吹填土工程病害處理方法研究★

王道峰 周小鵬

(1.南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 211188; 2.南京工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，江蘇南京 210009)

0 引言

吹填土在吹填過程中，泥沙結(jié)構(gòu)遭到破壞，以細小顆粒的形式緩慢沉積，大部分是淤泥質(zhì)粘土，呈流塑狀態(tài)，由其構(gòu)成的地基土體強度很低，通常需要進行地基處理才可用于工程建設(shè)［1-3］。本工程場地為典型的吹填土工程，采用真空預(yù)壓聯(lián)合堆載預(yù)壓法對場地進行了處理［4］。工程投入使用后出現(xiàn)了很多問題:臺階斷裂、管架拉裂脫落、高壓輸油管道傾斜開裂等，極大的影響了生產(chǎn)效益，給工程生產(chǎn)帶來嚴重安全隱患，這些問題的解決迫在眉睫。

1 建筑物及設(shè)備基礎(chǔ)概況

該項目終端工程主要負責處理加工海上油氣田的天然氣，占地33萬m2，其中辦公生活區(qū)為7.73萬m2，生產(chǎn)區(qū)為14.95萬m2。辦公生活區(qū)的建筑物主要以1層～2層建筑物為主，單層建筑物以天然地基為主，2層及以上建筑物的基礎(chǔ)形式為靜壓管樁基礎(chǔ)，樁長約為50 m，樁端持力層為強風化花崗巖。

建筑物及設(shè)備基礎(chǔ)的具體情況如表1所示。

表1 建筑物與設(shè)備基礎(chǔ)情況

2 基礎(chǔ)病害情況

整個場地位于深厚軟土層上，場地的工后沉降較大，目測最大工后沉降約在50 cm，基礎(chǔ)病害情況嚴重，已經(jīng)影響了整個廠區(qū)的生產(chǎn)和安全。

2.1 辦公生活區(qū)

辦公生活區(qū)主要以1層～2層建筑物為主，1層建筑物直接坐落于天然地基之上，因此雖然整個建筑物的沉降較大，但由于差異沉降較小，對建筑物的正常使用沒有產(chǎn)生較大的影響。2層以上建筑物的基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，樁端進入強風化層，故整個建筑物基礎(chǔ)沉降很小，而場外地坪沉降較大，散水與臺階等處斷裂、傾斜。

2.2 生產(chǎn)區(qū)

生產(chǎn)區(qū)的地基基礎(chǔ)病害主要集中在以下幾個區(qū)中:

1)天然氣處置裝置區(qū)。

天然氣裝置區(qū)主要由210 m長的管架和相鄰的一些小型設(shè)備組成，管架柱下為單樁承臺基礎(chǔ)，小型設(shè)備下部分荷載較大的為樁基礎(chǔ)，荷載較小的為天然地基。目前的地基基礎(chǔ)災(zāi)害主要表現(xiàn)為:下埋管道開裂與泄漏、管架開裂傾斜。

2)消防及循環(huán)水區(qū)。

消防及循環(huán)水區(qū)主要由循環(huán)水泵棚、循環(huán)水池、冷卻塔、消防泵棚以及消防水罐等組成。水泵棚桁架以及消防水池均為樁基礎(chǔ)。部分小型設(shè)備為天然地基。其主要病害表現(xiàn)為:消防泵棚以及循環(huán)水泵棚的柱下為樁基，而棚中小型設(shè)備為天然地基，差異沉降過大導(dǎo)致地坪嚴重開裂、傾斜。

3)產(chǎn)品儲存區(qū)。

產(chǎn)品儲存區(qū)主要由油罐、球形氣罐以及各種泵棚組成。圓柱形油罐荷載較大，基礎(chǔ)為滿布的樁基礎(chǔ)，球形氣罐的基礎(chǔ)為環(huán)形梁下均布樁基礎(chǔ)，氣罐中部設(shè)備管道亦布置了樁基。各種泵棚中設(shè)備為樁基礎(chǔ)，但泵棚架為柱下獨立基礎(chǔ)。該處的地基基礎(chǔ)病害主要表現(xiàn)為:管道開裂、氣罐地坪開裂、泵棚柱下沉以及地坪開裂。

