储油库地基高能级强夯及灌注桩处理分析

刘青

【摘要】本文就储油库基高能级强夯措施及灌注柱的处理进行了分析，对储油库基高能级强夯的原理和施工细节提出了改进意见;对储油库基灌注柱的常见问题进行了分析，并给出了相应意见。最后本文还对储油库基高能级强夯技术及灌注柱未来的应用进行了展望，认为其不仅适用于储油库地基的施工建设，而且在某些大型的项目中具备独特优势。

【关键词】储油库地基;高能级强夯;灌注桩处理

【中图分类号】TU249.6

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）08-0104-02

在化工厂建设过程中，威胁工程运转最大的问题就是大型油罐所处地基较为软弱，容易出现地基倾斜或者不均匀沉降的现象。强夯法和灌注桩处理都随着时代的发展而进行了技术的更新和完善，并且逐渐与其他方法结合起来，形成了具有综合性特征的处理方式[1]。

1.储油库地基高能级强夯措施

1.1高能级强夯原理

强夯法在一定程度上体现了物理学的功能原理，具体来说就是势能和动能相互作用。让土地在强大的夯击能作用下受到强力的冲击，在强夯以后会产生一系列物理变化。比如，排水固结、土地结构受到破坏或者液化等。让土地分布的均匀程度和强硬程度有所改变，从而减弱地基沉降的差异化。与一般的强夯法比较而言，高能级强夯的能量冲击更强大，可以达到10到20m甚至超过此标准的有效加固深度，可以获得更高的效率或者更好的经济效益。

1.2储油库实施高能级强夯措施的必要性

由于大型储油罐自身存在的附加应力很强，需要运用到高能级强夯。而高能级强夯本身具有有效加固深度大的強大优势，可以针对沿海且不均匀回填的抛石填海地基进行加固处理，使地基土层的强度以及均匀性在进行处理之后显著地提高[2]。

1.3高能级强夯的施工工艺

为了满足设计要求，高能级强夯在不同的地质条件下需要进行不同的处理措施。比如说对泉州某化工厂储油库地基采用高能级强夯施工工艺进行处理，其工程地质概况如下：该工程所处位置为低山丘陵地貌，由于人为影响以及雨水沉积的问题，导致区域内农田和鱼塘众多，加上沟壑遍布，使湿陷现象较为严重，为此，设计将处于储油库地基下方宽200m，长700m的范围内运用高能级强夯的工艺进行加固。要求Es≥18MPa为地基土能达到的加权压缩模量，而fak≥200kPa则为地基土在进行处理之后能达到的承载力特征值。其具体操作如下：

（1）在进行第一遍夯点施工前，需要做一系列准备工作。比如，处理储油库地基场地，使场地更加平整，反复测量储油库地基场地的标高，之后为了向施工厂区内部测量施工图角点的控制坐标需要运用全站仪，最后由工程师进行检验核对，在检查没有错误之后，将施工图作为参照标准进行第一遍夯点布置，并通过白灰对夯点位置进行确定，使夯锤能够准确定位，在测量夯锤的下落距离之前将主机安排到位，并且要使落距控制在合理范围内，让夯锤和桩位点对准，利用自动脱钩装置在夯锤到达指定位置自动脱钩，重锤下落，以达到在夯击时夯锤能够固定下来的目的，使夯锤的每一击都能达到相关要求。

（2）在第二遍夯点施工进行的过程中，工作全程由相关工程师进行指导和监督，对夯坑进行回填，对储油库地基场地进行平整，抄平地面，利用全站仪测量储油库地基施工场地内部，然后工程师根据相关标准对测量过程进行检测和确认，确保夯点施工过程中没有出现任何错误。相关操作人员将施工图作为执行依据进行具体夯点施工处理，并且利用白灰重复上述操作。

（3）在对点夯施工进行第三次和第四次操作时，应当把关注重点放到执行第三次操作之后。在环墙处强夯进行置换或者罐的中心处进行点夯施工，而操作人员的具体执行方式则根据夯点施工的第一次执行方式进行。

（4）当对满夯施工进行第五次操作时，不需要再将关注点放在对夯沉量和夯点安排的观察和测量上了，只需要对夯击数量、夯锤下落的间距以及夯印搭接进行控制。

在完成上述工作后，将场地预计标高设为9m，应当回填到的设计标高设为10m，并且还需要再进行两次满夯。在满夯结束后，需要对场地进行平整，使其与设计相符，最后，进行检验交付工作，办理交接手续。

1.4对回填料进行控制

基于储油库地基现场地标高，在操作人员采用高能级强夯的过程中，应当采取挖掘高处填平低处措施来平整储油库地基场地，要求其标高符合行业标高设计要求，在进行高能级强夯的过程中，应当使用骨料对夯坑进行回填，注意骨料土石比例应当为3：7，其中包含的黏性土量最大界限不能多于百分之五，300mm是块石粒径的最大范围。若其中包含的黏性土含量太高则通过对粗骨料数量的增加来使含量降低，若块石粒径未能达到上述要求，应当使用风动凿岩机进行处理。在进行点夯之后，要注意场地的平整问题，应当使施工符合设计要求，并且在达到要求之后进行满夯。在满夯后，通过使用振动机械进行碾压的形式使松散土层的压实程度满足相关要求。

