大型石化工程巖溶地基處理方案與效果分析

郝 剛，馬永峰（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430000；中國(guó)石油天然氣華東勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 青島 266000）

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大型石化工程巖溶地基處理方案與效果分析

郝 剛，馬永峰
（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430000；中國(guó)石油天然氣華東勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 青島 266000）

摘 要：大型石化工程軟土地基處理技術(shù)十分復(fù)雜。以中國(guó)石油云南 1000萬(wàn)噸/年煉油工程為背景，詳細(xì)地介紹了全場(chǎng)地經(jīng)單層或雙層強(qiáng)夯預(yù)處理后，在關(guān)鍵建筑區(qū)域再采用CFG樁或鉆孔灌注樁加固處理的地基處理方案，并對(duì)處理效果進(jìn)行了分析，以期為類似工程地質(zhì)條件下地基處理設(shè)計(jì)與施工提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：大型石化；地基處理；強(qiáng)夯；CFG樁

隨著我國(guó)能源需求的進(jìn)一步加大，越來(lái)越多的沿海地區(qū)及城市興建了大型煉廠。在軟弱地基上建造大型油罐，控制地基變形，尤其是控制基礎(chǔ)傾斜，成為了煉廠地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。大量工程實(shí)踐表明，軟弱地基上的大型油罐，基礎(chǔ)不均勻沉降和傾斜是影響正常運(yùn)營(yíng)和使用的關(guān)鍵因素。

1　工程概況

中國(guó)石油云南1000萬(wàn)噸/年煉油工程位于云南省安寧市草鋪鎮(zhèn)南約1km，東距安寧市主城區(qū)約10km，煉廠北側(cè)緊鄰鐵路、昆楚高速公路，交通十分便捷，擬規(guī)劃廠區(qū)面積為2.6km2。工程內(nèi)容包括廠內(nèi)和廠外工程兩大部分：廠內(nèi)工程包括1000萬(wàn)噸/年煉油工藝裝置（共有16個(gè)裝置區(qū)）以及相應(yīng)的油品儲(chǔ)運(yùn)、公用工程及輔助設(shè)施等；廠外工程包括供電線路、給水設(shè)施、排水設(shè)施、道路及防護(hù)等輔助工程。場(chǎng)區(qū)地層分布情況如下：①素填土，中密，層厚平均值為 0.83m；②粉質(zhì)粘土，層厚分別為5.52m、2.93m，可塑，中等壓縮性；③含礫粉質(zhì)粘土，層厚分別為1.84、2.57m，可塑～硬塑，中等壓縮性；④粉質(zhì)黏土，8.04m厚，硬塑，中等壓縮性土；⑤風(fēng)化泥巖、砂巖，5.92m厚，硬塑，局部堅(jiān)硬，中等壓縮性土；⑥強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖，5.15m厚，泥質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造；⑦中風(fēng)化泥巖、砂巖，8.45m厚，泥質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造［1］。

2　地基處理方案

因大型石化工程建筑物類型多，對(duì)地基承載力、沉降變形要求呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，使用單一的地基處理方法，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)和施工工期問(wèn)題，本工程地基處理采用全場(chǎng)地單層或雙層強(qiáng)夯+石化建筑區(qū)域樁基處理（CFG樁或鉆孔灌注樁）的聯(lián)合方案，首先對(duì)全場(chǎng)地按照不同分項(xiàng)工程地基承載力等要求采用不同能級(jí)的單層或雙層強(qiáng)夯處理，再按照強(qiáng)夯處理效果，針對(duì)分項(xiàng)工程地基承載力等要求進(jìn)行 CFG樁復(fù)合地基或鉆孔灌注樁處理的設(shè)計(jì)。

