苏里格气田建（构）筑物地基处理综述

马永宁

（西安长庆科技工程有限责任公司 陕西 西安 710018）

苏里格气田建（构）筑物地基处理综述

马永宁

（西安长庆科技工程有限责任公司 陕西 西安 710018）

在沙漠地区，由于软弱、透水性强的砂土层的承载力较低，不能满足苏里格气田建设中大量的中、小型厂房浅层地基的承载力要求，又要很大程度的减少沉降量，考虑到低效开采，节约成本，故采用多种地基处理方式缓解了现有的地基处理方式在沙漠地区的局陷性。

地基变形；水坠砂；砂石垫层法

0 前言

为了配合长庆油田苏里格气田地面建设的实施，全面推进苏里格气田标准化、模块化的发展，加快实现长庆油田油气当量突破5000万吨的宏伟目标，让更多人了解这块神秘的大沙漠，让更多的建设走进这块福地，故对苏里格地区的建（构）筑物地基处理做一个较为全面的总结。

1 工程地质概况

1.1 地质简述

苏里格气田位于内蒙古境内的毛乌素沙漠，所属地貌单元为风沙地貌的平沙地兼半固定沙丘，主要地段均为平沙地，局部地段为植被或耕地，中间有些植被被破坏，流动沙层除露。在构造体系上，乌审旗位于鄂尔多斯盆地的中部，是新华夏构造体系和祁（祁连山）吕（吕梁山）贺（贺兰山）山字型构造两个构造体系的重接复合，是这两个构造体系中构造形迹相对微弱的地块，所以在为鄂尔多斯盆地组成部分之一的乌审旗内岩层褶皱、断裂、节理、劈理等地质构造现象不发育。乌审旗气候属于温带大陆性季风气候，春季干旱少雨，多大风；夏季短促炎热，雨水集中；秋季凉爽；冬季寒冷漫长，风沙频繁，多刮西北大风。地下水属第四系松散层潜水，主要受大气降水及凝结水补给，地水位埋深约在1.0m～3.0m之间。场地土类型属于中硬土，覆盖层厚度＞5m，可判定建筑场地类别为Ⅱ类。乌审旗相对应的设计基本地震动峰值加速度值为0.05g，对应于地震烈度为Ⅵ度；地震动反应谱特征周期值为0.35s。

1.2 主要地层描述

①细砂（Q4eol）：褐黄色，松散，稍湿，风积形成，矿物成分以长石、石英为主，可见云母碎片，含较多植物根系，局部地段为粉砂，厚度约为 0.30m～2.40m，fak=60～80kPa。

①1杂填土（）：褐黄色，松散，稍湿，粉砂为主，含有机物及砖块，该层仅在局部地段出现，fak=70kPa。

如为细砂，颜色为深黄－灰黄色，系风积形成，饱和、稍密。以长石、石英为主，含少量云母及氧化铁矿物，颗粒均匀，局部粘粒含量较高，偶尔可见薄层粉土夹层，fak=130kPa。

如为砂岩，则为极软岩，棕红色～黄绿色，内陆河湖相沉积形成，矿物成分以长石、石英为主，属强风化，钻探所取岩芯呈粉末状或碎块状，表层0.5m左右为全风化，泥质胶结，水平层理，局部有泥岩夹层，夹层厚度一般在0.3m左右，该层厚度为 0.70m～6.9m，fak=300kPa。

2 主要技术指标分析

2.1 地基对不均匀沉降，要求处理后的地基变形应在允许值的范围

根据 《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2011）中建（构）筑物地基基础设计等级的分类，对甲级、乙级的建筑物及3.0.2中符合条件的丙级建筑物需做变形验算。苏里格气田建筑项目除大型振动设备、压缩机基础及厂房按乙级地基基础考虑，其地基变形允许值均参见<<建筑地基基础设计规范＞＞中表5.3.4，其它均按丙级考虑，地基对不均匀沉降较敏感，要求处理后地基必须均匀密实。

根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）中 4.3.1 条规定对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理，所以对大型振动设备和压缩机基础地基处理必须根据地基的液化等级采取相应的消除地基液化沉陷的措施。

2.2 处理后地基承载力特征值的要求

站场内单层建筑物及小型设备基础地基处理后地基承载力特征值fak≥120kPa。

站场内小型压缩机基础地基处理后地基承载力特征值fak≥260kPa。

天然气净化厂、处理厂、生产指挥区部内办公、公寓等建（构）筑物地基处理后地基承载力特征值fak≥160kPa。

天然气处理厂、净化厂内大型压缩机基础地基处理后单桩竖向承载力特征值需满足计算要求。

处理后地基应有足够的耐久性及适应性，以便在地下水位变化时仍能满足前两项的要求。

3 主要地基处理方式及适用范围

3.1 水坠砂+砾石垫层地基处理法

在砂土地区进行建（构）筑物的地基处理时，采用水坠砂技术可使砂土垫层的密实度和承载力达到设计要求。水坠砂工艺就是采用洁净的砂土替换原有砂土及腐质土，然后往基坑内灌水，使砂土借助水下渗的作用力重新排列组合，以达到密实的效果。