2.储油库地基的灌注桩处理分析

2.1塌孔现象产生的原因及处理

在钻孔时或者成孔后最有可能发生的事故就是塌孔，产生这种现象的原因是：首先，可能是由于泥浆稠度较小，护壁效果不明显，加上储油库地基现场地下水较多，从而出现了漏水的现象。或者由于护筒埋置的位置比较浅，并因此产生封闭不严密而致使漏水的现象发生。其次，泥浆的密度也会影响水头对壁孔的压力。最后，还有可能是由于钻孔中途的停钻时间太长，使孔头未能保证在地下水位线以上足够的距离，从而使孔壁的压力减小。以上原因都可以造成塌孔现象产生，为了防止塌孔现象产生，就需要在对储油库进行灌注桩处理时，一切情况都要以储油库地基的地质情况为先，对泥浆的比重、钻孔速度和泥浆黏度进行恰当选择，当由于潮汐或者其他原因使水位变化巨大时，可以对护筒进行升高处理，为保证水头压力稳定可以增加水头。

2.2钻孔产生偏斜的原因及处理

钻孔产生偏斜的原因有很多，比如，第一，土层的软硬程度不均匀，或者探测到容易影响钻头受力面的孤石。第二，在进行施工时，未能调整好钻机位置，使钻机本身位置未能达到水平状态，或者在处理时场地未平整，使得钻机发力不均匀。第三，对储油库基地进行钻孔时，若储油库选址在旧建筑堆积的场所，就容易出现锤头因为遇到障碍物而偏向一侧的情况发生。这些原因都会导致钻孔产生偏斜，为了保证钻孔不产生偏斜则需要做到：首先，在钻机到位之前，预先做好准备工作，整平储油库地基施工场地，注意将钻机调整到水平状态。在执行钻孔过程中，要随时对现场状况进行及时监测，防止钻机不平衡的现象发生。其次，当钻进不均匀的软质土层时，应当有意识地对钻进速度进行调节，若出现不可预知的情况使钻孔受到影响，则可以将片石黏土进行回填再钻。然后，在储油库地基处于旧建筑物杂物堆积的地方时，在进行钻孔前，应当提前做好功课，详细地进行相关探测，可以使用冲击钻对其他障碍物进行处理。最后，应当增加钻杆的检查频率，当发现钻杆出现问题时，应当及时进行调整或者直接废弃掉。

3.高能级强夯技术+灌注桩的发展

3.1高能级强夯技术+灌注桩应用和发展的必然性

随着我国工程建设的发展，高能级强夯技术广泛应用于大型石油化工场地的建设中，将占地面积为80万㎡的大型石油化工场地建设作为实例分析，场址湿陷性换土的程度较大，而在建设储油库的环节中要求消除全部的湿陷性。一般情况下处理地基的方式主要为垫层法、强夯法、挤密法等，但是上述方式除强夯法外都处于初步的处理，而后还需要考虑工后沉降问题，同时施工的质量得不到有效的控制。假定油罐的容积为30000m3，那么要想保证油罐的承载力在≥250kPa的范围内，则需要施工人员在建设储油库地基的过程中消除16m范围内黄土的湿陷性。如果采取挤密法进行地基的处理，已知灌注桩的桩径为400mm，设置间距为1m，桩与桩之间呈正方形布置，那么整个施工过程的地基处理费用可达到200万元左右，施工的时间在45天至60天之间。如果针对此工程采用16000KN.m高能级强夯法进行地基处理，地基的处理面积将放大到2642㎡，整个施工过程中的地基处理费用50万至60万元，施工的时间在45天至55天之间。通过强夯法和挤密法的对比分析，可知虽然在工期上并没有较大程度的差异，但是从施工支出的角度上看高能级强夯法更具应用性。

3.2高能级强夯技术+灌注桩应用和发展的唯一性

高能级强夯技术+灌注桩处理地基的方式不仅适用于储油库地基的施工建设，同时在某些大型的项目中具备唯一性优势。例如在填海造地工程项目中，随着工程的施工进度不断推进，陆域逐步形成，但是此时如果回填的碎石深度超出了规定的范围，那么所形成的地基就会存在疏松、空隙大等问题，同时随着项目的施工规模不断扩充，局部区域的回填土厚度可达到15m-20m，甚至更高。面对这一施工问题若采取以往的地基处理方式很难保证施工项目竣工后符合项目建设需求，即使施工管理人员以桩基的方式进行地基处理，但是因碎石的影响桩基方式的处理效果也很难达到预期状态。此时高能级强夯技术是唯一一种可供选择的方法。

4.结束语

总而言之，为了更好地建设储油库地基，需要灵活地运用高能级强夯和灌注桩处理的方式，结合其他地基处理方法，使储油库地基建设能够满足化工厂的要求。

参考文献

[1]杨海宾.强夯法加固地基检测方法研究[J].中國建材科技，2020，29（01）：12-13.

[2]黄新连.软弱地基土高能级强夯现场试验研究[J].石油工程建设，2019，45（05）：46-52.

（作者单位：北京东方新星勘察设计有限公司）