蘇里格氣田建（構(gòu)）筑物地基處理綜述

馬永寧

（西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司 陜西 西安 710018）

蘇里格氣田建（構(gòu)）筑物地基處理綜述

馬永寧

（西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司 陜西 西安 710018）

在沙漠地區(qū)，由于軟弱、透水性強(qiáng)的砂土層的承載力較低，不能滿足蘇里格氣田建設(shè)中大量的中、小型廠房淺層地基的承載力要求，又要很大程度的減少沉降量，考慮到低效開采，節(jié)約成本，故采用多種地基處理方式緩解了現(xiàn)有的地基處理方式在沙漠地區(qū)的局陷性。

地基變形；水墜砂；砂石墊層法

0 前言

為了配合長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田地面建設(shè)的實(shí)施，全面推進(jìn)蘇里格氣田標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)慶油田油氣當(dāng)量突破5000萬噸的宏偉目標(biāo)，讓更多人了解這塊神秘的大沙漠，讓更多的建設(shè)走進(jìn)這塊福地，故對(duì)蘇里格地區(qū)的建（構(gòu)）筑物地基處理做一個(gè)較為全面的總結(jié)。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)簡(jiǎn)述

蘇里格氣田位于內(nèi)蒙古境內(nèi)的毛烏素沙漠，所屬地貌單元為風(fēng)沙地貌的平沙地兼半固定沙丘，主要地段均為平沙地，局部地段為植被或耕地，中間有些植被被破壞，流動(dòng)沙層除露。在構(gòu)造體系上，烏審旗位于鄂爾多斯盆地的中部，是新華夏構(gòu)造體系和祁（祁連山）呂（呂梁山）賀（賀蘭山）山字型構(gòu)造兩個(gè)構(gòu)造體系的重接復(fù)合，是這兩個(gè)構(gòu)造體系中構(gòu)造形跡相對(duì)微弱的地塊，所以在為鄂爾多斯盆地組成部分之一的烏審旗內(nèi)巖層褶皺、斷裂、節(jié)理、劈理等地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象不發(fā)育。烏審旗氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱少雨，多大風(fēng)；夏季短促炎熱，雨水集中；秋季涼爽；冬季寒冷漫長(zhǎng)，風(fēng)沙頻繁，多刮西北大風(fēng)。地下水屬第四系松散層潛水，主要受大氣降水及凝結(jié)水補(bǔ)給，地水位埋深約在1.0m～3.0m之間。場(chǎng)地土類型屬于中硬土，覆蓋層厚度＞5m，可判定建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。烏審旗相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，對(duì)應(yīng)于地震烈度為Ⅵ度；地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.35s。

1.2 主要地層描述

①細(xì)砂（Q4eol）：褐黃色，松散，稍濕，風(fēng)積形成，礦物成分以長(zhǎng)石、石英為主，可見云母碎片，含較多植物根系，局部地段為粉砂，厚度約為 0.30m～2.40m，fak=60～80kPa。

①1雜填土（）：褐黃色，松散，稍濕，粉砂為主，含有機(jī)物及磚塊，該層僅在局部地段出現(xiàn)，fak=70kPa。

如為細(xì)砂，顏色為深黃－灰黃色，系風(fēng)積形成，飽和、稍密。以長(zhǎng)石、石英為主，含少量云母及氧化鐵礦物，顆粒均勻，局部粘粒含量較高，偶爾可見薄層粉土夾層，fak=130kPa。

如為砂巖，則為極軟巖，棕紅色～黃綠色，內(nèi)陸河湖相沉積形成，礦物成分以長(zhǎng)石、石英為主，屬強(qiáng)風(fēng)化，鉆探所取巖芯呈粉末狀或碎塊狀，表層0.5m左右為全風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，水平層理，局部有泥巖夾層，夾層厚度一般在0.3m左右，該層厚度為 0.70m～6.9m，fak=300kPa。

