化工儲(chǔ)罐區(qū)地基處理技術(shù)分析

王學(xué)凱

摘要：隨著沿海沿江沿河化工園區(qū)的蓬勃發(fā)展，建于軟土、液化土、濕陷性黃土、膨脹土等各種復(fù)雜地質(zhì)條件上的罐區(qū)也愈發(fā)普遍。這就對(duì)罐區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤其是地基處理這塊的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。文章針對(duì)化工儲(chǔ)罐區(qū)幾種地基處理技術(shù)展開(kāi)討論，并提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：化工;罐區(qū);地基處理

化工產(chǎn)業(yè)在近幾年的發(fā)展不斷加快，整體上創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益益發(fā)突出?；?chǔ)罐區(qū)作為整個(gè)化工廠區(qū)重要的一部分，其內(nèi)的儲(chǔ)罐數(shù)量、單罐容量及總?cè)萘恳搽S之越來(lái)越多、越來(lái)越大，總體呈規(guī)模擴(kuò)大趨勢(shì)。而隨著各地化工園區(qū)的設(shè)立，面對(duì)各種復(fù)雜地質(zhì)情況的工程也越來(lái)越多。罐體沉降、傾斜的事故時(shí)有發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及環(huán)境污染。這就要求設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤為重視，安全第一，兼顧經(jīng)濟(jì)性。下文就儲(chǔ)罐區(qū)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做一些探討與分析。

一、罐區(qū)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本要求

首先，地基承載力應(yīng)滿足上部荷載的要求。作用于地基上的荷載主要是罐體、基礎(chǔ)及儲(chǔ)存介質(zhì)的重量，并應(yīng)核算充水試壓工況下的荷載。該上部荷載的特點(diǎn)是荷載強(qiáng)度大，分布面積大，對(duì)地基的影響深度大。鑒于當(dāng)前儲(chǔ)罐規(guī)模的提高，在大多項(xiàng)目里天然地基的承載力是不能滿足該要求的，就必須選擇合適的地基處理方式以提高地基承載能力，滿足上部荷載要求。

其次，應(yīng)滿足地基沉降變形的要求。儲(chǔ)罐地基的變形，包括整體沉降、不均勻沉降、整體傾斜都必須滿足規(guī)范允許限值內(nèi)。某些特殊介質(zhì)的儲(chǔ)罐還應(yīng)滿足工藝專業(yè)專門(mén)提出的特殊限值，要求更加嚴(yán)格。

二、罐區(qū)地基處理的方法

儲(chǔ)罐區(qū)的建設(shè)中常會(huì)遇到各種不良土質(zhì)、不均勻土層。常見(jiàn)的不良地基包括淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土等低強(qiáng)度高壓縮土體以及其他特殊土體，如液化土、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土等。這幾類土要么承載力不足要么變形超限要么其自身特殊性的要求必須對(duì)其做處理。目前常用的儲(chǔ)罐地基處理方法有如下幾種：

（一）換填墊層

換填墊層法是指將基礎(chǔ)底面以下一定范圍的軟弱土挖去，然后回填強(qiáng)度高、壓縮性較低，且沒(méi)有侵蝕性材料的方法。適用于淺層軟弱土層或不均勻土層的地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、暗塘暗溝。也適用于一些地域性特殊土的處理，如膨脹土、濕陷性黃土、季節(jié)性凍土等。換填的厚度應(yīng)根據(jù)置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度宜為0.5m～3.0m，最大不宜超過(guò)5.0m。換填的寬度除應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求外，還應(yīng)考慮墊層側(cè)面土的強(qiáng)度條件，且每邊超出基礎(chǔ)底面邊緣不應(yīng)小于300mm。常用的換填墊層材料有灰土、級(jí)配砂石、粉煤灰、礦渣及其他工業(yè)廢渣。該法就地取材，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，應(yīng)用廣泛。

