煤氣柜地基不均勻沉降的原因及防治、加固措施

付海燕

（山西焦化設(shè)計研究院（有限公司） 山西臨汾 041606）

0 引言

本文針對煤氣柜在安裝裝置后出現(xiàn)的不均勻沉降現(xiàn)象進行了分析和探討，并對造成不均勻沉降的原因提出合理的改善方案，在設(shè)計和施工上強化對煤氣柜基礎(chǔ)的處理措施，防止煤氣柜不均勻沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1 煤氣柜地基沉降的類型

1.1 初始沉降

初始沉降也可以稱為瞬時沉降，指的是地基當外荷載加上的一瞬間，飽和土體受荷瞬間，孔隙中的水沒有及時排出的時候產(chǎn)生的沉降，這個時候的土體只出現(xiàn)形狀改變，沒有發(fā)生體積變化，而由土體產(chǎn)生的剪變形引起的沉降，常常把這種變形叫做剪切變形，依據(jù)彈性變形計算。其大小與基礎(chǔ)的形狀、尺寸、及附加應(yīng)力數(shù)值等因素有關(guān)。在飽和軟粘土的地基上施加煤氣柜，然后產(chǎn)生的初始沉降會占總沉降量的很大比重，應(yīng)該做出估算。

1.2 主固結(jié)沉降

主固結(jié)沉降指的是地基受荷后的有效應(yīng)力使土體孔隙壓縮而產(chǎn)生的沉降。當煤氣柜作用在地基上面以后，伴隨時間不斷延續(xù)，外荷載不發(fā)生變化，但地基土里面的孔隙水不停進行排出過程而出現(xiàn)的沉降，它起于煤氣柜施加的時候，止于煤氣柜引起的孔隙水的壓力全部消散后，是地基沉降的最主要部分。

1.3 次固結(jié)沉降

次固結(jié)沉降指的是地基受荷經(jīng)過很長的時間，土體中的超孔隙水壓力已經(jīng)消散，在有效應(yīng)力不變的情況下，由于土骨架長時間緩慢蠕變而產(chǎn)生的沉降。次固結(jié)沉降對一般土來說數(shù)值很小，但對含有有機質(zhì)的厚層軟粘土，卻不可忽視。

2 煤氣柜地基不均勻沉降產(chǎn)生的原因

地質(zhì)勘察報告的真實性偏低，準確性差。在實際的煤氣柜基礎(chǔ)的設(shè)計和施工過程中，有的工程沒有對場地的地質(zhì)情況進行勘察，而是盲目的去設(shè)計和施工；有的工程的勘察過程不按照勘察規(guī)范進行，例如鉆探中孔深不到位或布孔不準確等；有的工程則是借鑒相鄰建筑物的地質(zhì)資料，這些原因都會使設(shè)計人員的分析判斷及設(shè)計產(chǎn)生錯誤，可能造成煤氣柜地基不均勻沉降，甚至結(jié)構(gòu)會被破壞。

在設(shè)計方面也存在問題，煤氣柜基礎(chǔ)形式的選擇有誤，煤氣柜基礎(chǔ)的圓周長度過長或者沒有在適當?shù)奈恢迷O(shè)置后澆帶，煤氣柜的整體剛度不足，場地土的壓縮性明顯不同，以及同一基礎(chǔ)的地基處理方式不同等原因都會引起煤氣柜地基出現(xiàn)不均勻沉降。

在施工方面，基槽底整平釬探、基槽檢驗不認真，煤氣柜基槽開挖時擾動了槽底土的原狀結(jié)構(gòu)，在已建成的煤氣柜周圍堆積大量的建筑材料和土方等都會造成煤氣柜地基的不均勻沉降。

3 煤氣柜地基不均勻沉降的防治措施

3.1 在勘察方面的防治措施

要保證勘察報告具有可靠性和真實性，能正確反映工程地質(zhì)條件。總圖布置時與相鄰的建筑物要保持一定的距離，荷載在地基中會產(chǎn)生應(yīng)力擴散現(xiàn)象，兩個建筑物如果相鄰過于緊密將出現(xiàn)應(yīng)力疊加產(chǎn)生附加沉降，在煤氣柜基礎(chǔ)地質(zhì)勘察前要對附近是否有相鄰建筑物或大型設(shè)備進行勘察，煤氣柜與建筑物或大型設(shè)備之間要留有足夠凈空。