2.1強(qiáng)夯施工方案

按照石化區(qū)域內(nèi)不同建筑地基的承載要求，采用單層或雙層強(qiáng)夯進(jìn)行加固處理。

（1）單層強(qiáng)夯。以常減壓輕烴回收裝置為例，該建筑區(qū)域?yàn)閱螌訌?qiáng)夯地基處理施工區(qū)域，頂層地基處理包括 3000kN.m能級(jí)強(qiáng)夯處理區(qū)域和8000kN.m能級(jí)強(qiáng)夯處理區(qū)域。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)和多道瞬態(tài)面波測(cè)試結(jié)果，常減壓輕烴回收裝置3000kN.m能級(jí)強(qiáng)夯區(qū)域夯后地基均勻性較好。根據(jù)規(guī)范及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可知，該區(qū)域夯后地基達(dá)到承載力特征值180～200kPa、壓縮模量12MPa的設(shè)計(jì)要求。

（2）雙層強(qiáng)夯。以產(chǎn)品罐區(qū)汽油罐組為例，該區(qū)域采用雙層強(qiáng)夯置換（半置換）工藝。能級(jí)強(qiáng)夯置換。采用靜載試驗(yàn)和超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)這兩種檢測(cè)方法。檢測(cè)點(diǎn)遵循隨機(jī)、均勻性原則，并有足夠代表性。檢測(cè)結(jié)果表明，該區(qū)域夯后地基承載力和壓縮模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2CFG樁施工方案

部分建筑區(qū)域如原油罐區(qū)采用 CFG樁方案進(jìn)行再處理，CFG樁采用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁，（1）在施工前進(jìn)行地表處理和施工放樣，樁基的就位后，對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行檢查和調(diào)整；然后鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)；（2）混凝土灌注是保證CFG樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，在該過(guò)程中，提升鉆桿和灌注同時(shí)進(jìn)行，拔管速率按試樁確定參數(shù)進(jìn)行控制，速度均勻，穿透地質(zhì)較硬地段，采用低檔慢速鉆進(jìn)，軟弱地層，快速鉆進(jìn)，以降低擴(kuò)孔系數(shù)，混凝土泵送連續(xù)進(jìn)行。在飽和砂土、粉土層。混凝土灌注至設(shè)計(jì)CFG樁頂標(biāo)高以上50cm，再停止泵送混凝土；（3）樁基移位后，清除鉆泥，灌注完成后混合料齡期達(dá)14天后方能進(jìn)行樁間土開(kāi)挖、清理。以上建筑區(qū)域的CFG樁試樁施工后，進(jìn)行了完整性、靜載試驗(yàn)等檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可說(shuō)明，經(jīng)過(guò)CFG樁處理后，地基承載力達(dá)到建筑設(shè)計(jì)要求。

2.3鉆孔灌注樁施工方案

部分建筑區(qū)域如常減壓及輕烴回收聯(lián)合裝置區(qū)等建筑區(qū)域采用鉆孔灌注樁進(jìn)行強(qiáng)夯后的再處理，本工程擬采用分離式套管鉆機(jī)配合旋挖鉆機(jī)及潛孔錘成孔+旋挖清孔施工工藝。

鉆孔灌注樁是一項(xiàng)施工技術(shù)復(fù)雜、環(huán)節(jié)緊湊、質(zhì)量要求高、工序控制嚴(yán)的隱蔽工程，并受自然因素和人為因素影響較大，施工中采取如下措施：

（1）技術(shù)控制措施：定位放線，保證樁位準(zhǔn)確無(wú)誤；護(hù)筒埋好后，對(duì)樁位及護(hù)筒進(jìn)行檢查；鉆機(jī)就位，開(kāi)孔驗(yàn)收，把好質(zhì)量關(guān)；成孔鉆進(jìn)過(guò)程中，檢查鉆機(jī)傾斜情況，檢查泥漿性能；清孔、終孔驗(yàn)收不合格的不準(zhǔn)移機(jī)、下籠；保護(hù)層墊塊布局不合格的進(jìn)行返工。

