排水固結(jié)法在石油庫建設(shè)中的應(yīng)用

1、<p>　　排水固結(jié)法在石油庫建設(shè)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：由于臨港石油庫建設(shè)場地多存在較為深厚的軟弱土層，地質(zhì)條件復(fù)雜，需在項(xiàng)目建設(shè)時(shí)進(jìn)行軟土地基處理。排水固結(jié)法能對(duì)軟土地基進(jìn)行有效地減少工后沉降，極大的消除土體不均勻沉降。筆者結(jié)合項(xiàng)目應(yīng)用案例分析了排水固結(jié)方案的選擇，并就實(shí)際過程中需要關(guān)注的重點(diǎn)予以討論，供同類項(xiàng)目參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軟土地基 排水

2、固結(jié)法 堆載預(yù)壓 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU471.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　前言：排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法（Preloading Method）， 是對(duì)地下水位以下的天然地基或設(shè)置有砂井（袋裝砂井或塑料排水板）等豎向排水體的地基，通過加載系統(tǒng)在地基土中產(chǎn)生水頭差，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。通過該工法，可使

3、地基沉降在堆載預(yù)壓期內(nèi)基本完成或大部分完成，使建（構(gòu)）筑物在工后不致產(chǎn)生大的沉降和沉降差，同時(shí)增加地基的抗剪強(qiáng)度，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。[1] </p><p>　　1.排水固結(jié)主要實(shí)施方案 </p><p>　　針對(duì)臨港石油庫場區(qū)內(nèi)淤泥及淤泥質(zhì)土層較厚的地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合排水固結(jié)原理，我們通常先在處理地面上鋪設(shè)透水砂墊層，作為水平排水通道；其次，在需處理的土層中建立豎向排水通道（打設(shè)

4、塑料排水板）；最后，采用不同的加壓系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)壓，向土體施以“正向”或“負(fù)向”壓力，促使土體排出孔隙水及空氣，進(jìn)而提升土體的固結(jié)壓力和抗剪強(qiáng)度。目前，主要的加壓方式有堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空——堆載聯(lián)合預(yù)壓等方法。 </p><p>　　2排水固結(jié)法應(yīng)用實(shí)例 </p><p>　　2.1 應(yīng)用項(xiàng)目背景 </p><p>　　某石油庫建設(shè)項(xiàng)目位于東南海島軟土地區(qū)，設(shè)計(jì)總

5、庫容為500萬立方米，占地面積為141公頃。根據(jù)地質(zhì)勘察資料反映，工程場區(qū)地基大部分為軟土，土質(zhì)差且厚度變化大，基巖層起伏較大，工程地質(zhì)條件極為復(fù)雜。場區(qū)內(nèi)主要土層其物理、力學(xué)指標(biāo)如下： </p><p>　　工程地質(zhì)層物理力學(xué)指標(biāo)一覽表 </p><p>　　2.2 地基處理方案選擇 </p><p>　　根據(jù)工程設(shè)計(jì)方案，該項(xiàng)目采用開山回填的方式形成工程場地，其

6、罐組內(nèi)填土高度在3米以上，罐組外消防道路回填土高度在6米以上。在填土荷載的作用下，軟土將發(fā)生排水固結(jié)，地表產(chǎn)生大的沉降，該沉降會(huì)對(duì)石油庫建設(shè)與正常運(yùn)營帶來嚴(yán)重影響。采用適當(dāng)?shù)牡鼗幚矸椒ㄒ詼p少沉降并滿足正常使用要求是該項(xiàng)目的一個(gè)關(guān)鍵問題。因而，在該項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段提出了采用排水固結(jié)法進(jìn)行地基預(yù)處理的建議。 </p><p>　　1、排水系統(tǒng)方案選擇 </p><p>　　根據(jù)場區(qū)地質(zhì)報(bào)告， ②

