某工程儲罐基礎沉降問題處理方法

徐 建

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

某工程酸庫子項，由于總圖布置原因，其場地地面要比自然地面高出2 m， 采用了土夾石分層壓實處理（分層厚度≤300 mm），壓實系數≥0.95。 處理后，經過平板和標貫荷載試驗，得到修正后地基承載力特征值≥220 kPa。 本工程罐體自重19 kt，罐體基礎自重4 678 t，基礎地面壓力213.36 kPa，承載力剛好滿足要求。但由于酸罐內儲存為高濃度硫酸，地基基礎設計等級為乙級，對基礎的沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜均有較高的要求。 按照常規設計，本工程需采用樁基設計來控制基礎的沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。酸庫共有12 個酸罐，樁基總費用約為4 000 余萬元，工期3 個月左右。本文擬結合該項目，探討在不進行常規樁基設計的情況下，如何實現控制基礎的沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜的目的，并且保證工程質量和后期生產使用提供了安全。

1 工程概況

1.1 氣象條件

本工程屬亞熱帶季風氣候區，冬春微寒，夏季炎熱多雨，秋季涼爽。 年平均氣溫21.3 ℃，極端最高氣溫39.8 ℃,最低氣溫-2.2 ℃，年平均蒸發量1 644 mm，最大蒸發量1 911 mm，最大年降雨量1 971 mm，最少年降雨量638.8 mm，平均年降雨量1 326 mm。 降雨在時空上分布不均，每年5～9 月降雨量占全年65%。

1.2 地質情況

根據鉆探揭露，沿線地層自上而下為第四系人工成因的素填土（Q4ml）、殘積成因的紅黏土（Q3el），下伏基巖為石炭系的石灰巖（C）。 各巖土層特征自上而下分述如下：

1）素填土①（Q4ml）為雜色、稍濕、松散狀，主要由黏性土組成，局部含植物根系，為人工堆填而成，堆填時間小于1 年。 其在該層場地內大部分地段有分布，厚度為0.20～0.60 m，平均層厚0.36 m；屬高壓縮性土。

2）紅黏土②（Q3el）為原生紅黏土，呈褐黃色，稍濕，結構呈巨塊狀、硬塑狀，干強度高，韌性中等，局部含少許鐵錳氧化物，刀切面稍光滑，無搖震反應。其在該層場地內均有分布，揭示厚度為6.70～19.70 m，平均層厚12.52 m；層面標高87.87～99.56 m，層底標高75.76～84.36 m；屬中等壓縮性土。

3）紅黏土②1（Q3el）為原生紅黏土，呈褐黃色，稍濕，結構呈巨塊狀，軟塑狀，干強度低，韌性中等，刀切面稍光滑，無搖震反應。其在該層場地內僅部分地段有分布，揭示厚度為0.20～7.60 m，平均層厚2.04 m；層面標高75.76～84.36 m，層底標高71.28～83.06 m；屬中等壓縮性土。

4）石灰巖③1（C）為灰白色、中風化、隱晶質結構，塊狀構造。 其巖質硬，巖體破碎，節理裂隙較發育，裂隙內充填泥質，膠結程度較差。金剛石送水鉆進稍慢，跳動，巖芯多呈塊狀，可見輕微溶蝕現象，采取率低。 該層場地內局部鉆孔有揭露，揭露厚度為0.70～1.20 m，平均層厚0.95 m。堅硬程度為較硬巖，巖體完整程度分類為較完整，巖石基本質量等級為Ⅲ級。

5）石灰巖③（C）為灰白色、中風化、隱晶質結構，塊狀構造。其巖質硬，巖體稍完整，節理裂隙稍發育，裂隙內充填方解石脈，巖芯呈中短柱狀，采取率高。該層場地內局部鉆孔有揭露，未揭穿，最大揭露厚度9.70 m。 堅硬程度為較硬巖，巖體完整程度分類為較完整，巖石基本質量等級為Ⅲ級。

