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一、前言
油库建设中，由于地质原因，对达不到设计要求耐力地的油罐地基需要进行加固处理，针对不同的地质条件有不同的处理方法，用干法碎石挤密桩方法加固软土地基有着较好的技术经济性。实际工作中采用此方法加固某油库3000立方米拱顶罐油罐地基，经过投产后的多年观测，油罐基础沉降和油罐倾斜均在允许范围以内。现简述这种地基加固法，以供同行在实际工作中参考。
二、概况
某油库始建于1972年，到1992年投入使用近二十年。由于建库时期按照备战的原则建设，所设油罐均在山洞里，油罐布置区域(甲区)和发油区域(乙区)相距在两个山头，使得油罐分散，管线较长，给安全生产和经营管理带来许多不便，造成人、财、物的浪费，并存在以下主要问题。
1.原有9个3000立方米立式拱顶罐均系隐蔽式罐，洞内湿度大，罐体锈蚀严重，部分油罐圈板出现渗油情况。
2.输油管线长，近4000米的管线长期埋在地下，经过库区以外农田到发油区，不仅日常管理、维护困难，而且多次多处发现管道穿孔漏油现象。
3.设备陈旧老化。罐位与泵房落差大，造成能耗高、效率低，油料的跑、冒、滴、漏情况时有发生。
鉴于上述原因，经研究决定在乙区内新建9座3000立方米油罐对该库进行改造。
三、油罐区地质情况
1.地质情况。经对油罐所处位置进行地质勘探，地质情况如下：厚度3—12米的红粘土软土地基。油罐区占地11000平方米，场地属于低缓斜坡地形(坡向20°，原始坡角5°—15°)。场地范围内无构造断裂经过，一次构造断裂亦不发育。场地地层自上而下依次为：第四系人工填土层，第四系残坡积粘土层及三叠系下统永泥镇红灰岩及泥质灰层。
由上至下的柱状图可述为：
Ⅰ层：人工填土层，灰黄及灰褐色，以粘土为主，含碎石及块石，为场地整平填筑层，结构松散，顺坡向，厚度变化0—3.9米。
Ⅱ层：残坡积粘土层，灰黄及灰褐色，土质不均匀含粉沙质团块及泥质灰岩碎片，结构中密，厚0—8米；其稠度可分为Ⅱ—1层和Ⅱ—2层，Ⅱ—1层土质稍湿，呈可塑状；Ⅱ—2层土质较湿，呈软塑状，零星分布于基岩溶沟沟槽内。
Ⅲ层：薄层灰岩，灰褐色及绿褐色，隐晶或微晶结构，层面夹泥，岩体破碎，岩层呈紧密状态的碎块石夹泥沙状，具层理构造，钻孔岩心采取率极低，岩心多呈沙夹碎石状，属强风化，分布于1—2号孔以北，厚度小于2.9米。
Ⅳ层：中层层灰岩，灰色，微晶致密结构，岩性较纯。据其风化成度，可分为Ⅳ—1层和Ⅳ—2层，Ⅳ—1层岩体破碎，岩层呈碎块石夹泥状，属强分化；Ⅳ—2层岩体较为完整，岩心呈柱状，岩质较新鲜、坚硬，属中风化。
V层：中厚层泥质灰岩，以灰色为主，岩性较纯。
Ⅵ层：43—45号孔带岩层含青灰色泥质带条及条纹，微晶致密结构，按其风化成度分为Ⅵ—1层和Ⅵ一2层，Ⅵ—1层岩体破碎，岩层呈碎石夹砂泥状，局部则以沙泥为主，属强风化；Ⅵ—2层岩体较完整，岩心采取率高，岩质新鲜，属中风化。
2.设计要求地耐力。设计油罐容量为9*3450立方米的内.浮顶拱顶罐，油罐的直径17米，高度15.97米。设计要求地耐力大于196千帕。
四、油罐基础方案设计
针对上属地质条件，未加固的地基能提供的地耐力实测值在100—150千帕之间，远远不能满足油罐使用荷载对地耐力不小于196千帕的要求，油罐地基必须进行加固处理才能满足设计要求，地基处理方案有以下几种：
1.对地基进行换填处理方案。该方案在本工程中不现实，需要深度为3—12米的换填。首先，换填的方量较大，存在需要征地买土、弃土的问题，费用较高。其次，该工程位于山区，12米深的开挖对场地的稳定不利，极有可能发生滑坡，这将影响库区的安全生产和工程的顺利进行。因此，本工程中否定了这种地基处理方案。