7、2～③2土層含水率超過45%，直剪固快值較低，需要進(jìn)行地基處理。根據(jù)勘察資料顯示，上述土層埋深多在20m以內(nèi)。 </p><p>　　根據(jù)固結(jié)理論和諸多工程實(shí)踐證明，豎向排水體長度在20m以內(nèi)的建議采用塑料排水板；若豎向排水體長度超過20m的建議采用普通砂井。通過綜合分析對(duì)比，塑料排水板較普通砂井具有施工快捷、操作簡便、環(huán)境污染小、施工費(fèi)用相對(duì)較低特點(diǎn)，因而該項(xiàng)目采用打設(shè)塑料排水板的方式建立豎向排水通道。 <

8、;/p><p>　　2、加壓系統(tǒng)方案選擇 </p><p>　　由于該項(xiàng)目采用開山回填的方式提供建設(shè)場地，其開山總方量達(dá)480萬方。而且，該項(xiàng)目分三階段投運(yùn)，第一階段工期相對(duì)緊張，需在開山回填開始后五個(gè)月內(nèi)完成第一批場地回填，交付樁基礎(chǔ)施工；剩余的兩階段的場地則分別于開山回填啟動(dòng)后十六個(gè)月和二十三個(gè)月內(nèi)完成地基處理及回填。 </p><p>　　通過上述分析，認(rèn)為除一階

9、段工期緊張無法滿足處理時(shí)間要求外，其余二、三階段均可采用三種方式進(jìn)行處理，相比而言堆載預(yù)壓法最為經(jīng)濟(jì)，故項(xiàng)目選用堆載預(yù)壓法進(jìn)行排水固結(jié)處理。 </p><p>　　2.3 處理效果驗(yàn)證 </p><p>　　為了驗(yàn)證項(xiàng)目場地排水固結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)及預(yù)測排水固結(jié)效果，規(guī)范要求在現(xiàn)場選擇試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)區(qū)獲得的檢測資料確定加載速率控制指標(biāo)、推算土的固結(jié)系數(shù)、固結(jié)度及最終豎向變形等 [2

10、] 。 </p><p>　　為此，該石油庫建設(shè)單位委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行場地堆載預(yù)壓試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)大小為141.7米×78.2米，區(qū)內(nèi)排水板間距為1米，正三角形布置，打入深度為20米?，F(xiàn)場采用分層加載堆高6米。堆載施工期為4個(gè)月，靜載預(yù)壓期約為3個(gè)月，最大沉降量為1400mm，累計(jì)堆載時(shí)間為207天。通過試驗(yàn)，基本摸清了東南海島地區(qū)同類地質(zhì)條件的堆載預(yù)壓規(guī)律，得出沉降修整系數(shù)（為地基總沉降量，為預(yù)壓期

11、固結(jié)沉降）等一系列重要試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)排水板設(shè)計(jì)參數(shù)等進(jìn)行了指導(dǎo)性修正[3]。 </p><p>　　2.4 項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐 </p><p>　　根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及指導(dǎo)性意見，該石油庫建設(shè)項(xiàng)目排水固結(jié)在場區(qū)內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，其主要施工工序包括盲溝開挖、砂墊層攤鋪、塑料排水板打設(shè)及開山石料堆載預(yù)壓（預(yù)留堆載預(yù)壓施工期的沉降量，堆載標(biāo)高為后期的設(shè)計(jì)地坪+500mm）。 </p><

12、;p><b>　　1、盲溝施工 </b></p><p>　　項(xiàng)目首先在處理地表上建設(shè)規(guī)格為400mm×400mm的盲溝，溝內(nèi)回填級(jí)配碎石，縱橫間距均為50m，盲溝伸出堆載區(qū)外緣2米，并使排出的水暢流到場外。 </p><p><b>　　2、墊層攤鋪 </b></p><p>　　在完成盲溝施工后，場地滿

13、鋪500mm厚中粗砂，并結(jié)合地面坡度鋪填形成排水坡度。 </p><p>　　3、塑料排水板施工 </p><p>　　塑料排水板布設(shè)分罐內(nèi)和罐外兩種型式，罐內(nèi)排水板間距1m，正三角形布置深20m；罐外排水板間距1.3m，正三角形布置，打設(shè)深度15～20m。本工程塑料排水板采用履帶振動(dòng)式插打機(jī)進(jìn)行打設(shè)。套管垂直度滿足偏差小于1.5%。塑料排水板時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)扭、斷裂和撕破膜等現(xiàn)象。剪斷塑料排水