（2）施工工藝控制措施：鉆進(jìn)過(guò)程中依據(jù)旋挖樁機(jī)自帶GPS，經(jīng)常檢查和調(diào)整鉆桿垂直度；嚴(yán)格控制泥漿池中泥漿比重，以保證孔壁穩(wěn)定性；通過(guò)特制固定插桿，一次性將籠子準(zhǔn)確定位。

（3）混凝土灌注控制措施：混凝土灌注前檢查混凝土的坍落度，滿足技術(shù)要求方可灌注；灌注過(guò)程中，及時(shí)探測(cè)導(dǎo)管內(nèi)外砼面高差，控制埋管深度，留足浮漿高度。

以上建筑區(qū)域的鉆孔灌注樁施工后，進(jìn)行了載荷試驗(yàn)，試樁載荷試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，經(jīng)過(guò)鉆孔灌注樁樁處理后，地基承載力達(dá)到建筑設(shè)計(jì)要求。

3　結(jié)論

本文以中國(guó)石油云南1000萬(wàn)噸/年煉油工程為背景，詳細(xì)地介紹了全場(chǎng)地經(jīng)單層或雙層強(qiáng)夯預(yù)處理后，在關(guān)鍵建筑區(qū)域再采用CFG樁或鉆孔灌注樁加固處理的地基處理方案，并對(duì)處理效果進(jìn)行了分析，并對(duì)強(qiáng)夯處理和樁基處理效果進(jìn)行了檢測(cè)與分析，得出以下結(jié)論：

（1）大型石化工程特點(diǎn)和場(chǎng)地建筑的多樣性，導(dǎo)致地基處理十分復(fù)雜，單一地基處理方法無(wú)法滿足工程建設(shè)要求，需綜合考慮各種方案，進(jìn)行地基處理的綜合設(shè)計(jì)。

（2）強(qiáng)夯加固處理后的檢測(cè)結(jié)果和典型區(qū)域的 CFG樁或鉆孔灌注樁的試樁檢測(cè)結(jié)果可證明本工程在巖溶地質(zhì)條件下所采用的地基處理方案是可行的。

參考文獻(xiàn)：

［1］何萍，鄭俊杰.CFG樁在油罐地基處理中的應(yīng)用［J］.土工基礎(chǔ)，2006（5）: 26-28.

［2］武亞軍，章長(zhǎng)松，張孟喜.高真空擊密法油罐地基處理應(yīng)用研究［J］.港工技術(shù)，2007（6）: 44-46.

［3］吳嶠.軟弱地基上5萬(wàn)m3油罐地基處理方案選擇［J］，石油工程建設(shè)，2007（2）: 50-52

［4］盛志戰(zhàn)，蘇振興，陳彬，等，擴(kuò)頂CFG樁在大型油罐地基處理中的應(yīng)用［J］，建筑科學(xué)，2013（1）: 71-74.

（責(zé)任編輯：張時(shí)瑋）

中圖分類號(hào)：K826.16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.007

文章編號(hào)：1672–7304（2016）01–0017–02

作者簡(jiǎn)介：郝剛（1982-）男，湖北武漢人，工程師，研究方向：土力學(xué)及地基處理。

Treatment scheme and effect analysis of large scale petrochemical engineering karst foundation

HAO Gang，MA Yong-feng
（Hubei provincial transportation planning and Design Institute， Wuhan Hubei 430000； China Petroleum and natural gas exploration and Design Institute of East China Institute of geotechnical engineering， Qingdao Shandong 266000）

Abstract:Large petrochemical engineering soft soil foundation treatment technology is very complex. Based on the background of 10000000 tons / year oil refining project in Yunnan， the paper introduces the ground treatment scheme， which is used in the key construction area， and the treatment effect is analyzed， and the treatment effect is analyzed.

Keywords:Large petrochemical； Foundation treatment； Dynamic compaction； CFG pile