吹填土工程病害处理方法研究★

2013-03-07王道峰周小鹏

山西建筑 2013年2期

王道峰周小鹏

(1.南京交通职业技术学院，江苏南京 211188; 2.南京工业大学交通学院，江苏南京 210009)

0 引言

吹填土在吹填过程中，泥沙结构遭到破坏，以细小颗粒的形式缓慢沉积，大部分是淤泥质粘土，呈流塑状态，由其构成的地基土体强度很低，通常需要进行地基处理才可用于工程建设［1-3］。本工程场地为典型的吹填土工程，采用真空预压联合堆载预压法对场地进行了处理［4］。工程投入使用后出现了很多问题:台阶断裂、管架拉裂脱落、高压输油管道倾斜开裂等，极大的影响了生产效益，给工程生产带来严重安全隐患，这些问题的解决迫在眉睫。

1 建筑物及设备基础概况

该项目终端工程主要负责处理加工海上油气田的天然气，占地33万m2，其中办公生活区为7.73万m2，生产区为14.95万m2。办公生活区的建筑物主要以1层～2层建筑物为主，单层建筑物以天然地基为主，2层及以上建筑物的基础形式为静压管桩基础，桩长约为50 m，桩端持力层为强风化花岗岩。

建筑物及设备基础的具体情况如表1所示。

表1 建筑物与设备基础情况

2 基础病害情况

整个场地位于深厚软土层上，场地的工后沉降较大，目测最大工后沉降约在50 cm，基础病害情况严重，已经影响了整个厂区的生产和安全。

2.1 办公生活区

办公生活区主要以1层～2层建筑物为主，1层建筑物直接坐落于天然地基之上，因此虽然整个建筑物的沉降较大，但由于差异沉降较小，对建筑物的正常使用没有产生较大的影响。2层以上建筑物的基础形式为桩基础，桩端进入强风化层，故整个建筑物基础沉降很小，而场外地坪沉降较大，散水与台阶等处断裂、倾斜。

2.2 生产区

生产区的地基基础病害主要集中在以下几个区中:

1)天然气处置装置区。

天然气装置区主要由210 m长的管架和相邻的一些小型设备组成，管架柱下为单桩承台基础，小型设备下部分荷载较大的为桩基础，荷载较小的为天然地基。目前的地基基础灾害主要表现为:下埋管道开裂与泄漏、管架开裂倾斜。

2)消防及循环水区。

消防及循环水区主要由循环水泵棚、循环水池、冷却塔、消防泵棚以及消防水罐等组成。水泵棚桁架以及消防水池均为桩基础。部分小型设备为天然地基。其主要病害表现为:消防泵棚以及循环水泵棚的柱下为桩基，而棚中小型设备为天然地基，差异沉降过大导致地坪严重开裂、倾斜。

3)产品储存区。

产品储存区主要由油罐、球形气罐以及各种泵棚组成。圆柱形油罐荷载较大，基础为满布的桩基础，球形气罐的基础为环形梁下均布桩基础，气罐中部设备管道亦布置了桩基。各种泵棚中设备为桩基础，但泵棚架为柱下独立基础。该处的地基基础病害主要表现为:管道开裂、气罐地坪开裂、泵棚柱下沉以及地坪开裂。

4)输气首站。

输气首站是海底输气管道到生产厂区的接入点，该处的管道承受较大的压力，一旦发生意外将严重影响到终端的安全与生产。正因为如此，终端维修部门已经对其进行了局部的维修，其病害主要表现为:高压输油管道倾斜、开裂。

5)其他。

高杆灯是厂区的主要照明设备，由于杆身较高且直接坐落于天然地基上，地基的大幅沉降已经引起高杆灯的倾斜。

3 基础病害处理措施

由于厂区内地层沉降仍在继续发展，如不采取有效措施进行治理，将会加剧设备及装置的安全隐患。下面针对不同破坏形式的建筑、设备、管线提出具体的加固处理措施。

3.1 输气首站燃气管道处理措施

由于输气首站燃气管道直径较大，受地面不均匀沉降影响较为严重，应断开管道与地面的刚性连接，可采用如图1所示的可调伸缩阀进行调整支撑高度，维持管道均衡受力，避免管道因地面过大的不均匀沉降而拉裂。