2 主要技術(shù)指標(biāo)分析

2.1 地基對(duì)不均勻沉降，要求處理后的地基變形應(yīng)在允許值的范圍

根據(jù) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 5007-2011）中建（構(gòu)）筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)的分類，對(duì)甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物及3.0.2中符合條件的丙級(jí)建筑物需做變形驗(yàn)算。蘇里格氣田建筑項(xiàng)目除大型振動(dòng)設(shè)備、壓縮機(jī)基礎(chǔ)及廠房按乙級(jí)地基基礎(chǔ)考慮，其地基變形允許值均參見<<建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范＞＞中表5.3.4，其它均按丙級(jí)考慮，地基對(duì)不均勻沉降較敏感，要求處理后地基必須均勻密實(shí)。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）中 4.3.1 條規(guī)定對(duì)液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理，所以對(duì)大型振動(dòng)設(shè)備和壓縮機(jī)基礎(chǔ)地基處理必須根據(jù)地基的液化等級(jí)采取相應(yīng)的消除地基液化沉陷的措施。

2.2 處理后地基承載力特征值的要求

站場(chǎng)內(nèi)單層建筑物及小型設(shè)備基礎(chǔ)地基處理后地基承載力特征值fak≥120kPa。

站場(chǎng)內(nèi)小型壓縮機(jī)基礎(chǔ)地基處理后地基承載力特征值fak≥260kPa。

天然氣凈化廠、處理廠、生產(chǎn)指揮區(qū)部?jī)?nèi)辦公、公寓等建（構(gòu)）筑物地基處理后地基承載力特征值fak≥160kPa。

天然氣處理廠、凈化廠內(nèi)大型壓縮機(jī)基礎(chǔ)地基處理后單樁豎向承載力特征值需滿足計(jì)算要求。

處理后地基應(yīng)有足夠的耐久性及適應(yīng)性，以便在地下水位變化時(shí)仍能滿足前兩項(xiàng)的要求。

3 主要地基處理方式及適用范圍

3.1 水墜砂+礫石墊層地基處理法

在砂土地區(qū)進(jìn)行建（構(gòu)）筑物的地基處理時(shí)，采用水墜砂技術(shù)可使砂土墊層的密實(shí)度和承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。水墜砂工藝就是采用潔凈的砂土替換原有砂土及腐質(zhì)土，然后往基坑內(nèi)灌水，使砂土借助水下滲的作用力重新排列組合，以達(dá)到密實(shí)的效果。

此方法適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較小，基礎(chǔ)以下砂層較厚，地下水位不高于基底1.3m，基底隔水層不呈漏斗分布的砂土地區(qū)，持力砂層承載力較低且分布較為均勻的單層建筑及設(shè)備基礎(chǔ)。不適用于振動(dòng)型設(shè)備，如站場(chǎng)內(nèi)的單層廠房及設(shè)備基礎(chǔ)（不包括壓縮機(jī)）。用水墜砂法處理地基是砂類地區(qū)最有效、最經(jīng)濟(jì)的地基處理方法。然而由于各種原因，目前在國內(nèi)對(duì)于該施工工藝尚無規(guī)范性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也給工程施工帶來了一定的困難。

具體做法是基礎(chǔ)下做300厚級(jí)配良好的礫石墊層（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過總重的45%，礫石的最大粒徑不宜大于50mm），每邊寬出基礎(chǔ)邊緣500mm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。礫石墊層下采用水墜法，深度為500～1000mm，水墜后砂的壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，處理后的地基承載力特征值不小于120kPa。

3.2 砂石墊層法

砂石墊層法也是一種常用地基處理方法，砂石墊層法是換填墊層法地基處理方式中的一種，是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖除，換填其他無侵蝕性的低壓縮性的散體材料，經(jīng)過分層夯實(shí)，作為地基的持力層。墊層的材料有中（粗）砂、碎（卵）石、灰土、粉質(zhì)粘土等。石屑、煤渣或其他工業(yè)廢料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，也可作為墊層材料。墊層的作用是提高持力層的承載力，并通過墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用，減小墊層下天然土層所承受的壓力，這樣可減少基礎(chǔ)的沉降量。別外，用透水性大的材料作墊層時(shí)，軟土中的水分可以部分地通過它排出，從而加速軟土的固結(jié)。同時(shí)，還能防止土的凍脹作用。

在蘇里格沙漠地區(qū)，由于地下水位很淺，而且地質(zhì)土層中①、②層均為軟弱砂層或雜填土，對(duì)于上部荷載較大，①、②層無法達(dá)到承載力要求，需將①、②層軟弱砂層或雜填土全部挖除的建（構(gòu)）筑物適用，如天然氣凈化廠、處理廠、生產(chǎn)指揮區(qū)部?jī)?nèi)辦公、公寓等建（構(gòu)）筑物及集氣站內(nèi)的小型壓縮機(jī)基礎(chǔ)。

