豐南振宇每500萬噸凝析油項目振沖碎石樁靜載試驗研究VIP

1、豐南振宇每年500萬噸凝析油項目振沖碎石樁靜載試驗研究摘要通過對豐南振宇500萬噸/年凝析油項目振沖碎石樁復(fù)合地基靜載試驗結(jié)果異常分析，找出結(jié)果失真的原因，得出處理結(jié)論，避免了重大的建設(shè)資金浪費和工期損失。對復(fù)合地基的設(shè)計、施工和檢測等具有較重要的參考意義。主題詞振沖碎石樁靜載試驗樁間土靜力觸探復(fù)合地基承載力豐南振宇500萬噸/年凝析油項目位于唐山市豐南工業(yè)園區(qū)南側(cè)。該區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，在承載力要求不大的情況下一般采用振動水沖碎石樁進行地基加固處理，該工程設(shè)計樁數(shù)12000多根，其中12個大罐是碎石樁處理的重點，采用“振沖碎石樁+充水預(yù)壓”組合處理方法處理。在最先完成的石腦油浮頂罐區(qū)304-tk

2、-002罐抽檢作靜載試驗，從最先完成的2個單樁載荷試驗和4個單樁復(fù)合地基載荷試驗的測試結(jié)果看，兩個單樁（1164與0601）豎向承載力特征值與設(shè)計值450kpa存在較大的差距，4個單樁復(fù)合地基載荷試驗中，前兩個（0544號與0647號）試驗測試的數(shù)據(jù)偏低，后做的兩個（0058與0811）試驗測試數(shù)據(jù)達到了設(shè)計要求225 kpa。復(fù)合地基處理是否合格？是否需要在已有碎石樁處理基礎(chǔ)上再進行其它地基處理？如何處理？如進行地基再處理，工期將耽誤4個月以上，下一步施工隊伍將不得不等3個月以上方可施工，地基處理成本將大幅升高，對建設(shè)單位及施工單位均有一定的影響。因此該項目振沖碎石樁靜載試驗研究勢在必行。下

3、面以304-tk-002罐為例進行分析，主要從場區(qū)工程地質(zhì)條件、地基設(shè)計與施工、靜載試驗檢測等幾個方面進行綜合分析研究。1. 場區(qū)工程地質(zhì)條件場區(qū)地形較平坦，地基處理前場平平均標(biāo)高6.82m，在25m勘探深度范圍內(nèi)，罐區(qū)地層自上而下主要有以下七層土：素填土：褐紅色雜色，粘性土為主要成分，用30噸振動壓路機分層壓實，壓實系數(shù)大于0.95，厚度0.51.2m，層底標(biāo)高5.976.44m。地基承載力（fak）為170kpa。粘土：灰褐色黃褐色，高液限粘土，可塑狀態(tài)，厚度1.43.5m，層底標(biāo)高2.345.04m。地基承載力（fak）為130kpa。粉砂：黃褐色，松散稍密，飽和，厚度0.82m，層底標(biāo)

4、高1.673.57m。地基承載力（fak）為120kpa。中粗砂：黃褐色，松散稍密，飽和，厚度2.84m，層底標(biāo)高-1.030.24m。地基承載力（fak）為130kpa。粘土：灰褐色，高液限粘土，可塑，厚度56.7m，層底標(biāo)高-6.76-6.03m。地基承載力（fak）為145kpa。粘土：灰黑色，高液限粘土，有機質(zhì)含量較高，軟塑可塑，厚度1524.7m，層底標(biāo)高-21.76-30.73m。地基承載力（fak）為105kpa。粉細砂：灰褐色，稍密密實，飽和，厚度0.31.2m，層底標(biāo)高-15.86-13.18m。地基承載力（fak）為130kpa。場區(qū)穩(wěn)定地下水位在0.21.7m，位于8度抗

5、震設(shè)防區(qū)，建筑場地類別為類，第層粉砂和層中粗砂對建筑物易產(chǎn)生中等嚴重液化。2. 地基設(shè)計與施工在軟土地基上建造油罐，“振沖碎石樁+充水預(yù)壓”是一種經(jīng)濟有效的加固地基方法。它可以應(yīng)用于范圍很廣的不同類型的軟土地基加固15。根據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj 792002）進行地基處理設(shè)計，振沖碎石樁樁長15至23m，樁徑1m，樁距1.71.9m，設(shè)計單樁承載力450kpa，復(fù)合地基承載力225kpa。施工采用直徑0.75m的75kw振沖器、90a密實電流、815s留振時間和0.50.6mpa的成孔水壓。動力觸探抽檢單樁，擊數(shù)均較高，一般每進尺10cm擊數(shù)為9至30擊，超過規(guī)范和說明書所要求的密實要