4)輸氣首站。

輸氣首站是海底輸氣管道到生產(chǎn)廠區(qū)的接入點，該處的管道承受較大的壓力，一旦發(fā)生意外將嚴重影響到終端的安全與生產(chǎn)。正因為如此，終端維修部門已經(jīng)對其進行了局部的維修，其病害主要表現(xiàn)為:高壓輸油管道傾斜、開裂。

5)其他。

高桿燈是廠區(qū)的主要照明設(shè)備，由于桿身較高且直接坐落于天然地基上，地基的大幅沉降已經(jīng)引起高桿燈的傾斜。

3 基礎(chǔ)病害處理措施

由于廠區(qū)內(nèi)地層沉降仍在繼續(xù)發(fā)展，如不采取有效措施進行治理，將會加劇設(shè)備及裝置的安全隱患。下面針對不同破壞形式的建筑、設(shè)備、管線提出具體的加固處理措施。

3.1 輸氣首站燃氣管道處理措施

由于輸氣首站燃氣管道直徑較大，受地面不均勻沉降影響較為嚴重，應(yīng)斷開管道與地面的剛性連接，可采用如圖1所示的可調(diào)伸縮閥進行調(diào)整支撐高度，維持管道均衡受力，避免管道因地面過大的不均勻沉降而拉裂。

對于連接大門與首站之間的長距離燃氣輸送管道，可選用下列措施處理地基過大的不均勻沉降:

方法一:如圖2a)所示沿燃氣輸送管道埋設(shè)方向?qū)⒐艿劳诔?，設(shè)置成管溝，可減輕地基土對管道的壓力，管道架于管溝內(nèi)，下鋪級配良好的粗砂作為褥墊層，粗砂應(yīng)當分段斜夯并向上產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，并在鋪設(shè)時因地制宜分級抬高墊層，這些措施有利于提高管道柔性，吸收地基的沉降位移。如有條件，還可將管道按每10 m～20 m距離間隔設(shè)置一段長度1 m～2 m的軟管，可有效減小長跨度管線由于不均勻沉降所引起的過大撓曲，見圖2b)。

圖1 首站燃氣管道處理措施示意圖

方法二:如圖2c)所示沿燃氣輸送管道埋設(shè)方向?qū)⒐艿劳诔?，設(shè)置成管溝，在管溝外每隔10 m～20 m設(shè)置小型槽鋼吊，鋼吊底座應(yīng)采用可調(diào)伸縮閥用以調(diào)整支撐高度，這種措施可有效減輕地基不均勻沉降對長跨度大直徑燃氣輸送管道造成的過大下拉應(yīng)力。

圖2 燃氣輸送管道處理措施示意圖

3.2 鋼架與鋼架間管道處理措施

1)如圖3所示管道，可利用樁基鋼架沉降較小的特點，在相鄰鋼架之間架設(shè)工字鋼梁，將管道懸吊于工字鋼支架上，這種措施可有效減小由于不均勻地面沉降對地下管道產(chǎn)生較大的下拉應(yīng)力。

圖3 鋼架間管道處理措施示意圖

2)對于已經(jīng)發(fā)生裂隙的鋼橫梁，可將鋼柱截斷抬升墊入一塊與下沉量相當?shù)匿摪宀⒑附永喂淌箵p害的橫梁復(fù)位，然后在橫梁裂隙處加焊兩塊工字鋼加固，以增加鋼橫梁的整體剛度，有效地阻止裂隙的進一步發(fā)展，增強橫梁抵抗彎曲的能力，維持鋼架的整體穩(wěn)定。沉降鋼柱抬升及加固見圖4。