对于连接大门与首站之间的长距离燃气输送管道，可选用下列措施处理地基过大的不均匀沉降:

方法一:如图2a)所示沿燃气输送管道埋设方向将管道挖出，设置成管沟，可减轻地基土对管道的压力，管道架于管沟内，下铺级配良好的粗砂作为褥垫层，粗砂应当分段斜夯并向上产生挤压效应，并在铺设时因地制宜分级抬高垫层，这些措施有利于提高管道柔性，吸收地基的沉降位移。如有条件，还可将管道按每10 m～20 m距离间隔设置一段长度1 m～2 m的软管，可有效减小长跨度管线由于不均匀沉降所引起的过大挠曲，见图2b)。

图1 首站燃气管道处理措施示意图

方法二:如图2c)所示沿燃气输送管道埋设方向将管道挖出，设置成管沟，在管沟外每隔10 m～20 m设置小型槽钢吊，钢吊底座应采用可调伸缩阀用以调整支撑高度，这种措施可有效减轻地基不均匀沉降对长跨度大直径燃气输送管道造成的过大下拉应力。

图2 燃气输送管道处理措施示意图

3.2 钢架与钢架间管道处理措施

1)如图3所示管道，可利用桩基钢架沉降较小的特点，在相邻钢架之间架设工字钢梁，将管道悬吊于工字钢支架上，这种措施可有效减小由于不均匀地面沉降对地下管道产生较大的下拉应力。

图3 钢架间管道处理措施示意图

2)对于已经发生裂隙的钢横梁，可将钢柱截断抬升垫入一块与下沉量相当的钢板并焊接牢固使损害的横梁复位，然后在横梁裂隙处加焊两块工字钢加固，以增加钢横梁的整体刚度，有效地阻止裂隙的进一步发展，增强横梁抵抗弯曲的能力，维持钢架的整体稳定。沉降钢柱抬升及加固见图4。

图4 沉降钢柱抬升及加固示意图

3.3 管线处理措施

1)机械设备与管道连接处。图5为设备与地下管线连接示意图，对于没有条件设置钢梁的地下管线，在管线与设备接口处，应将刚性管线换成柔性软管，允许接头发生适当位移，可有效减小差异沉降对接口造成的过大拉应力。

图5 机械设备与管道连接处理措施示意图

2)办公楼地下水管。当室内外地基差异沉降过大，影响到地下水管、排污水管及地下电线与办公楼的正常使用时，应在这些管线接入处进行处理，可扩大管线引入口预留孔孔径，加装钢管套，套管内填入柔性材料在管道出露地面段可加装多球橡胶伸缩节，这些措施均能有效减小地基不均匀沉降对管线造成的过大下拉应力，如图6所示。

图6 办公楼地下水管加固示意图

3.4 储油罐地基加固

稳定凝析油储罐基础产生了较大的沉降，且沉降有仍然发展的趋势，需采取加固措施。可在基础四周采用高压旋喷桩［5］对地基土进行注浆加固，提高土体强度，从而达到减小沉降的目的。如图7所示，注浆时应注意避开储油罐桩基础。

图7 储油罐地基加固示意图

3.5 其他

1)混凝土基础或板面开裂。因沉降导致的混凝土基础或板面开裂，可将其与桩基承台断开，重新浇筑新基础，铺设时应在距桩基承台5 cm以上留有空隙，在预留的空隙内可回填中密砂或其他柔性材料。这样可以使混凝土基础在后期沉降过程中整体均匀下沉，有效避免因承台的阻扰而产生的承受不均匀沉降。2)室外台阶和地面散水断裂。对于办公楼主要破坏为室外台阶破裂和地面散水断裂破坏，可重铺设修复，修复时应注意和办公楼应适当预留部分空隙，允许散水层和台阶发生整体沉降，可减小破坏情况发生，同时应注意台阶浇筑时应绕开桩基承台。3)高杆灯倾斜。由于高杆灯对于不均匀沉降较为敏感，重心容易发生偏移，为安全起见，建议采用钢丝绳拉接固定。