6、求（每10cm擊數(shù)不小于7.5擊），從動力觸探試驗可見該罐碎石樁體密實、連續(xù)性好。從發(fā)掘樁體上部的信息試驗可見場區(qū)碎石樁體質(zhì)量良好。3. 靜載試驗檢測本次檢測參照地基處理的規(guī)范和標(biāo)準的有關(guān)章節(jié)，采用堆載反力方式，按慢速維持荷載法進行試驗。試驗儀器采用中國徐州市建筑工程研究所研制的jcq-503a型靜力載荷測試儀，配合應(yīng)變式力傳感器、融柵式位移傳感器、油泵流量控制器、油泵開關(guān)控制器、高壓油泵和千斤頂?shù)仍O(shè)備，進行地基基礎(chǔ)的靜力載荷測試。連接計算機時，能實時顯示現(xiàn)場傳感器狀況、已采集的原始數(shù)據(jù)表和由此生成的各種曲線以及加載、卸載狀態(tài)?？勺詣蛹虞d、補載和自動判穩(wěn)等。試驗?zāi)康氖悄M單樁與復(fù)合地基的受力試

7、驗，提供單樁與復(fù)合地基承載力和變形模量。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制了沉降 ( s ) 與荷載 ( q ) 的關(guān)系曲線（以下簡稱q-s曲線、s-lg q曲線）和沉降 ( s )與時間( t )的關(guān)系曲線(以下簡稱s-logt曲線)，現(xiàn)依據(jù)上述規(guī)范要求對試驗結(jié)果進行分析。若已繪出最大荷載，且其值低于對應(yīng)比例極限的荷載的2倍，則最大荷載值的一半即可作為承載力特征值；同時根據(jù)s/d等于0.015所對應(yīng)的壓力值為承載力特征值。對于以上兩個取值方法，以有利于工程安全為原則，取較低值作為該復(fù)合地基載力特征值。4. 綜合分析根據(jù)本項目的地質(zhì)條件，設(shè)計方面選用振沖樁，可以有效的消除液化，同時有助于提高土層的均勻性，減少不

8、均勻沉降，設(shè)計方案的選用是合理的。從動力觸探的試驗結(jié)果和發(fā)掘信息試驗分析表明，樁體的密實度較好，說明施工的質(zhì)量是有保證的。綜合分析勘察、設(shè)計、施工及靜載測試過程的條件，對復(fù)合地基處理進行綜合分析，查明了最開始所檢測的4個靜載試驗結(jié)果異常的主要原因如下：（1）、土體性質(zhì)對試驗結(jié)果有影響與載荷板直接接觸的第一層粘性土(特別是飽和軟粘土)對測試結(jié)果影響較大。由于土的粘粒含量多，粒間結(jié)合力強，滲透性低，在振動力或擠壓力的作用下，土中的孔隙水不易排出，故在振沖碎石樁的施工中，軟土難以振擠密實。并且由于受振沖置換、填筑碎石樁的一系列振、沖、擠壓等強烈的擾動，樁周圍的土體出現(xiàn)超孔隙水壓力，從而導(dǎo)致原地基土的

9、強度降低。通過在地基土處理后45天時與地基處理前的樁間土靜力觸探結(jié)果比較，可知地基土處理后45天時：第層樁間土錐尖阻力（qc）、側(cè)壁摩阻力（fs）、壓縮模量（es）、承載力（fak）分別是原來的0.84、0.59、0.89、0.88倍；第層樁間土錐尖阻力（qc）、側(cè)壁摩阻力（fs）、壓縮模量（es）、承載力（fak）分別是原來的3.60、1.42、1.54、2.21倍；第層樁間土錐尖阻力（qc）、側(cè)壁摩阻力（fs）、壓縮模量（es）、承載力（fak）分別是原來的4.85、4.71、4.85、3.13倍；第層樁間土錐尖阻力（qc）、側(cè)壁摩阻力（fs）、壓縮模量（es）、承載力（fak）分別是原來

10、的0.94、1.03、0.96、0.95倍；第層樁間土錐尖阻力（qc）、側(cè)壁摩阻力（fs）、壓縮模量（es）、承載力（fak）分別是原來的0.95、1.39、0.99、0.96倍。上述比較結(jié)果說明：對于以粘性土為主的樁間土來說，振動水沖碎石樁施工對粘性土擾動較大，由于振動水沖碎石樁施工完畢后粘性土恢復(fù)較慢，特別是上部的以粘性土為主的樁間土，施工時擾動較大，故檢測時樁間土中的粘性土強度指標(biāo)均低于地基處理前的強度指標(biāo)。這種影響隨著深度的增加而影響程度減小。而對于以砂土為主的樁間土來說，振動水沖碎石樁施工對于砂土起到振密作用，對于消除地層液化，提高地基土強度，其效果非常明顯。樁間土強度的恢復(fù)隨著時間