圖4 沉降鋼柱抬升及加固示意圖

3.3 管線處理措施

1)機械設(shè)備與管道連接處。圖5為設(shè)備與地下管線連接示意圖，對于沒有條件設(shè)置鋼梁的地下管線，在管線與設(shè)備接口處，應(yīng)將剛性管線換成柔性軟管，允許接頭發(fā)生適當位移，可有效減小差異沉降對接口造成的過大拉應(yīng)力。

圖5 機械設(shè)備與管道連接處理措施示意圖

2)辦公樓地下水管。當室內(nèi)外地基差異沉降過大，影響到地下水管、排污水管及地下電線與辦公樓的正常使用時，應(yīng)在這些管線接入處進行處理，可擴大管線引入口預(yù)留孔孔徑，加裝鋼管套，套管內(nèi)填入柔性材料在管道出露地面段可加裝多球橡膠伸縮節(jié)，這些措施均能有效減小地基不均勻沉降對管線造成的過大下拉應(yīng)力，如圖6所示。

圖6 辦公樓地下水管加固示意圖

3.4 儲油罐地基加固

穩(wěn)定凝析油儲罐基礎(chǔ)產(chǎn)生了較大的沉降，且沉降有仍然發(fā)展的趨勢，需采取加固措施?？稍诨A(chǔ)四周采用高壓旋噴樁［5］對地基土進行注漿加固，提高土體強度，從而達到減小沉降的目的。如圖7所示，注漿時應(yīng)注意避開儲油罐樁基礎(chǔ)。

圖7 儲油罐地基加固示意圖

3.5 其他

1)混凝土基礎(chǔ)或板面開裂。因沉降導(dǎo)致的混凝土基礎(chǔ)或板面開裂，可將其與樁基承臺斷開，重新澆筑新基礎(chǔ)，鋪設(shè)時應(yīng)在距樁基承臺5 cm以上留有空隙，在預(yù)留的空隙內(nèi)可回填中密砂或其他柔性材料。這樣可以使混凝土基礎(chǔ)在后期沉降過程中整體均勻下沉，有效避免因承臺的阻擾而產(chǎn)生的承受不均勻沉降。2)室外臺階和地面散水斷裂。對于辦公樓主要破壞為室外臺階破裂和地面散水斷裂破壞，可重鋪設(shè)修復(fù)，修復(fù)時應(yīng)注意和辦公樓應(yīng)適當預(yù)留部分空隙，允許散水層和臺階發(fā)生整體沉降，可減小破壞情況發(fā)生，同時應(yīng)注意臺階澆筑時應(yīng)繞開樁基承臺。3)高桿燈傾斜。由于高桿燈對于不均勻沉降較為敏感，重心容易發(fā)生偏移，為安全起見，建議采用鋼絲繩拉接固定。

4 結(jié)語

該吹填土工程基礎(chǔ)病害主要是由于不同基礎(chǔ)形式之間過大的差異沉降所造成，場地工后沉降尚未穩(wěn)定，持續(xù)的工后沉降對設(shè)備及裝置基礎(chǔ)產(chǎn)生了各種危害，針對存在的問題，及時采取了有效措施加以治理，另外，需加強場區(qū)監(jiān)測監(jiān)控，建立場區(qū)安全預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，使項目的安全生產(chǎn)得到真正保障。

［1］ 葉書麟，葉觀寶.地基處理［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［2］ 王 芳，郭進京，鄭忠成.吹填土地基處理方法的討論［J］.巖土工程界，2008，12(6)：15-17.

［3］ 王 清，肖樹芳.海積軟土的工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀［J］.世界地質(zhì)，2000，19(3)：253-257.

［4］ 閻澍旺，陳 環(huán).用真空加固軟土地基的機制與計算方法［J］.巖土工程學(xué)報，1986(2)：35-44.

［5］ 宋仲明，張 平.高壓旋噴帷幕注漿法在樁基缺陷處理中的應(yīng)用［J］.公路交通技術(shù)，2006(2)：66-68.