大型油库地面不均匀沉降分析

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【摘 要】不均匀地面沉降是一种慢性的具有严重危害性的灾害，给生产造成极大危害。要防治地面沉降发生，必须认清其产生的根源，方能收到较好效果。本文结合工程实列系统的分析和论述了大型油库地面沉降的成因、危害，提出了较为科学的预防和治理的措施。

【关键词】地面沉降；危害；防治措施

引言

不均匀地面沉降是沿海大型在的油库普遍存问题。近年来发生的越来越频繁。地面沉降可导致地下管道扭曲折断、道路起伏不平、码头被淹没、建筑物产生裂缝甚至倒塌等，给生产、建设、生活带来极大危害。

一、工程概况

中油大榭燃料油库位于浙江省宁波市大榭岛北端东侧大田湾区域的西南部，建设场地属山前冲积小平原，西南、东南及西向三面环山，东北侧临海，库区陆域与码头岸线相距约150m。该油库储存油品为燃料油和重质原油，库容设计总规模为130×104m3，在库区东侧设6座10×104m3储罐，库区西侧从靠海边处向南依次布置6座5×104m3及4座10×104m3外浮顶油罐。该油库于2009年上半年建成投产。

库区总平面布置见图

二、场地条件

库区的自然地貌和地层分布复杂，环山部分岩石突露，高低错落，南侧岩体高达43.2m，部分岩体需开山挖除；腹地鱼虾池塘、沟渠遍布并且存在地表坡度，高差0～3m；地下土层分为13个地质层，分布薄厚不均并有局部缺失，基岩层起伏变化大，最大坡度达1：1.5；场内地势较低（标高-1.00～1.80m），地下水位偏高，与海水贯通，地表水域面积占总场地面积的1/2；库区设计地面标高为5.0m～5.5m，需要回填大量的土石方进行场地平整。（见表1）

三、沉降原因分析

根据工程地质条件，地基浅层范围内的淤泥质土层及场地平整的回填碎石土层由山脚向海堤逐渐加厚，厚度变化较大，本工程座落于深厚的淤泥质软土地基及场地平整的回填碎石土3m～7m之上，靠近海堤处的软土层厚度达到38m。

1、淤泥质土层

本工程对于深厚淤泥质软土地基进行了塑料排水板堆载预压处理，其水平侧向变形在较短时间内基本得到控制，竖向沉降还在继续缓慢增长，竖向沉降不均匀性的因素是多方面的，首先淤泥质软土本身具有不均匀性，其透水性差异较大，使得塑料排水板的工作性状和排水结果存在较大的不同；建筑材料的选择对处理的结果也会有很大影响，本工程因材料供给不足，将中粗砂滤水层改为密度较大的瓜子石，降低了透水性，给地下水的渗出排放带来一定影响。此外，施工顺序的合理安排、堆载回填的速度控制以及动态监测的信息配合等均是导致地基处理不均匀性现象的诱因，但所有这些现象经过相对时间沉积均已趋于平稳，地基得到快速固结。

2、回填碎石土层

由于库区自然地面较低（标高-1.00～1.80m），设计地面标高为5.0m～5.5m，需要回填大量的土石方进行场地平整。回填材料均为开山碎石土，回填厚度大约3m～7m，其最大厚度达10m左右。回填料碎石粒经大小不匀，一般为50mm～500mm，大者达1.0m～2.0m。在回填过程中由于没有进行分层振动碾压、夯实，虽经过运料车来回压，但根本达不到密实度要求的质量，形成欠固结土层。

（回填后场地现状照片）

根据现场实地考察及沉降原因进行分析，造成目前地面不均匀沉降的主要原因为：

1、水的影响，水滲入回填土中，破坏地基土的原状结构，直接导致欠固结回填土产生沉降，回填土土质疏松地带和回填土层较厚的区域沉降尤为明显。

2、回填土的厚度及填料碎石粒经大小不均匀，造成沉降不均。且回填土回填不密实，结构松散，土层性质差，离散性大，在施工期间一般只能完成最终沉降量的5%～50%以及当时还没有进行振动碾压，致使回填土层不密实，导致后来库区地面不均匀沉降。