11、的推移，將恢復(fù)到以前的強度甚至更強。（2）、降雨對試驗結(jié)果有不利影響由于降雨的原因，場地內(nèi)的雨水不能及時排出而滲入土體，使土體中含水量增大，導(dǎo)致坑底土體變軟呈可塑狀態(tài)，強度降低。載荷板下樁與土之間作用力減弱，從而造成了承載力的降低。（3）、應(yīng)力分布墊層（碎石墊層）的設(shè)置對測試結(jié)果有直接影響2個單樁載荷試驗和前2個單樁復(fù)合地基載荷試驗，設(shè)計遠沒有提出模擬實際的設(shè)計工況設(shè)置應(yīng)力分布墊層，因此剛開始測試的4個靜載試驗結(jié)果均偏低。圖1單樁復(fù)合地基載荷試驗示意圖在后做的2個單樁復(fù)合載荷試驗的測試中，在樁頂和載荷板下添加了一個按設(shè)計工況的應(yīng)力分布墊層（參見圖1：a. 單樁復(fù)合地基試驗前，基坑開挖一定的深度

12、，并保證基坑不被擾動；b. 試驗以碎石墊層頂標(biāo)高作為基礎(chǔ)底標(biāo)高；c. 試驗前碎石墊層應(yīng)分層壓實，并鋪找平層，碎石墊層覆蓋直徑應(yīng)不小于承載板直徑d+1.2m、并不小于3m；d. 碎石墊層的厚度不小于400mm），其試驗的結(jié)果與設(shè)計相符。（4）、單樁承載力降低的原因振動水沖碎石樁在粘土中是置換而不是擠密。因此除上述原因外，在單樁的試驗時，在上部荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力作用下，地下水沿樁體上升，使樁體周圍粘土浸泡、軟化，從而產(chǎn)生一薄層的軟弱面，對樁體約束減弱，在上部荷載作用下樁體易發(fā)生側(cè)向變形和沉降，從而造成單樁的沉降量增大。從最開始的幾個靜載試驗情況初步看，有這么一條規(guī)律：如果靜載試驗?zāi)M了設(shè)計要求的有

13、壓實碎石墊層的實際工況，則檢測結(jié)果合格；反之，就出現(xiàn)檢測結(jié)果異常。通過對最開始4個異常的試驗結(jié)果分析研究發(fā)現(xiàn)，這種異常主要是試驗沒有模擬設(shè)計要求的實際工況所造成的，其次是土體性質(zhì)對試驗結(jié)果有影響和降雨對試驗結(jié)果有不利影響。最開始4個異常的試驗結(jié)果只是一種暫時的中間值，是一種假象，不是真實的最終實際承載能力，地基強度隨著時間的推移將有一定的提高，沒有模擬設(shè)計要求的實際工況可以通過模擬設(shè)計要求的實際工況糾正。降雨對試驗結(jié)果有不利影響可以通過采取防水措施來大大減少。充水預(yù)壓將提高的25%左右的地基承載能力仍將作為一種安全儲備。模擬實際工況是應(yīng)該的，不嚴格模擬實際工況試驗沒有工程意義。因此繼續(xù)模擬實際

14、工況進行載荷試驗，試驗基坑已經(jīng)用塑料布遮蓋，以盡可能避免受雨水影響基坑擾動，發(fā)現(xiàn)后續(xù)單樁復(fù)合靜載試驗試驗均符合這一規(guī)律性，因此已有碎石樁地基處理在設(shè)計實際工況下是合格的。剛開始4個單樁和單樁復(fù)合地基靜載荷試驗的結(jié)果不理想的主要原因是由于振沖碎石樁對第層土的擾動沒有得到完全的恢復(fù)、碎石樁靜載試驗沒有嚴格按照設(shè)計實際工況試驗及降雨影響造成的，導(dǎo)致復(fù)合地基承載力靜載試驗結(jié)果失真。對試驗結(jié)果產(chǎn)生嚴重影響的主要為厚度4m 的第層素填土，該層土厚度相對于整個石腦油罐區(qū)范圍的計算壓縮層厚度是一個相對的薄層，該層沉降量的增減不會對整個罐區(qū)的沉降造決定性的影響?？紤]“如果靜載試驗?zāi)M了設(shè)計要求的有壓實碎石墊層的實際工況，則檢測結(jié)果合格”的規(guī)律及充水預(yù)壓因素、成樁3個月后各單體