论文部分内容阅读
【摘 要】近年随着国家建设的迅速发展，在各种不利于建设场地条件下建设大、中型储备油库的工程项目越来越多。储备库选址大多处于沿海一带或海岛上，海域或陆域的场地地基不满足使用要求，许多大、中型油罐均需要在软弱地基土上建造。软弱土地基给建、构筑物的安全与正常使用造成严重的危害，因此，如何做好地基处理，针对不同的地质情况进行合理有效的设计及施工是保障整个工程的重点。文中就大、中型油罐建在软土地基上合理选择地基处理方案结合实际工程，进行了简要的论述。
【关键词】大、中型油罐；钢模管护壁干取土灌注桩；设计；施工工艺
一、工程概述
中油宁波大榭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，建设场地属山前冲积的平原，场地三面环山，东北侧临海。地貌类型为山前滨海滩涂：由滨海泥质滩涂依次渐变为山下泥岸坡。局部由养鱼虾用的池塘。
该库区陆域与码头岸线相距为150m。油库储存油品为燃料油和重质原油，库容量设计规模为130×104m3。库区东侧设6座10×104 m3储罐，库区西侧4座10×104 m3及6座5×104 m3外浮顶油罐。
二、场地条件
油库区的自然地貌和地层分布非常复杂，环山部分岩石突露，高低错落，部分岩体需开山挖除：腹地鱼虾池塘、沟渠遍布并存在地表坡度，高差0～3m，地下土层分为10个工程地质层，16个亚层，表层由淤泥质软弱土层，其余各层分布薄厚不均并有缺失，基岩层起伏变化大，最大坡度可达1：1.5。场地地势较低（标高为-1.00～1.8m），地下水位高，与海水贯通，地表水域面积占场地面积的一半：库区设计地面标高为6.0～6.5m，场地需要回填大量的土石方进行平整，各土层的物理力学指示见表1。
三、地基处理
对于10×104 m3及5×104 m3的大型储罐，由于对地基受力影响深度较深，地基承载力要求较高，根据场地条件，储罐基础坐落在淤泥质软土及回填碎石土组成的不稳定地基上。是极为不利的。
特别是淤泥质土层，厚度为1.0～32.4m，由山脚向海堤逐渐加厚。该土层力学性能差，厚度变化大，呈饱和流塑状态，属于高含水、高压缩性的软弱土，其地基承载力低（fak=60kPa），强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点，该土层为场地内的主要受力变形土层，在场区回填开山碎石以及地面附加荷载的作用下，将会导致淤泥质软土层的不均匀沉降，该沉降量具有很大的不确定性和非均匀性，因此会导致土体发生剪切破坏，产生软土层的侧向变形，从而造成库区软土向海域方向挤压滑移，影响正常使用。
考虑地基基础承载力、变形、稳定性、安全性以及施工要求等各种因素，经论证，确定对10×104 m3及5×104 m3的储罐基础采用钢筋混凝土嵌岩灌注桩地基处理方案，结合地质条件及浙江宁波地区施工方法，对嵌岩灌注桩长度小于35m桩采用钢模管护壁干取土的施工工艺。钢模管护壁干取土灌注桩是90年代后投入工程应用的一项施工工艺，目前在全国范围还没有全面推广应用，只是在浙江地区应用的比较广泛，下面就钢模管护壁干取土灌注桩一些技术及施工工艺结合工程实际介绍一下共广大工程设计人员共享。
四、钢模管护壁干取土灌注桩技术特性：
①软土地层施工
即为全桩长钢模管护壁、在模管内冲抓取土、利用液压摇摆扭动钢模管克服钢模管侧壁与土的沉拔钢模管阻力。钢模管内进入设计高程，土体进入模管内用筒式取土器取土、筒式取土器有流动土与一般性土二种、一次取土可达4m～6m、取出土柱体可顺利脱离取土器排放在桩机旁、一次取土仅12分钟、具有高效特性。
②消除挤土影响：
在桩位先去除填土或地表硬壳层、开口钢模管沉入土层时软土能满管进入模管、与钻孔灌注桩相同的无挤土影响效应。
③安全配合人工在桩端扩底或嵌岩：
为提高工程桩的承载力值，在适宜地层可配合人工扩底、或人工嵌岩、使桩的端阻力大幅度提高，达到高承载力桩，减少桩数降低造价，在钢模管护壁条件下、配合人工扩底与嵌岩是很安全的。
④成桩质量可靠：全桩长钢模管护壁、不受桩周土体影响、在钢模管内直接浇灌混凝、取消水下混凝土工艺、桩体混凝土质量稳定。
⑤高效率：根据不同地质条件、不同桩径、桩长的干取土灌注桩工程施工，与相同截面和桩长的钻孔灌注桩相比可提高工效1～2倍。
