廣州南沙某大型油庫軟土地基變形觀測(cè)與分析

摘 要：廣州南沙軟土地基具有層厚、含水率高、孔隙比大、強(qiáng)度低、地基變形量大且變形時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，給大型油庫的建設(shè)帶來挑戰(zhàn)。結(jié)合南沙某大型油庫軟土地基變形觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，探討分析了河堤與儲(chǔ)油罐沉降與水平位移變形特點(diǎn)與規(guī)律，繪制出庫區(qū)地基等沉降曲線圖，為軟土地基處理的工程實(shí)踐提供參考。

關(guān) 鍵 詞：南沙油庫；變形觀測(cè)；位移；沉降；變形規(guī)律

1 引 言

廣州南沙地基主要為濱海相與河湖相交互沉積的軟土層，分布范圍廣泛，層厚約在3.0～35m，局部高達(dá)40余米，縱、橫向厚度變化較大。土性不均勻，條帶狀、透鏡狀粉細(xì)砂層局部揭露，夾雜貝殼、蠔殼、植物根莖、木屑等，有機(jī)質(zhì)含量高。含水率多數(shù)情況高達(dá)90%以上，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度低，地基變形量大且變形時(shí)間長(zhǎng)。

本文以南沙某大型油庫地基變形為研究對(duì)象，分析了河堤與儲(chǔ)油罐沉降觀測(cè)、水平位移觀測(cè)及地基等沉降曲線成果，探討了油庫地基變形的一般規(guī)律。

2 工程概況

油庫位于廣州南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)金洲坦頭村，瀕臨珠江入?？诤酮{子洋交匯處。庫區(qū)儲(chǔ)罐為地上儲(chǔ)罐，罐體形式為立式，存儲(chǔ)燃油。整個(gè)庫區(qū)設(shè)計(jì)總存儲(chǔ)量約為35萬m3，屬于一級(jí)油庫[1]。單個(gè)儲(chǔ)罐的容積均大于100m3，屬于大型儲(chǔ)罐。其中1#區(qū)設(shè)置8個(gè)2000m3油罐，2#區(qū)設(shè)置5個(gè)3000m3油罐、2個(gè)2000m3油罐及3個(gè)100m3油罐，3#區(qū)設(shè)置3個(gè)10000m3油罐，4#區(qū)設(shè)置3個(gè)15000m3油罐、6個(gè)5000m3油罐及1個(gè)2000m3油罐，5#區(qū)和6#區(qū)均為10個(gè)10000m3油罐。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，庫區(qū)場(chǎng)地軟土發(fā)育，淤泥質(zhì)土厚度在7.5～24.0m，以飽和流塑狀為主，少量為軟塑狀，深厚淤泥層在上部荷載的作用下已發(fā)生固結(jié)沉降。油庫區(qū)場(chǎng)地及周邊環(huán)境平面示意如

圖1所示。

圖1 油庫區(qū)場(chǎng)地及周邊環(huán)境平面示意圖

3 地基變形觀測(cè)及成果分析

3.1 河堤水平位移觀測(cè)與分析

河堤水平位移隨時(shí)間變化曲線如圖2所示?？傮w來看，河堤水平位移變化分為兩個(gè)階段：1）不穩(wěn)定階段。位移曲線呈“雙駝峰狀”。第一次最大平均累計(jì)位移約為29.5mm，間隔4個(gè)月后，位移出現(xiàn)谷值，平均累計(jì)位移約為18.6mm；第二次最大平均累計(jì)位移約為39.8mm，間隔約4個(gè)月后，累計(jì)位移出現(xiàn)拐點(diǎn)，平均值約為22.4mm。2）平緩階段。累計(jì)位移經(jīng)歷過拐點(diǎn)后，總體變化不大，呈現(xiàn)“水平線狀”。最終累計(jì)位移最大點(diǎn)為D-2，累計(jì)位移值為30.1mm。河堤水平位移按照安全等級(jí)為三級(jí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移限值100mm來控制[2]，由此可以得出河堤是安全穩(wěn)定的。河堤作為油庫區(qū)的近水道，其水平位移變化可間接反映庫區(qū)地基土水平位移變化的總體趨勢(shì)。

圖2 河堤水平位移隨時(shí)間變化曲線

3.2 儲(chǔ)油罐水平位移觀測(cè)與分析

儲(chǔ)油罐共分為6個(gè)觀測(cè)區(qū)。儲(chǔ)油罐水平位移隨時(shí)間變化曲線如圖3～5所示?？傮w來看，儲(chǔ)油罐位移變化趨勢(shì)分為不穩(wěn)定階段和相對(duì)平緩階段。不穩(wěn)定階段累計(jì)位移曲線呈“雙駝峰狀”，出現(xiàn)位移峰值和谷值，但由于5#上部結(jié)構(gòu)載荷較大，各觀測(cè)點(diǎn)位移峰值和谷值出現(xiàn)的時(shí)間不完全吻合而出現(xiàn)偏差。在相對(duì)平緩段，1#、3#、5#若干觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移呈現(xiàn)略微增長(zhǎng)趨勢(shì)，其他區(qū)域位移總體變化不大。水平位移變化特點(diǎn)反映出前期儲(chǔ)油罐平面傾斜不是沿單一方向而是呈現(xiàn)“搖擺”傾斜特點(diǎn)至后期傾斜趨于穩(wěn)定。依據(jù)最后一次觀測(cè)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)油罐水平位移累計(jì)最大點(diǎn)為5-1，累計(jì)位移值為24.6mm，換算成傾斜率為0.001，小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）限定高度不大于24m建筑物整體傾斜率不超過0.004的要求[3]，說明儲(chǔ)油罐的傾斜變形未超出安全范圍。