14、板時(shí)，砂墊層以上的外露長度應(yīng)大于200mm。 </p><p>　　4、堆載預(yù)壓及觀測 </p><p>　　堆載料采用現(xiàn)場開山石料，堆載采用分罐區(qū)分層回填、采用振動(dòng)壓路機(jī)逐層壓實(shí)，主要控制指標(biāo)：每層回填厚度不大于1000mm；連續(xù)兩天沉降速率不大于15mm/d，坡趾水平位移速率為10mm/d；油罐基礎(chǔ)直徑范圍內(nèi)回填粒徑一般不大于200mm，其余部位一般不大于500mm；回填高度預(yù)留堆載預(yù)

15、壓施工期的沉降量，堆載標(biāo)高控制在比設(shè)計(jì)地坪高出500mm。 </p><p>　　4 排水固結(jié)法應(yīng)用效果分析 </p><p>　　排水固結(jié)法在石油庫建設(shè)項(xiàng)目中總體效果較好，由于堆載預(yù)壓時(shí)間相對(duì)充裕，特別是在二、三階段區(qū)域，經(jīng)處理后的地基沉降較小，一般工后沉降在250mm--300mm以內(nèi)。 </p><p>　　由于項(xiàng)目一階段投運(yùn)時(shí)間最早，沉降期最短，故一階段地面

16、的工后沉降量最大，二階段次之，三階段地面沉降最小。 </p><p>　　從工藝、消防管道等建構(gòu)筑物的沉降情況來看，由于其樁基礎(chǔ)主要采用摩擦型預(yù)應(yīng)力管樁，一階段區(qū)域內(nèi)的預(yù)應(yīng)力管樁在投運(yùn)后，地基土主固結(jié)沉降尚未完成，在運(yùn)行期間樁基負(fù)摩阻力效果明顯，部分工藝管墩基礎(chǔ)沉降較大。而二、三階段地基固結(jié)較為完全，工藝管墩未出現(xiàn)明顯沉降。 </p><p>　　第四章 結(jié)論與建議 </p>

17、<p>　　1、建設(shè)場地內(nèi)存在大范圍的深厚淤泥及淤泥質(zhì)土層時(shí)，則建議在石油庫場地平整過程中，對(duì)建設(shè)場地進(jìn)行地基預(yù)處理。 </p><p>　　2、在排水固結(jié)方案選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮建設(shè)條件，并進(jìn)行工期及經(jīng)濟(jì)對(duì)比綜合分析，如工期比較寬松，且堆載料來源較多，可采用堆載預(yù)壓法加固地基，其超載高度需根據(jù)后期的地面荷載綜合考慮；如工期較緊，且堆載料源困難，可采用真空預(yù)壓法加固地基；如工期特別緊張，且堆載料富裕，可

18、采用聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固地基。 </p><p>　　3、對(duì)于較重要的建構(gòu)筑物，如輸油管線及輸油泵房等基礎(chǔ)，如座落在軟土地基上時(shí)，可先進(jìn)行排水固結(jié)等方式加固地基，如加固后的地基承載力仍無法滿足要求時(shí)，可采用樁基等深基礎(chǔ)形式。 </p><p>　　4、根據(jù)石油庫現(xiàn)場排水固結(jié)效果來看，沉降修正系數(shù)m（最終沉降與主固結(jié)沉降、瞬時(shí)沉降之和比）取1.18較符合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，并可作為同類地質(zhì)條件地區(qū)

19、計(jì)算施工期沉降量的參考。 </p><p>　　5、根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)及施工建議和效果來看，下臥土層特別是15米以下的土層排水效果較差，井阻及涂抹作用明顯。 </p><p>　　6、在堆載過程中注意加荷的速率，及時(shí)監(jiān)測反饋，指導(dǎo)施工，建議連續(xù)兩天的沉降速率不得超過20mm/d，坡趾水平位移速率不得超過10mm/d。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) &l

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