煤气柜地基不均匀沉降的原因及防治、加固措施

2020-02-14付海燕

建材与装饰 2020年17期

关键词：煤气孔隙建筑物

付海燕

（山西焦化设计研究院（有限公司）山西临汾 041606）

0 引言

本文针对煤气柜在安装装置后出现的不均匀沉降现象进行了分析和探讨，并对造成不均匀沉降的原因提出合理的改善方案，在设计和施工上强化对煤气柜基础的处理措施，防止煤气柜不均匀沉降现象的出现。

1 煤气柜地基沉降的类型

1.1 初始沉降

初始沉降也可以称为瞬时沉降，指的是地基当外荷载加上的一瞬间，饱和土体受荷瞬间，孔隙中的水没有及时排出的时候产生的沉降，这个时候的土体只出现形状改变，没有发生体积变化，而由土体产生的剪变形引起的沉降，常常把这种变形叫做剪切变形，依据弹性变形计算。其大小与基础的形状、尺寸、及附加应力数值等因素有关。在饱和软粘土的地基上施加煤气柜，然后产生的初始沉降会占总沉降量的很大比重，应该做出估算。

1.2 主固结沉降

主固结沉降指的是地基受荷后的有效应力使土体孔隙压缩而产生的沉降。当煤气柜作用在地基上面以后，伴随时间不断延续，外荷载不发生变化，但地基土里面的孔隙水不停进行排出过程而出现的沉降，它起于煤气柜施加的时候，止于煤气柜引起的孔隙水的压力全部消散后，是地基沉降的最主要部分。

1.3 次固结沉降

次固结沉降指的是地基受荷经过很长的时间，土体中的超孔隙水压力已经消散，在有效应力不变的情况下，由于土骨架长时间缓慢蠕变而产生的沉降。次固结沉降对一般土来说数值很小，但对含有有机质的厚层软粘土，却不可忽视。

2 煤气柜地基不均匀沉降产生的原因

地质勘察报告的真实性偏低，准确性差。在实际的煤气柜基础的设计和施工过程中，有的工程没有对场地的地质情况进行勘察，而是盲目的去设计和施工；有的工程的勘察过程不按照勘察规范进行，例如钻探中孔深不到位或布孔不准确等；有的工程则是借鉴相邻建筑物的地质资料，这些原因都会使设计人员的分析判断及设计产生错误，可能造成煤气柜地基不均匀沉降，甚至结构会被破坏。

在设计方面也存在问题，煤气柜基础形式的选择有误，煤气柜基础的圆周长度过长或者没有在适当的位置设置后浇带，煤气柜的整体刚度不足，场地土的压缩性明显不同，以及同一基础的地基处理方式不同等原因都会引起煤气柜地基出现不均匀沉降。

在施工方面，基槽底整平钎探、基槽检验不认真，煤气柜基槽开挖时扰动了槽底土的原状结构，在已建成的煤气柜周围堆积大量的建筑材料和土方等都会造成煤气柜地基的不均匀沉降。

3 煤气柜地基不均匀沉降的防治措施

3.1 在勘察方面的防治措施

要保证勘察报告具有可靠性和真实性，能正确反映工程地质条件。总图布置时与相邻的建筑物要保持一定的距离，荷载在地基中会产生应力扩散现象，两个建筑物如果相邻过于紧密将出现应力叠加产生附加沉降，在煤气柜基础地质勘察前要对附近是否有相邻建筑物或大型设备进行勘察，煤气柜与建筑物或大型设备之间要留有足够净空。

3.2 在结构设计方面的防治措施

煤气柜基础常用的基础型式有护坡式基础、外环墙式基础、环墙式基础和桩基基础。煤气柜基础选型应根据储罐的型式、容积、场地地质条件、地基处理方法、施工技术条件和经济合理性等综合确定。煤气柜基础主要是支撑煤气柜，在建造和正常操作状态下保证储罐的安全可靠，一旦地基基础失稳，其严重后果将不堪设想，并将带来严重的次生灾害，因此在对储罐基础的选型中，应认真考虑地质条件，对地基土的稳定性要有足够的重视，基础必须具有足够的安全性、适用性和耐久性。煤气柜装置要在同一土层或类型的基础上，如果煤气柜装置在软和中软场地土上，要采用环墙式基础，钢筋混凝土环墙平面抗弯刚度较大，能够有效调整煤气柜的不均匀沉降。

3.3 在施工方面的防治措施

在基坑开始进行挖掘的时候，不要对地基土产生扰动，坑底部分通常要保留大概300mm的土层，等到垫层施工前再进行人工挖除。如果坑底部分的土层已被扰动，应该挖去，并用砂、碎石回填夯实。要注意井点降水、打桩及深基坑开挖时对附近相邻的建筑物的影响。对于煤气柜基础的施工，可以在施工之前先堆载预压，在使用时应该控制加载的速率以及加载的范围，要避免迅速以及集中的堆载。在已建成的煤气柜周围不应堆放大量的土方及建筑材料等重物，避免因地面堆载而引起煤气柜的沉降。因地基的分布存在复杂性以及勘探点的有限性，所以应对基础验槽加以重视，尽量在基础施工前，发现并根除地基土将出现不均匀沉降的隐患，来弥补勘探工作的不足之处。

要保证施工的质量，对于煤气柜基础的施工必须按照施工要求严格按步骤进行。施工单位还要按照规定埋设观测点及专用水准点，按照不同的荷载阶段进行分次观测，在竣工之后也要定期进行观测，直到沉降稳定为止。

4 煤气柜基础不均匀沉降的加固措施

可以采用注浆加固法，用高压泵把浆液注入到基础的下方，但会出现浆液注不下去或者注入到非预定区域，不能起到加固的作用。还可以在基础周围打入挤密桩，这种方式对于浅层土或者小型基础的挤密效果不佳。还可以在沉降量少的区域里面的土挖掉一些，增加沉降量，将整体达到均匀沉降，这种方式的控制难度较大，除非是重要的工程并经过精密的计算实施，除此之外一般不建议采用。比较常用的方式是采取在倾斜的一边环梁灰土下面用压入桩完成加固，这种方式对工程的扰动较少，不会产生振动，也不用对柜体采取支撑防护，可以避免管道变形和破裂而产生煤气泄漏。这种施工的方式大部分可在场地以外进行，施工过程比较安全，场地以内不能有焊接等造成明火和电流与储气柜相接触的可能性，可以避免火灾的隐患。对基底土挤密作用是最大的，压入桩压入柜体下方基础的土层里面，作用不会散失于基础之外，在基础下顶入的压入桩会提高基础的承载力。