五 、成桩工艺
全桩长钢模管护壁干取土灌注桩”与人工挖孔桩相同的质量可靠性，解决不良工程地质条件下能顺利完成成桩施工，消除施工中有可能出现的不安全因素，以机械施工为主；准对钻孔灌注桩的成桩工艺消除桩孔泥浆护壁和对邻周环境污染及水下混凝土施工的质量隐患，质量可靠，施工效率高，工程造价低的桩型
1.成桩工艺：
①桩孔挖除地表杂填土及地表硬壳层；②模管就位、校正垂直；③沉入模管，用专用取土器分段将模管内进入土体取出；④接长模管、复校垂直；⑤沉入模管分段将土体取出检测桩孔；⑥放入钢筋骨架、灌注混凝土，震动拔出钢模管成桩。
2.采用取土人工嵌岩灌注桩干成桩工艺：
①模管沉入强风化岩层，同前取土工艺取完土体；②超深取土至中风化岩层；③在钢模管护壁条件下配合人工凿岩。（风镐或爆破）嵌岩。④置入钢筋笼、灌入混凝土、震动拔出外模管成桩。
六、工程实践体会
钢模管护壁干取土灌注桩，已经开始广泛地应用于工程中，在大榭燃料油库工程中，共有6个10万立方米的油罐基础采用了此项施工工艺，经检测全部达到了工程设计要求，钢模管护壁干取土灌注桩施工工艺在岙山国家储油库也已得到了应用。
钢模管护壁干取土灌注桩在节能减排、节约水资源上更显现出了独特优势。尤其是在目前大量采用钻孔灌注桩桩型储罐基础，钻孔灌注桩1立方米混凝土桩须要用5～6立方米清洁水进行钻孔造浆对桩孔护壁、除场地渗漏1～2立方米水外、水下混凝土浇筑置换出4立方米泥浆须外运丢弃，一个工程若采用钻孔灌注桩，须要用大量清洁水，而排放的泥浆更是无数，而这些泥浆要倾排到江河或田间，污染江河、占用农田。而干取土灌注桩技术有效解的解决了钻孔灌注桩基工程的节能、节水与减排问题。并加快了工程进度，同时较大幅度降低了工程造价，尤其在节能、节水与减排显示了独特优势。还可结合桩底扩底或人工嵌岩使桩承载力值较大幅度提高、减少桩数，实现资源性节省。施工质量得到了安全可靠的保证，并且避开了水下灌注混凝土不利因素，同时便于桩体质量的检查。完全解决了其它桩不好解决的桩底沉渣问题，使桩沉降量缩小。由于桩端嵌入岩层，加之上部有承台联系，从而加强了整体刚度，有利于抗震。
目前钢模管护壁干取土桩已广泛地应用于工程中，并已积累了一些经验，取得了一定的技术经济效益，大幅度加快施工进度。钢模管护壁干取土灌注桩施工工艺是一种有前途的工艺，应以推广。
【关键词】大、中型油罐；钢模管护壁干取土灌注桩；设计；施工工艺
一、工程概述
中油宁波大榭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，建设场地属山前冲积的平原，场地三面环山，东北侧临海。地貌类型为山前滨海滩涂：由滨海泥质滩涂依次渐变为山下泥岸坡。局部由养鱼虾用的池塘。
该库区陆域与码头岸线相距为150m。油库储存油品为燃料油和重质原油，库容量设计规模为130×104m3。库区东侧设6座10×104 m3储罐，库区西侧4座10×104 m3及6座5×104 m3外浮顶油罐。
二、场地条件
油库区的自然地貌和地层分布非常复杂，环山部分岩石突露，高低错落，部分岩体需开山挖除：腹地鱼虾池塘、沟渠遍布并存在地表坡度，高差0～3m，地下土层分为10个工程地质层，16个亚层，表层由淤泥质软弱土层，其余各层分布薄厚不均并有缺失，基岩层起伏变化大，最大坡度可达1：1.5。场地地势较低（标高为-1.00～1.8m），地下水位高，与海水贯通，地表水域面积占场地面积的一半：库区设计地面标高为6.0～6.5m，场地需要回填大量的土石方进行平整，各土层的物理力学指示见表1。
三、地基处理
对于10×104 m3及5×104 m3的大型储罐，由于对地基受力影响深度较深，地基承载力要求较高，根据场地条件，储罐基础坐落在淤泥质软土及回填碎石土组成的不稳定地基上。是极为不利的。
特别是淤泥质土层，厚度为1.0～32.4m，由山脚向海堤逐渐加厚。该土层力学性能差，厚度变化大，呈饱和流塑状态，属于高含水、高压缩性的软弱土，其地基承载力低（fak=60kPa），强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点，该土层为场地内的主要受力变形土层，在场区回填开山碎石以及地面附加荷载的作用下，将会导致淤泥质软土层的不均匀沉降，该沉降量具有很大的不确定性和非均匀性，因此会导致土体发生剪切破坏，产生软土层的侧向变形，从而造成库区软土向海域方向挤压滑移，影响正常使用。