3、库区场地回填土厚度较大，老海堤以外回填厚度达到10m以上，该区域由于其它原因没有对深厚淤泥质软土地基进行塑料排水板堆载预压处理，回填土作为外部荷载已超过200KPa，对原有土层产生附加压力，该附加压力超过原土层的承载力，导致原土层沉降，沉降传到地面，造成地面沉降。

四、沉降处理

沉降处理措施 由于库区正在生产使用无法采用强夯处理方案，对于振动较大的地基处理均不适合。

目前针对回填土沉降情况采用可行性方案，分别如下：

第一种方案：单管台升注浆施工工艺，采用钻孔灌浆法进行沉降回填土区域施工。对沉降量大的及回填土与混凝土地面有空鼓的位置，首先采用钻孔机械机械钻孔，钻孔直径现场确定，用钢管插入底部的回填土层中，插入深度应大于1.5m以上；采用灌浆机将特制的填筑浆液打入回填土中，直至浆液溢出钻孔处为止。此方案是将浆液与碎石土加固形成一整体，在地面一定厚度范围内形成一壳体。方案优缺点：施工工期短，操作简便，但费用较高。

第二种方案：分区域返工施工法，对沉降较为严重的区域或区块，对回填土层重新挖出在进行分层回填压实。方案优缺点：施工工序繁琐，工期长，但费用较低，后期反复情况少，沉降治理彻底。

第三种方案：桩基方案：对库区内没打桩的管线支墩、支架采用桩基加固处理。此方案实施较为困难，需要有一定的场地空间，费用较高，但彻底排除沉降危害。

五、建议

当库区场地建、构筑物的沉降不能满足设计要求或影响使用时，其处理步骤和主要处理考虑因素如下；

（1）分析造成场地产生沉降的原因，一般可从勘察资料的准确性、土质情况、地基承载力、上部结构荷载、外界环境变化、施工工艺影响等分析原因。

（2）对于人工填土较厚的场地，设计计算时一定要考虑填土为外部荷载是否超过原地基的承载力。

（3）当回填土层较厚时，要确保填土的压实质量以及岩土后期的欠固结沉降量；如果该地区岩土具有湿陷性和自重湿陷性，设计计算时需考虑岩土湿陷和后期自重固结沉降对桩侧产生的负摩阻力。

（4）根据分析的原因和可能造成的危害以及考虑场地施工条件，工期和经济效益综合考虑确定适合本工程的加固方案。

六、结束语

不均匀地面沉降一旦形成便难以恢复，其发展过程基本上是不可逆的，影响也是长远的。以往对地面沉降研究的重点及监控措施的投入一般只重视大型重要的建、构筑物的地基上处理，从而对一些小型的建、构筑物及地面的地基处理不十分重视。特别对于建设在沿海地区的油库由，于存在土地回填、海浪冲刷等种种复杂的地质情况，若地基土处理不好就会出现地面不均匀沉降的问题。以后在此类地区建设油库，应当引起我们对地面沉降问题高度重视，开始对设计方案的选择，以及在施工过程中的严格监测，尽量消除地面不均匀沉降的影响。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》.GB 5007-2002 北京 中国建筑工业出版社 2002.

[2]《建筑地基处理技术规范》.JGJ 79-2002 北京 中国建筑工业出版社 2002.

[3]《地基处理工程实例应用手册》.叶书麟 北京 中国建筑工业出版社 1998.

作者简介：

李洪伟， 男， 1981年毕业于上海化工专科学校工民建专业，毕业后在中国石油华东设计院从事炼油结构。

设计，多次主持或参与大型炼油装置结构设计及地基处理工程。

孙敬红， 女， 1986年毕业于长春工程学院工民建专业，毕业后在中国石油华东设计院从事炼油结构设计，多次主持或参与大型炼油装置结构设计及地基处理工程。