此方法适用于上部结构荷载较小，基础以下砂层较厚，地下水位不高于基底1.3m，基底隔水层不呈漏斗分布的砂土地区，持力砂层承载力较低且分布较为均匀的单层建筑及设备基础。不适用于振动型设备，如站场内的单层厂房及设备基础（不包括压缩机）。用水坠砂法处理地基是砂类地区最有效、最经济的地基处理方法。然而由于各种原因，目前在国内对于该施工工艺尚无规范性技术标准，也给工程施工带来了一定的困难。

具体做法是基础下做300厚级配良好的砾石垫层（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%，砾石的最大粒径不宜大于50mm），每边宽出基础边缘500mm，压实系数不小于0.95。砾石垫层下采用水坠法，深度为500～1000mm，水坠后砂的压实系数不小于0.95，处理后的地基承载力特征值不小于120kPa。

3.2 砂石垫层法

砂石垫层法也是一种常用地基处理方法，砂石垫层法是换填垫层法地基处理方式中的一种，是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖除，换填其他无侵蚀性的低压缩性的散体材料，经过分层夯实，作为地基的持力层。垫层的材料有中（粗）砂、碎（卵）石、灰土、粉质粘土等。石屑、煤渣或其他工业废料经检验合格后，也可作为垫层材料。垫层的作用是提高持力层的承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减小垫层下天然土层所承受的压力，这样可减少基础的沉降量。别外，用透水性大的材料作垫层时，软土中的水分可以部分地通过它排出，从而加速软土的固结。同时，还能防止土的冻胀作用。

在苏里格沙漠地区，由于地下水位很浅，而且地质土层中①、②层均为软弱砂层或杂填土，对于上部荷载较大，①、②层无法达到承载力要求，需将①、②层软弱砂层或杂填土全部挖除的建（构）筑物适用，如天然气净化厂、处理厂、生产指挥区部内办公、公寓等建（构）筑物及集气站内的小型压缩机基础。

具体做法是基础下全部采用级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质的砾石回填。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重的30%的碎石或卵石，最大粒径不宜大于50mm。每边宽出基础边缘1000mm，压实系数不小于0.95。

3.3 泥浆护壁成孔灌注桩

钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适当性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点，尤其是高承载力桩和大直径超深桩在工程中得到了广泛应用。钻孔灌注桩对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等，穿越方便，成孔效果较好，而对于碎石粘土则不宜采用。

在苏里格沙漠地区，这种桩体主要被应用于大型压缩机基础及在型振动设备。由于大型压缩机是动力型基础，需对地基和基础进行动力计算，动力机器工作时常引起地基承载能力的降低，增加地基的附加沉降，造成设备的损坏及影响工人的健康，所以动力计算十分重要。对天然地基不能满足要求时，采用桩基可减少由于动力而引起的基础沉降，避开共振区而提高基组自振频率，减少基础振幅。

具体做法是Φ600桩径，桩距根据承台形状及桩承计算确定，桩端以砂岩为持力层，桩型为钻孔灌注桩，利用泥将排土及保护孔壁，灌注桩纵筋锚入基础承台。

3.4 挤土夯扩混凝土大头桩

通过增大桩端截面面积和挤密桩间土，使复合地基载力有大幅度提高。技术可靠、工艺科学、质量容易证成桩质量好；机械化程度高、施工速度快、工期短。

用于地质土层中①、②层均为软弱砂层或杂填土，层厚过大且上部荷载较大的建（构）筑物，如苏里格气田指挥区部综合办公楼等三层以上建筑物。

具体做法是桩头直径为1000mm，以桩端进入第四层细砂层。桩基施工时应考虑凿去的500mm虚桩层，单桩承载力特征值可达1300kN，桩纵筋锚入基础承台内。

4 推广、实施情况

苏里格气田标准化集气站的设计，苏14井区、苏36-11区块集气站厂房及设备均采用水坠砂+砾石垫层地基处理法，效果显著且非常实用，很大程度上缓解了现有的地基处理方式在沙漠地区的局陷性。

苏里格气田前线生产指挥部综合办公楼及职工公寓等建（构）筑物均采用了挤土夯扩混凝土大头桩，现场也取得了良好的反应，经济效益显著，得到了业主的好评。

苏里格气田第一处理厂、第二处理厂、第三天然气处理厂系统工程增压装置区压缩机地基处理设计，均采用了泥浆护壁成孔灌注桩工艺，在已投产的苏里格气田第一处理厂得到了良好的效果。

5 结束语

针对不同的建（构）筑物，综合分析当地的地质情况，采用以上四种地基处理方式，有效的加快苏里格气田标准化、模块化的建设和发展。

［1］GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].

［2］JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].

［3］GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

［4］顾晓鲁.地基与基础[M].3版.中国建筑工业出版社，2003.

周娜］