碎石挤密桩施工法在甘肃某大型油罐基础加固中的应用

苏远东

核工业西藏地质调查院 成都 610081

碎石挤密桩施工法在甘肃某大型油罐基础加固中的应用

苏远东

核工业西藏地质调查院 成都 610081

碎石挤密桩法加固地基在油田建设中得到越来越充分的应用，撰写本文的目的是为了以便在石化厂地区的石油化工建设中进一步推广碎石挤密桩法加固软弱地基。对石化厂地区采用碎石挤密桩法加固地基的适用性做出分析。

碎石挤密桩法；抗液化；力学性能

一、概述

甘肃某大型油罐位于山前冲积平原区，地势平坦，最大高差大于1.0m。场地覆盖层为第四系上更新统冲积相沉积物，厚度在22m左右。碎石桩挤密加固深度范围内主要土层，自上而下为：①素填土层：黄褐色，以含砾砂粘性土为主，分布不连续。厚度不稳定，最大厚度1m～4m，呈稍密状态；②粉土层：浅灰-浅棕黄色，局部夹粉细砂透镜体薄层，呈可塑状态，分布连续，厚度稳定；③粉细砂层：浅黄—浅灰黄色，饱和，呈中密状态，分布连续，厚度稳定；④粘性土与砂土互层：灰黑—灰绿色，薄层砂与软粘土交互发育，砂层以细—中粗为主，呈中密状态，粘性土呈可塑—软塑状态，分布连续，厚度稳定；⑤粘土层：棕黄—棕红色，呈可塑—硬塑状态，分布连续，未揭露。

二、碎石挤密桩改良地基的效果试验

1.载荷试验的测试结果

载荷试验采用5，000cm2圆形钢材承压板，对碎石桩桩间土的容许承载变形模量测试，运用快速法外推计算原理对原始资料进行最终沉降量的外推计算，并用最小二乘法对各级荷载下，最终沉降进行校正，最后绘制P-S校正曲线，采用相对沉降控制法确定试验土体的承载力值，其中相对沉降s/b取值依据试验土体的类别确定，针对碎石桩取s/b=0.010；对桩间距取s/b=0.015。

桩间土与碎石桩的承载力与变形模量值，见表1。

表1 载荷试验成果表

图1 桩间土P-S曲线图

图2 碎石桩P-S曲线图

2.标准贯入试验测试

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定，对实测标贯击数N′进行触探杆长度修正，确定各土层部分力学指标，见表2：

表2 依据标贯击数确定的强度

3.动力触探试验检测碎石桩

共用16根碎石桩进行的动探检测，均为连续贯入桩身沿深度的密实度较为均匀，挤密碎石桩的成桩质量较为稳定。据超重型动力触探试验确定碎石桩单桩承载力，见表3。

表3 依据标贯击数确定的强度

4.静力触探试验检测

静力触探试验检测采用双桥探头和单桥探头相结合的办法进行测试，由实测锥头阻力qc值得出的力学指标，见表4。

表4 静力触探试验测试成果表

三、碎石挤密桩加固地基的适用性分析

图3 实测标贯击数散点图与临界值

1.加固地基的抗液化性能分析

碎石桩法施工时使饱和松散砂土颗粒在高频强迫振动下全新排列致密，这样强制挤密使砂土的相对密度增加，故抗液化的性能得到改善，对砂土液化机理的研究证明，半饱和松散砂土受到剪切循环荷载作用时将发生体积的收缩和趋于密实，在砂土无排水条件时体积的快速收缩导致超静孔隙水压力来不及消散而急剧上升。当砂土中有效应力降低为零时，便形成了砂土的完全液化。碎石挤密桩加固地基时，向振冲孔内填碎石等反滤性能良好的粗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压渠道，可有效的消散和防止超孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化。

2.碎石挤密桩法在石化厂地区的适用性分析

（1）加固地基的抗液化性能评价

据《建筑抗震设计规范（2008年版）》（GB50011-2001）确定场地土-1.5m～-9.0m深度范围内的液化判别标准贯入击数临界值Ncr=5.6～11.6击。

由图3，可以看出，加固后的地层标贯击数有较大幅度的提高，标贯击数均位于临界值右侧，表明实测值N63.5＞Ncr说明场地9.0m深度内地层可判定为不液化土。即已消除了烈度7度（远震）时产生液化的可能性。

（2）复合地基的力学性能分析

由静力触探、标准贯入试验所确定的桩间土不同土层的力学指标，以及由N120kg超重型动力触探确定的碎石桩单桩承载力值，据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第七章之式7-4计算复合地基的分层力学指标，同时与加固前地基土的分层力学指标作对比，见表5。

表5 静力触探试验测试成果表

由表5可看出，加固后粉土层与粉砂层复合地基标准承载力存在压缩模量均有较大幅度的提高，反映出加固处理在提高该地层强度方面效果显著。而第三、第四层的地基土强度并没提高，尤其是第三层，强度反而有所减弱。这一现象的出现是与碎石挤密桩法对于不同的地层加固地基的机理不同密切相关的。故碎石挤密桩法适用于挤密松散砂土而对饱和粘性土地基一般起不到提高地基强度的作用，对于灵敏度较高的粘性土（如淤泥质土）反而扰动土的原有结构而降低地基强度，不能使碎石桩得到所需的径向支持力。从石化厂地区场地第三、第四层土的特征看，均为粘性土，但第三层（粘土与砂互层）中的粘土层强度较低、含水率高，接近淤泥质土。因此，就达不到加固的目的。

3.主要建筑物的沉降估算

表6 三套主要构筑物最终沉降量估算结果

建筑物最终沉降量可按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中公式计算：S=ψSS′=ψS，由此计算三套主要构筑物的最终沉降量，见表6。

由以上可知，在甘肃某大型油罐基础加固中采用碎石挤密桩法加固地基的方案是成功的，达到消除地基液化的目的。而在提高地基强度方面，粉土层及粉细砂层强度均有较大程度的提高，粘土与砂互层及粘土层因碎石挤密桩法不适合加固粘土层而导致其强度稍降低，但其降低后的强度仍能满足设计要求，并不影响场地的整体处理效果。

四、结束语

随着油田的不断发展、建设规模的扩大及科学技术的日新月异，建构筑物的荷载日益增大、对构筑物变形要求越来越严。原来一般可被评价为良好的地基也可能在某些特定条件下需要进行地基处理。碎石桩法就是诸多地基加固方法中的一种，它具有施工机具少，施工工艺简单，等一系列优点，值得在石化厂基础加固中推广应用，但应注意其适用范围。

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The gravel compaction pile method is applied to the construction of oil field.The purpose of writing this paper is to further promote the gravel compaction pile method to reinforce the soft foundation in the petrochemical plant area.Analysis of the application of gravel compaction pile method in the area of petrochemical plant.

gravel compaction pile method；anti liquefaction；mechanical properties

苏远东（1975-），男，汉族，主要从事于工程地质、公路勘察、地质灾害等方面的工作