考虑地基基础承载力、变形、稳定性、安全性以及施工要求等各种因素，经论证，确定对10×104 m3及5×104 m3的储罐基础采用钢筋混凝土嵌岩灌注桩地基处理方案，结合地质条件及浙江宁波地区施工方法，对嵌岩灌注桩长度小于35m桩采用钢模管护壁干取土的施工工艺。钢模管护壁干取土灌注桩是90年代后投入工程应用的一项施工工艺，目前在全国范围还没有全面推广应用，只是在浙江地区应用的比较广泛，下面就钢模管护壁干取土灌注桩一些技术及施工工艺结合工程实际介绍一下共广大工程设计人员共享。
四、钢模管护壁干取土灌注桩技术特性：
①软土地层施工
即为全桩长钢模管护壁、在模管内冲抓取土、利用液压摇摆扭动钢模管克服钢模管侧壁与土的沉拔钢模管阻力。钢模管内进入设计高程，土体进入模管内用筒式取土器取土、筒式取土器有流动土与一般性土二种、一次取土可达4m～6m、取出土柱体可顺利脱离取土器排放在桩机旁、一次取土仅12分钟、具有高效特性。
②消除挤土影响：
在桩位先去除填土或地表硬壳层、开口钢模管沉入土层时软土能满管进入模管、与钻孔灌注桩相同的无挤土影响效应。
③安全配合人工在桩端扩底或嵌岩：
为提高工程桩的承载力值，在适宜地层可配合人工扩底、或人工嵌岩、使桩的端阻力大幅度提高，达到高承载力桩，减少桩数降低造价，在钢模管护壁条件下、配合人工扩底与嵌岩是很安全的。
④成桩质量可靠：全桩长钢模管护壁、不受桩周土体影响、在钢模管内直接浇灌混凝、取消水下混凝土工艺、桩体混凝土质量稳定。
⑤高效率：根据不同地质条件、不同桩径、桩长的干取土灌注桩工程施工，与相同截面和桩长的钻孔灌注桩相比可提高工效1～2倍。
五 、成桩工艺
全桩长钢模管护壁干取土灌注桩”与人工挖孔桩相同的质量可靠性，解决不良工程地质条件下能顺利完成成桩施工，消除施工中有可能出现的不安全因素，以机械施工为主；准对钻孔灌注桩的成桩工艺消除桩孔泥浆护壁和对邻周环境污染及水下混凝土施工的质量隐患，质量可靠，施工效率高，工程造价低的桩型
1.成桩工艺：
①桩孔挖除地表杂填土及地表硬壳层；②模管就位、校正垂直；③沉入模管，用专用取土器分段将模管内进入土体取出；④接长模管、复校垂直；⑤沉入模管分段将土体取出检测桩孔；⑥放入钢筋骨架、灌注混凝土，震动拔出钢模管成桩。
2.采用取土人工嵌岩灌注桩干成桩工艺：
①模管沉入强风化岩层，同前取土工艺取完土体；②超深取土至中风化岩层；③在钢模管护壁条件下配合人工凿岩。（风镐或爆破）嵌岩。④置入钢筋笼、灌入混凝土、震动拔出外模管成桩。
六、工程实践体会
钢模管护壁干取土灌注桩，已经开始广泛地应用于工程中，在大榭燃料油库工程中，共有6个10万立方米的油罐基础采用了此项施工工艺，经检测全部达到了工程设计要求，钢模管护壁干取土灌注桩施工工艺在岙山国家储油库也已得到了应用。
钢模管护壁干取土灌注桩在节能减排、节约水资源上更显现出了独特优势。尤其是在目前大量采用钻孔灌注桩桩型储罐基础，钻孔灌注桩1立方米混凝土桩须要用5～6立方米清洁水进行钻孔造浆对桩孔护壁、除场地渗漏1～2立方米水外、水下混凝土浇筑置换出4立方米泥浆须外运丢弃，一个工程若采用钻孔灌注桩，须要用大量清洁水，而排放的泥浆更是无数，而这些泥浆要倾排到江河或田间，污染江河、占用农田。而干取土灌注桩技术有效解的解决了钻孔灌注桩基工程的节能、节水与减排问题。并加快了工程进度，同时较大幅度降低了工程造价，尤其在节能、节水与减排显示了独特优势。还可结合桩底扩底或人工嵌岩使桩承载力值较大幅度提高、减少桩数，实现资源性节省。施工质量得到了安全可靠的保证，并且避开了水下灌注混凝土不利因素，同时便于桩体质量的检查。完全解决了其它桩不好解决的桩底沉渣问题，使桩沉降量缩小。由于桩端嵌入岩层，加之上部有承台联系，从而加强了整体刚度，有利于抗震。
目前钢模管护壁干取土桩已广泛地应用于工程中，并已积累了一些经验，取得了一定的技术经济效益，大幅度加快施工进度。钢模管护壁干取土灌注桩施工工艺是一种有前途的工艺，应以推广。