振冲碎石桩加固油罐地基

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[摘要]介绍振冲碎石桩加固软弱土油罐地基的应用。文章概述了振冲法加固软弱地基的原理及特点，简述了工程场地的特征、设计参数的选择及加固后的检测等。通过实例说明振冲碎石桩加固软弱土油罐地基的可行性和有效性。

[关键词]振冲碎石桩 软弱 油罐地基

[中图分类号] TU473 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-241-2

0前言

振冲法――是振动水冲法（Vibroflotation）的简称，由1937年德国凯勒公司（Jahann Keller）的Steuerman设计制造出具有现代振冲器雏形的机具，用来挤密砂土地基获得成功。本世纪60年代初，振冲法用来加固粘土地基，由于填料是碎石，且直径较大，故国外称为碎石柱，国内习惯称为碎石桩。

振冲法加固软弱地基土，主要是利用振冲器的水平振动力将周围土体挤密，减小孔隙比，提高土体强度，同时利用碎石桩与桩间软粘土组成复合地基，从而有效提高地基土承载力。

1概况

新疆某稀油处理站，主要建构筑物为11座1000m3的浮顶储油罐等，11座油罐按2排分布排列。由于油罐本身的特点，对地基的沉降标准及变形指标均有较为严格的要求。勘察资料表明，油罐基础持力层较为软弱，允许承载力及变形模量偏低，天然地基土难以适应构筑物对强度及变形的要求，因此，必须对地基土进行加固处理。

在设计过程中，根据场地工程地质条件，针对油罐自身结构、荷载等的特点，做了大量的调研及资料收集工作，在对多种可选的地基处理方案进行了全面的经济技术对比分析、论证的基础上，确定采用振冲碎石桩加固地基。

2工程地质条件

工程场地位于玛纳斯河下游冲积平原与青克斯山前洪积平原交界部位，地下水位较高，地层紊乱，局部地段还存在砂土液化现象，但地形较为平坦。场地自上而下土层分别为：

（1）粉质粘土―褐黄色，夹砂层，稍湿～湿，可塑～软塑，厚度0.80～1.20m，压缩模量为4.2～16.5Mpa，平均标贯击数2.4击，地基土承载力标准值为100kPa。

（2）细砂―灰色，石英质，湿～饱和，厚度1.10～1.60m，平均标贯击数5.68击，轻微液化。地基土承载力标准值为90～120kPa。

（3）粘土―浅棕色，含油污，夹砂透镜体，湿～饱和，可塑～软塑，厚度2.20～3.10m，平均压缩模量为5.6Mpa，平均标贯击数2.7击，地基土承载力标准值为80～110kPa。

（4）细砂―灰色，石英质，湿～饱和，厚度1.80～2.60m，平均标贯击数10.28击，轻微液化。地基土承载力标准值为100～140kPa。

（5）粘土―灰绿色，层理清晰，土体均匀，湿，可塑～硬塑。平均压缩模量为12.0 Mpa，地基土承载力标准值为230kPa。地下水位在1.90～2.20m之间，属潜水类型。

3地基处理方案

3.1方案设计参数

由于油罐基础环梁及其下碎石垫层的作用，油罐基底压力并不是均匀分布，故根据以往经验，为保证整个油罐的均匀沉降，采用圆形等边三角形布桩方式，桩径1000mm，桩距1.8m，油罐基础外缘设2排保护桩，桩长6.50～7.00m，共布桩1229根。要求加固后的地基承载力≥180 kPa。

3.2复合地基标准承载力值的确定

利用碎石桩单桩和桩间土的标准承载力值，依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中公式fspk=[1+m（n-1）]fsk （7.1.5-1）进行估算。

式中：fspk--复合地基的承载力特征值；fsk--处理后桩间土承载力特征值；n--复合地基桩土应力比；m--面积置换率。

3.3施工机具及控制指标

本次地基处理采用75kW的振冲器，自下而上分段连续挤密成桩，详细参数见表1。

4加固效果检测

为保证加固后的地基土中超孔隙水压力的充分消散及地基土强度的有效提高，加固效果检测工作于施工完成1个月后进行。检测过程中采用了静力触探试验、动力触探试验、标准贯入试验、静载荷试验等多种手段，对桩间土及桩体进行了检验，现将部分对比分析结果列举如下：

4.1静力触探试验、标准贯入试验分析

由表2中的数据可以看出，加固后，各土层的力学性质指标都有很大的提高；且依据《建筑抗震设计规范》，在地震基本烈度为Ⅶ度时，加固后场地两层砂土的标准贯入试验击数均>10击，都超过了液化临界标准贯入试验击数，从而有效的消除了场地内饱和砂土的液化趋势。

4.2动力触探试验分析

根据对不同罐区的30组重型动力触探试验成果的分析（见表3）表明，碎石桩桩体密实度均已达到或超过中密状态，从而依据《岩土工程勘察规范》可估算出桩体承载力标准值均已接近或大于400kPa。

4.3承载力标准值计算结果

根据检测数据，由复合地基承载力标准值计算公式（7.1.5-1）可计算出加固后，fspk=191.2kPa，符合设计要求。

5结论

使用振冲法，仅用不到一个月的时间，就将主要构筑物的地基加固工程全部完成，经检测结果完全达到设计加固要求。不仅缩短了作业周期，而且节约了投资，效益显著。

参考文献

[1]《地基处理实例分析》（中国建筑工业出版社，1998.05，刘景政、杨素春、钟冬波/编著）.

[2]《地基土的加固技术及其新进展》（中国建筑工业出版社，1992.06，〔比利时〕WoFo凡英佩著，徐攸在、刘晓奇译）.

[3]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.

[4]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）.

[5]《新疆岩土工程技术研究》（新疆科技卫生出版社，1996.08，赵祖禄/编著）.

[6]《岩土工程试验监测手册》（辽宁科学技术出版社，1996.03，林宗元/主编）.