（二）預(yù)壓地基

預(yù)壓地基適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥、沖填土等飽和黏性土地基。預(yù)壓地基按處理工藝的不同分為堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓。其處理的原理是排水固結(jié)，即飽和軟黏土在荷載作用下，土中孔隙水排出，孔隙比減小，土體發(fā)生固結(jié)變形，土的有效應(yīng)力增大，地基土的強(qiáng)度逐步增長(zhǎng)。該法工期短、施工安全、無(wú)污染，造價(jià)低，不過(guò)對(duì)臨近或范圍內(nèi)的建構(gòu)筑物的安全有影響。目前在化工行業(yè)中運(yùn)用的不多。

（三）夯實(shí)地塞

主要為強(qiáng)夯法地基處理，指用起重機(jī)械將大噸位夯錘吊至高處自由落下，給與土體強(qiáng)大的沖擊能力和振動(dòng)，迫使土體空隙壓縮，使土粒重新排列、迅速固結(jié)，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。強(qiáng)夯適用范圍廣，可用于碎石土、砂土、黏性土、濕陷性黃土及雜填土地基的施工，尤其在大面積的填土區(qū)更為適用。強(qiáng)夯的有效加固深度根據(jù)不同土質(zhì)不同能級(jí)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中表6.3.3-1確定。應(yīng)注意強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)從最初起夯面算起。強(qiáng)夯法優(yōu)點(diǎn)在于施工程序及裝備簡(jiǎn)單，適用面廣，節(jié)省材料，土體加固效果及經(jīng)濟(jì)效果明顯，其問(wèn)題主要在于施工時(shí)振動(dòng)和噪音大，對(duì)周邊建筑物和環(huán)境帶來(lái)影響。

（四）復(fù)合地塞

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，形成由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的作用。常用的復(fù)合地基有水泥土攪拌樁、旋噴樁及水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）等。前兩種適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、黏性土、粉土、砂土、黃土等，后一種適用于黏性土、粉土、砂土和樁端具有相對(duì)硬土層的淤泥質(zhì)土、人工填土等地基。水泥土攪拌樁將水泥漿和軟土就地?cái)嚢杌旌希浞掷昧嗽熊浲?，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、噪音，處理費(fèi)用低，其缺點(diǎn)是對(duì)含氯化物的粘性土加固效果差不適合有機(jī)質(zhì)含量高的粘性土。旋噴樁是將漿液噴射凝固形成水泥土樁體，適用范圍廣，施工簡(jiǎn)單，占地少，能在狹窄、低矮的現(xiàn)場(chǎng)施工，缺點(diǎn)是不適合地下水流速度大、永久凍土及對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕性的地基。CFG是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基，該方法承載力提高較多，變形小，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，造價(jià)降低，且施工快、工期短、施工質(zhì)量易控制，應(yīng)用范圍廣，但不適合處理塑性指數(shù)高的飽和軟黏土。

三、罐區(qū)地基處理的選擇與應(yīng)用

地基處理方式的選擇應(yīng)首先綜合考慮工程場(chǎng)地實(shí)際的地質(zhì)狀況、水文條件、儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)對(duì)地基的力學(xué)要求和變形要求、施工條件等因素，然后經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析，對(duì)軟弱土、不均勻土、特殊土等選用適合的地基處理方法以滿足設(shè)計(jì)以及施工要求。地基處理方式的選擇應(yīng)以技術(shù)優(yōu)先，在保證安全性（地基承載力、變形和穩(wěn)定性）的情況下兼顧經(jīng)濟(jì)性。

經(jīng)過(guò)地基處理后的地基承載特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定。在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意該地基承載力特征值的修正，并按規(guī)范的規(guī)定取值。

最后簡(jiǎn)單舉例下地基處理在具體項(xiàng)目上的應(yīng)用。江蘇嘉豐化學(xué)項(xiàng)目采用水泥攪拌樁法，樁土面積置換率m=0.35，處理后復(fù)合地基承載力120Kpa;神華鄂爾多斯油渣萃取項(xiàng)目采用級(jí)配砂石換填法，處理后地基承載力180Kpa;新疆天業(yè)乙二醇項(xiàng)目采用強(qiáng)夯處理地基，處理后地基承載力220Kpa。

四、總結(jié)

針對(duì)化工儲(chǔ)罐區(qū)面臨的各種不良地質(zhì)狀況，應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)多方面綜合考慮采取適合的地基處理方式，既能保證儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)的安全又能兼顧項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].JGJ 79-2012.

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