具體做法是基礎(chǔ)下全部采用級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)的礫石回填。當(dāng)使用粉細(xì)砂時(shí)，應(yīng)摻入不少于總重的30%的碎石或卵石，最大粒徑不宜大于50mm。每邊寬出基礎(chǔ)邊緣1000mm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

3.3 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁

鉆孔灌注樁技術(shù)，因其對(duì)各種土層的適當(dāng)性強(qiáng)、無擠土效應(yīng)、無震害、無噪音、承載力高等優(yōu)點(diǎn)，尤其是高承載力樁和大直徑超深樁在工程中得到了廣泛應(yīng)用。鉆孔灌注樁對(duì)于一般粘性土、填土、淤泥質(zhì)土及砂土等，穿越方便，成孔效果較好，而對(duì)于碎石粘土則不宜采用。

在蘇里格沙漠地區(qū)，這種樁體主要被應(yīng)用于大型壓縮機(jī)基礎(chǔ)及在型振動(dòng)設(shè)備。由于大型壓縮機(jī)是動(dòng)力型基礎(chǔ)，需對(duì)地基和基礎(chǔ)進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，動(dòng)力機(jī)器工作時(shí)常引起地基承載能力的降低，增加地基的附加沉降，造成設(shè)備的損壞及影響工人的健康，所以動(dòng)力計(jì)算十分重要。對(duì)天然地基不能滿足要求時(shí)，采用樁基可減少由于動(dòng)力而引起的基礎(chǔ)沉降，避開共振區(qū)而提高基組自振頻率，減少基礎(chǔ)振幅。

具體做法是Φ600樁徑，樁距根據(jù)承臺(tái)形狀及樁承計(jì)算確定，樁端以砂巖為持力層，樁型為鉆孔灌注樁，利用泥將排土及保護(hù)孔壁，灌注樁縱筋錨入基礎(chǔ)承臺(tái)。

3.4 擠土夯擴(kuò)混凝土大頭樁

通過增大樁端截面面積和擠密樁間土，使復(fù)合地基載力有大幅度提高。技術(shù)可靠、工藝科學(xué)、質(zhì)量容易證成樁質(zhì)量好；機(jī)械化程度高、施工速度快、工期短。

用于地質(zhì)土層中①、②層均為軟弱砂層或雜填土，層厚過大且上部荷載較大的建（構(gòu)）筑物，如蘇里格氣田指揮區(qū)部綜合辦公樓等三層以上建筑物。

具體做法是樁頭直徑為1000mm，以樁端進(jìn)入第四層細(xì)砂層。樁基施工時(shí)應(yīng)考慮鑿去的500mm虛樁層，單樁承載力特征值可達(dá)1300kN，樁縱筋錨入基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)。

4 推廣、實(shí)施情況

蘇里格氣田標(biāo)準(zhǔn)化集氣站的設(shè)計(jì)，蘇14井區(qū)、蘇36-11區(qū)塊集氣站廠房及設(shè)備均采用水墜砂+礫石墊層地基處理法，效果顯著且非常實(shí)用，很大程度上緩解了現(xiàn)有的地基處理方式在沙漠地區(qū)的局陷性。

蘇里格氣田前線生產(chǎn)指揮部綜合辦公樓及職工公寓等建（構(gòu)）筑物均采用了擠土夯擴(kuò)混凝土大頭樁，現(xiàn)場(chǎng)也取得了良好的反應(yīng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，得到了業(yè)主的好評(píng)。

蘇里格氣田第一處理廠、第二處理廠、第三天然氣處理廠系統(tǒng)工程增壓裝置區(qū)壓縮機(jī)地基處理設(shè)計(jì)，均采用了泥漿護(hù)壁成孔灌注樁工藝，在已投產(chǎn)的蘇里格氣田第一處理廠得到了良好的效果。

5 結(jié)束語

針對(duì)不同的建（構(gòu)）筑物，綜合分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，采用以上四種地基處理方式，有效的加快蘇里格氣田標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的建設(shè)和發(fā)展。

［1］GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［2］JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

［3］GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［4］顧曉魯.地基與基礎(chǔ)[M].3版.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

周娜］