W及BW250W型。

3 地基處理效果檢測

該場地進行了12個單樁復合地基靜載實驗（每個罐三個點），對其中220根HGP樁進行了低應變反射波法檢測（每個罐55根）。靜載試驗結(jié)論：12個試驗點的P-S曲線上均沒有明顯的比例界限，呈緩變型，使用相對變形值判定的復合地基承載力特征值均大于總加載壓力的一半，按總加載壓力的一半確定復合地基承載力特征值。其測試的12個試驗點的單樁復合地基承載力特征值均大于380kPa，單樁復合地基靜載試驗曲線圖。

4 沉降變形觀測

竣工并投入使用以來，根據(jù)球罐沉降觀測資料，最大沉降3.5mm，滿足規(guī)范及設計要求。

5 結(jié)論

①勘察正確反映了場地工程地質(zhì)條件，提供了準確、可靠的各土層物理、力學性質(zhì)指標，對各種可能的地基基礎方案進行闡述與評價，并推薦出技術(shù)經(jīng)濟合理的地基處理方案。

②本工程所采用HGP樁地基處理方法，經(jīng)檢測完全滿足設計要求，且施工機具簡便，可操作性強，具有較好的推廣前景。

參考文獻：

[1]建設部綜合勘察研究設計院.GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].北京中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]中國建筑科學研究院.JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 [S].北京中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]吳健，錢明.大型儲油罐地基勘察分析及不同規(guī)范之比較[J].土工基礎，2016（04）.endprint