某油罐地基不均匀沉降的分析及对策

王晓东（中冶集团武汉勘察研究院有限公司,武汉 430080）

某油罐地基不均匀沉降的分析及对策

王晓东
（中冶集团武汉勘察研究院有限公司,武汉 430080）

伴随工业迁移出城市，越来越多的工业设施选址在土地成本相对低廉的软土之上。软土地基虽经过地基处理后可能够满足工程的设计要求,但潜在的地基不均匀沉降仍会威胁构（建）筑的施工和使用。本文通过某油罐软土地基不均匀沉降的原因分析以及相应的处理对策，供相应技术人员借鉴。

软土地基；不均匀沉降;原因分析;处理对策

0　引言

在长江中下游由于沿江河交通便利,诸多大型石化工厂均落户于此，油罐多沿江河建设。因厂区多分布软土地基,地基承载力较低，为满足油罐满载时所需承载力，均需要采取地基处理的方式提高其承载力,并采取对油罐进行充水预压的方法再次加固地基。在充水预压加固地基的过程中,油罐的基础因地质情况的不均匀或地基处理效果差异,大多会产生不均匀的沉降,若不均匀沉降超过一定限度,将会引起油罐倾倒或环墙因剪切遭到破坏导致油罐不能完全利用或根本无法满足使用功能。

1　工程现状及工作目标

某炼油厂新建6个浮顶钢储油罐，直径46m、高19.5m，设计储量为3万m³。因场地天然地基承载力和变形均不能满足要求，设计采用了CFG桩复合地基，桩长15.5米、桩径400mm，桩间距2.2×1.1m，面积置换率5.87%，处理范围为直径46米油罐基础范围内。

油罐基础CFG桩复合地基于2010年完成施工，并于2012年完成了6个油罐其中的4个油罐。根据设计及实际使用要求，油罐完成后进行加水预压，至今历时有2年时间。其中部分油罐在加水预压过程中产生了过大的差异沉降，且相邻油罐之间在循环加水预压过程中互相影响，沉降变形变化较大。

现针对现场实际情况，提出消除已经施工完成的油罐后期使用中的沉降影响的控制措施，并对未施工完成的油罐提出切合实际的措施，避免出现前述油罐的差异沉降及预压过程中的互相影响。

2　地基与基础状况

2.1地质情况

场地土层自地表往下依次为：（1）耕土：埋深0-0.5米，已挖除。（2）粉质粘土夹粉土：埋深0.5-3.5米，fak=90kpa，Es=5.1Mpa。（3）淤泥质粉质粘土：埋深3.5-11.5米，fak=65kpa，Es=3.2Mpa。（4）粉砂：埋深在11.5米以下，是地基处理CFG桩的持力层，fak=180kpa，Es=16.0Mpa。

2.2基础情况

油罐采用钢筋砼环墙基础，基础直径46米，环墙宽450mm，高2米，埋深1.2m，基底内环墙内下部填充砂石垫层1500mm厚，上部填充砂垫层500mm厚，环墙基础坐落在天然地基上。

3　沉降原因分析

引起油罐不均匀沉降与倾斜的因素是多方面的。建造油罐场地地质情况土质均匀性，地基处理工艺的选择和施工质量控制的好坏,以及加水预压过程的速度快慢等,是引起倾斜的主要原因。

（1）油罐直径为46米，而相邻油罐之间的净距仅为19米，由于罐内进油或进水速度较快,加之基础底部土质情况的均匀性会使局部软弱地基引起不均匀沉降,导致局部边缘剪切破坏。大型油罐群中,相邻油罐间净距较小,形成相互之间荷载的迭加,从而影响基础和底板变形。（2）CFG桩复合地基基础上的砂垫层回填厚度为近1500mm，此部分回填料的密实度和均匀性直接影响罐体的稳定，地基与基础的相对刚度差异很大，也是造成罐体不均匀沉降的一个原因。

4　消除已施工油罐差异沉降及油罐间沉降影响措施

4.1地基应力解除法

作为一种有效纠偏方法,它与一般的掏土法不同,而是应用土力学原理在沉降较小侧布设较为密集的大直径竖向钻孔排,有次序、分期、分批掏出适量的软土,使地基应力在局部范围内得到解除或转移,促使软土向掏土侧缓慢移动,从而增大该侧地基沉降量。而在纠偏全过程中,力图使原沉降较大一侧的更软的基土尽量不受扰动,最终达到纠偏及限沉双重效果。其主要工作原理概括为:（1）通过应力解除孔,使孔周土径向应力得到解除,切向应力增加,促使软土向该侧运移;（2）解除原沉降量较小一侧沿孔身的竖向抗力,促使建筑物与土体产生竖向位移;（3）有软淤泥夹层时,重点解除深部软弱土层中靠近原沉降较小一侧的水平向应力,便于定向挤淤和自然运土;（4）利用软土触变性强的特点,通过钻孔时的扰动,大大降低其抗剪强度。

4.2基础托换法

既有建筑地基基础加固方法中，基础托换技术是较为常用且加固效果较好的一种加固方法。基础托换技术是把原来由经过处理或未经处理的地基土承受的部分或者全部荷载通过扩大的承台或筏板转移到新增桩基或其它基础上，间接或直接达到与原有地基土协同作用以控制不均匀沉降或提高地基承载力的一种加固技术。

5　未施工油罐的基础处理措施

5.1土工织物加筋垫层

该项目油罐群建造在经地基处理的软土地基上,油罐直径大,基础有一定刚度,但仍属柔性,基底应力分布不均匀，因此对垫层的处理尤为重要。土工织物能增加横向抗拉能力,保持垫层的整体性,发挥垫层的刚度作用,约束地基的侧向变形,扩散和均化地基应力。

具体做法，在原CFG桩桩顶标高上填10cm褥垫层，在钢筋砼环墙基础内部每30-50厘米敷设一层三向土工格栅，垫层材料可选用级配砂石，级配砂石垫层厚度1000mm。距离油罐沥青绝缘层50厘米改为砂垫层，并保证密实度不小于0.95。后续施工不变。

5.2托换，增大钢筋砼环墙基础宽度

增加钢筋砼环墙基础宽度，将原有的钢筋砼环墙基础宽度由450mm增加到1500mm，拓宽的基础底面采用高压旋喷桩或者锚杆静压桩托换。高压旋喷桩或锚杆静压桩的桩长超过原CFG桩桩长。

在增宽的环墙顶面预留锚杆静压桩施工孔位，作为以上措施还不能达到目的时的备用措施。

6　结束语

总之，造成油罐地基不均匀沉降的原因可能是多种多样的，需要针对这些问题原因进行分析，采取相应的处理措施，切实保证工程的施工质量，确保油罐的正常使用。

[1]刘小文，常立君，耿小牧.油罐地基产生不均匀沉降原因分析及纠偏方法探讨[J].建筑技术，2008(39).

[2]刘荣.油罐地基产生不均匀沉降原因分析与纠偏方法[J].商品与质量：学术观察，2011(06).

王晓东（1980-），男，工程师，主要从事岩土工程设计、施工及技术管理等工作。