3.2 在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的防治措施

煤氣柜基礎(chǔ)常用的基礎(chǔ)型式有護坡式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)和樁基基礎(chǔ)。煤氣柜基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)儲罐的型式、容積、場地地質(zhì)條件、地基處理方法、施工技術(shù)條件和經(jīng)濟合理性等綜合確定。煤氣柜基礎(chǔ)主要是支撐煤氣柜，在建造和正常操作狀態(tài)下保證儲罐的安全可靠，一旦地基基礎(chǔ)失穩(wěn)，其嚴重后果將不堪設(shè)想，并將帶來嚴重的次生災(zāi)害，因此在對儲罐基礎(chǔ)的選型中，應(yīng)認真考慮地質(zhì)條件，對地基土的穩(wěn)定性要有足夠的重視，基礎(chǔ)必須具有足夠的安全性、適用性和耐久性。煤氣柜裝置要在同一土層或類型的基礎(chǔ)上，如果煤氣柜裝置在軟和中軟場地土上，要采用環(huán)墻式基礎(chǔ)，鋼筋混凝土環(huán)墻平面抗彎剛度較大，能夠有效調(diào)整煤氣柜的不均勻沉降。

3.3 在施工方面的防治措施

在基坑開始進行挖掘的時候，不要對地基土產(chǎn)生擾動，坑底部分通常要保留大概300mm的土層，等到墊層施工前再進行人工挖除。如果坑底部分的土層已被擾動，應(yīng)該挖去，并用砂、碎石回填夯實。要注意井點降水、打樁及深基坑開挖時對附近相鄰的建筑物的影響。對于煤氣柜基礎(chǔ)的施工，可以在施工之前先堆載預(yù)壓，在使用時應(yīng)該控制加載的速率以及加載的范圍，要避免迅速以及集中的堆載。在已建成的煤氣柜周圍不應(yīng)堆放大量的土方及建筑材料等重物，避免因地面堆載而引起煤氣柜的沉降。因地基的分布存在復(fù)雜性以及勘探點的有限性，所以應(yīng)對基礎(chǔ)驗槽加以重視，盡量在基礎(chǔ)施工前，發(fā)現(xiàn)并根除地基土將出現(xiàn)不均勻沉降的隱患，來彌補勘探工作的不足之處。

要保證施工的質(zhì)量，對于煤氣柜基礎(chǔ)的施工必須按照施工要求嚴格按步驟進行。施工單位還要按照規(guī)定埋設(shè)觀測點及專用水準點，按照不同的荷載階段進行分次觀測，在竣工之后也要定期進行觀測，直到沉降穩(wěn)定為止。

4 煤氣柜基礎(chǔ)不均勻沉降的加固措施

可以采用注漿加固法，用高壓泵把漿液注入到基礎(chǔ)的下方，但會出現(xiàn)漿液注不下去或者注入到非預(yù)定區(qū)域，不能起到加固的作用。還可以在基礎(chǔ)周圍打入擠密樁，這種方式對于淺層土或者小型基礎(chǔ)的擠密效果不佳。還可以在沉降量少的區(qū)域里面的土挖掉一些，增加沉降量，將整體達到均勻沉降，這種方式的控制難度較大，除非是重要的工程并經(jīng)過精密的計算實施，除此之外一般不建議采用。比較常用的方式是采取在傾斜的一邊環(huán)梁灰土下面用壓入樁完成加固，這種方式對工程的擾動較少，不會產(chǎn)生振動，也不用對柜體采取支撐防護，可以避免管道變形和破裂而產(chǎn)生煤氣泄漏。這種施工的方式大部分可在場地以外進行，施工過程比較安全，場地以內(nèi)不能有焊接等造成明火和電流與儲氣柜相接觸的可能性，可以避免火災(zāi)的隱患。對基底土擠密作用是最大的，壓入樁壓入柜體下方基礎(chǔ)的土層里面，作用不會散失于基礎(chǔ)之外，在基礎(chǔ)下頂入的壓入樁會提高基礎(chǔ)的承載力。

5 結(jié)論

煤氣柜的不均勻沉降是指煤氣柜的地基土層在附加壓力的作用下，由于壓密造成煤氣柜下沉不均勻，沉降差的幅度過大，將導(dǎo)致煤氣柜發(fā)生傾斜和開裂，不能進行正常的使用。煤氣柜在施工和設(shè)計的過程當中要對煤氣柜的沉降給予高度重視，運用科學(xué)的施工技術(shù)完成煤氣柜裝置的施工。