圖3 1#儲(chǔ)油罐水平位移隨時(shí)間變化曲線

圖4 3#儲(chǔ)油罐水平位移隨時(shí)間變化曲線

圖5 5#儲(chǔ)油罐水平位移隨時(shí)間變化曲線

3.3 儲(chǔ)油罐沉降觀測(cè)與分析

儲(chǔ)油罐沉降隨時(shí)間變化曲線如圖6～8所示?？傮w來看，儲(chǔ)油罐沉降大致呈現(xiàn)“傾斜波浪線”變化特征并可劃分為三個(gè)階段。第一階段（0～240d范圍）：沉降曲線斜率先增大，后減小，反映出沉降速率先增后減；第二階段（240～580d范圍）：沉降曲線斜率先增大，后減小，反映出沉降速率先增后減，但較之前一階段，沉降變形時(shí)間更長(zhǎng)，整體沉降速率放緩；第三階段（580～850d范圍）：沉降曲線斜率逐漸變小，沉降速率放緩，沉降趨于穩(wěn)定。在觀測(cè)期間內(nèi)，儲(chǔ)油罐沉降變化經(jīng)歷由快到慢，再又快到慢的交替變化特征并逐漸趨于穩(wěn)定。儲(chǔ)油罐沉降已不再是單純的平面沉降而呈現(xiàn)不均勻、搖擺起伏的非平面沉降特點(diǎn)。儲(chǔ)油罐累計(jì)沉降最大點(diǎn)為3-1-1，累計(jì)沉降值為27.22mm，最后一個(gè)觀測(cè)周期平均沉降速度為0.012mm/d，小于《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2007）規(guī)定要求[4]，說明儲(chǔ)油罐沉降未超出安全范圍。

圖6 1#儲(chǔ)油罐沉降隨時(shí)間變化曲線

圖7 3#儲(chǔ)油罐沉降隨時(shí)間變化曲線

圖8 5#儲(chǔ)油罐沉降隨時(shí)間變化曲線

3.4 等沉降曲線分析

庫區(qū)地基等沉降曲線如圖9所示。由等沉降曲線圖可以看出沉降穩(wěn)定區(qū)域位于：1）庫區(qū)中部和南部的道路及圍墻；2）庫區(qū)儲(chǔ)油罐和構(gòu)筑物（位于庫區(qū)東北角的輸油管支柱除外）。沉降不穩(wěn)定區(qū)域位于：1）庫區(qū)東面中部，等沉降曲線值為100mm所包含的區(qū)域，范圍面積約3000m2 ；2）庫區(qū)西面中部，等沉降曲線值為100mm所包含的區(qū)域，范圍面積約300m2 。根據(jù)以上兩區(qū)域的沉降量變化-時(shí)間曲線圖，此區(qū)域的道路地面、圍墻和輸油管支柱沉降速度沒有減慢的趨勢(shì)，沉降量較大，建議及時(shí)對(duì)地基進(jìn)行加固處理。

圖9 庫區(qū)地基等沉降曲線

4 結(jié) 論

（1）在不穩(wěn)定階段，儲(chǔ)油罐和河堤累計(jì)位移曲線呈“雙駝峰狀”，出現(xiàn)位移峰值和谷值；在相對(duì)平緩階段，累計(jì)位移曲線大致呈“水平線狀”。儲(chǔ)油罐前期平面傾斜不是沿單一方向而是呈現(xiàn)“搖擺”傾斜至后期傾斜趨于穩(wěn)定。

（2）儲(chǔ)油罐沉降總體呈現(xiàn)“傾斜波浪線”變化特征，沉降變化經(jīng)歷由快到慢，再由快到慢的交替變化特征并逐漸趨于穩(wěn)定。儲(chǔ)油罐沉降已不再是單純的平面沉降而呈現(xiàn)不均勻、搖擺起伏的非平面沉降特點(diǎn)。

（3）地基等沉降曲線表明庫區(qū)中部、南部及儲(chǔ)油罐所在區(qū)域沉降趨于穩(wěn)定；庫區(qū)東北角和西側(cè)中部范圍，沉降不穩(wěn)定且繼續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 樊寶德，朱煥勤.油庫設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國石化出版社2007.

[2] GJB02-98 廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定[S].廣州：《廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》編委會(huì)，1998.

[3] GB50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] JGJ8-2007 建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：周森（1986-），男，河南南陽人，結(jié)構(gòu)工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、巖土工程設(shè)計(jì)與分析等工作。