6）溶洞。 洞內充填黃色粘性土，局部為空洞。

主要巖層物理力學指標參數建議值見表1。

表1 主要巖層物理力學指標參數建議值

1.3 勘察結論與建議

根據地質勘查得出以下結論和建議：1）擬建場地無全新活動性斷裂經過，無暗埋沖溝、塌陷等不良地質作用，屬穩定場地，適宜新建建筑物。 2）擬建場地抗震設防烈度為6 度，設計基本地震加速度值0.05 g，場地類型為中硬土場地，場地類別屬Ⅱ類，設計特征周期為0.35 s， 擬建場地可劃分為抗震一般地段。3）本場地紅黏土②復浸水特性屬于Ⅱ類，紅黏土②的膨脹土的脹縮性等級為無。4）本場地地表水、地下水及各巖土層對混凝土結構具有微腐蝕性；對混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性，應按相關規范進行防護。5）擬建酸庫由于上部荷載較大，不建議采用天然地基，可考慮采用CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）法進行地基處理加固，其處理深度可進入紅黏土②、紅黏土②1 層一定深度，或以石灰巖③層作為樁端持力層，并以處理后經檢測達到設計要求的復合地基作為地基基礎持力層。 基礎型式可采用獨立基礎或條形基礎。 樁基礎以沖（鉆）孔灌注樁以石灰巖層為樁端持力層，建議樁端進入該層深度不宜小于樁身直徑的1 倍。6）基礎施工應按規范進行釬探。7）雨水收集池建議場地抗浮水位按87.00 m 考慮。 8）場地屬巖溶地區，地基情況較為復雜，如采取樁基礎，應按規范進行施工勘察，宜每樁設置勘探點。9）場地屬巖溶地區，地基情況較為復雜，如采取樁基礎，應按規范進行施工勘察，宜每樁設置勘探點。

2 工程情況綜合評價

根據前述工藝條件情況和地勘報告，檢測單位對酸庫區及周邊巖土狀況綜合評價如下：

1）該層壓實填土頂標高為93 m，西側市政道路路面標高在91.28～92 m 之間，相對高差1～2 m，而中間過渡區域有近100 m，并未因填土形成新的邊坡，穩定性很好。

2）罐體基礎底標高為94.0 m，硬塑紅黏土地基承載力fak=200 kPa， 硬塑紅黏土至酸罐基礎底標高為土夾石分層換填（每300 mm 一層）的壓實填土。檢測單位對壓實填土做輕型重力觸探試驗標準值N10=30 擊，標貫試驗標準值N=7 擊。 廣西恒旭工程質量檢測有限公司做了平板淺層荷載試驗，結果是其承載力特征值達到240 kPa，在最大試驗壓力下累計沉降量最大為4.72 mm，保持穩定。 檢測單位對每個分層的壓實系數進行了檢測，得到壓實系數≥0.97。同時，可在罐體區域四周增設了毛石砼擋土墻，有助于保持地基的穩定。

3 技術方案的選擇與實施

考慮到本項目是當地政府一號重點項目， 工期要求嚴格，且該區域處于關鍵線路節點上，如果采用地勘建議采用CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）法進行地基處理加固或者沖（鉆）孔灌注樁，以本工程12 個酸罐為例，樁基總費用為4 000 余萬元，工期要增加3 個月左右。

綜合工勘報告、檢測報告及工程實際情況，本工程沒有采用沖（鉆）孔灌注樁及CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）法進行地基處理加固處理，而是通過在儲罐基礎上設置沉降觀測點、預留孔洞，并在管道連接上增設膨脹節的方法來控制儲罐基礎的沉降量、 沉降差、傾斜和局部傾斜。 該方法相對于前面兩種方案，在成本和工期上都有明顯的優勢，更重要的是為儲罐基礎的施工過程及后期安全使用提供了可靠保障。

具體技術方案如下：

1）通過在儲罐基礎上設置4 個均布的沉降觀測點（圖1），對后期儲罐的沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜的情況進行實時觀測。

圖1 儲罐基礎平面布置

2）通過在兩個儲罐之間連接管道上設置2 個DN400、PN10 的FL-FF 膨脹節（圖2、圖3），以調節兩個儲罐之間的沉降差。 兩個膨脹節的適應變形能力為70～90 mm，可以滿足《建筑地基基礎設計規范》中對建筑物的地基變形允許值的要求。

圖2 膨脹節設置布置

圖3 膨脹節現場照片

3）在儲罐基礎邊緣均布預埋18 個直徑為500 mm的PVC 管（見圖1），來調整后期儲罐基礎出現局部傾斜的情況。 如果后期出現了沉降差、傾斜、局部傾斜等情況，將在預留的18 個直徑為500 mm 的PVC管中，沉降量大的方位，增加高壓旋噴樁或預應力管樁來控制基礎的沉降。

本方法不僅節約了工程費用，而且大大縮短了工程工期，為儲罐的安全使用提供了有力保障。

4 結論

本工程綜合工勘報告、檢測報告及工程實際情況，采用了一種解決大型儲罐地基沉降變形的方法，即設置沉降觀測點，檢測儲罐基礎的沉降情況；通過設置膨脹節來調整兩個罐體之間的沉降差； 利用預埋PVC 管的方式調節后期儲罐基礎的傾斜和局部傾斜。 這種方法不僅為儲罐的后期生產使用提供了安全保障， 在生產安全使用及工程投資方面也具有顯著優勢。