2.钢筋混凝土人工挖孔桩处理方案。根据地质勘探单位的建议，采用人工挖孔桩加固地基的处理方法，按照挖孔桩的设计规范要求，设计桩径D=1000毫米，桩间距L=4*D=4000毫米，桩按照正三角形布置从罐中心向四周展开，共需要布置32根桩。承台做法有两种：一种为梁板式结构，另一种为无梁结构。荷载考虑为196千帕，经设计计算梁板式结构的梁应为300*600，板厚200毫米，无梁结构承台混凝土板400毫米。经过技术经济分析，显然这种地基处理方式不经济。考虑到资金问题，该工程没有采用这种地基处理方式。
3.摩擦桩处理方案。根据地质勘察报告和设计计算该工程使用这种方式不利，3—12米的红粘软土含水率较高，提供的摩擦力不够。
4.钢筋混凝土预制桩处理方案。因现场有限、预制场地困难，施工机械当地没有，要到贵阳来租借，经计算不经济。
5.钢筋混凝土灌注桩处理方案。根据规范要求设计桩径400毫米，桩距2000毫米，按正三角形布置，从罐中心向四周展开，共需要布置91根桩。承台做法有两种：一种为梁板式，一种为无梁结构。
6.干法碎石挤密桩处理方案。该方案认为有以下几个优点。首先，主要材料碎石在我省到处都有，且价格低廉；第二，该工程所处地基含水率较高、地耐力较低，但仍有100—150千帕的承载力，设计干法挤密碎石桩打入挤密土壤，同时使土壤中的水通过桩体排除，可以加速土体的固结，由桩间土和桩共同形成复合地基，提高地耐力，达到使用要求。第三，加固地基工作面小，不影响该库的正常运行和经营。但由于该种做法还没有成熟的经验，为了保证工程的质量，必须摸准土体经加固后的物理性质。所以，需要进行必要的科学试验。
五、油罐地基的加固试验
委托十八冶金建设公司所属的建筑科学研究所对该工程进行了必不可少的实验。设计提出主要参数：桩径D=400mm，桩心距为L=2000m，以罐中心为顶点的正三角形布置。经过试验得到桩间土地基承载力基本值[R]=214kpa,变形模量E=20.0Mpa，碎石桩承载力基本值[R]=716kpa,变形模量E=46.56Mpa，复合地基承载力基本值[R]=228kpa,变形模量E=21.07Mpa，满足设计的耐力的要求。
在试验得加固后复合地基的承载力达到设计要求的情况下，按试验提供的D、L从罐中心向四周展开进行，周边超出油罐范围一米，桩的施工严格按试验时成桩的技术要求和施工程序进行，经过处理后上部油罐基础按照常规做法。
六、沉降观测
经过对油罐充水试压和投产几年来的观测，油罐的倾斜和沉降均在规范范围内，使用效果良好。
七、技术经济分析
该油库的油罐进行地基加固方案和采用钢筋混凝土方案的经济比較：
经过对油罐地基进行加固处理的认真的分析和经济比较，采用钢筋混凝土挖孔桩的处理方案费用最大，每个油罐基础22.15万元，单方造价73元；采用钢筋混土灌注桩的处理费用次之，每个油罐基础14.5万元，单方造价48元；采 用碎石挤密桩的处理费用最少，每个油罐基础仅需要5.5万元，单方造价18元。如该工程的七个油罐基础均按上述方法进行地基加固处理，钢筋混凝土挖孔桩的费用大约为155万元；钢筋混凝土灌注桩的费用为102万元；碎石挤密桩的处理费用为39万元，加上实验费共计49万元。经过比较，碎石挤密桩有较大的优势。实践证明，在油罐基础设计上采用刚性地基的做法，地基加固费用太大，因为油罐所需要的地耐力还是较低的，采用复合地基同样能达到安全使用的效果，且带来了明显的经济效益。
八、经验和教训
该工程的建设为在红粘土软土地区工程地基处理提供了宝贵的经验，说明通过碎石挤密桩加固的地基地耐力有较大的提高，是能满足工程要求的。
经过投产几年来的观測，所有油罐的沉降和倾斜均在规范范围以内。对于相对沉降和倾斜稍大的9号罐，结合地质报告和施工中实际成桩长度，分析认为是由于成桩的长度不同造成，成桩较长区域沉降大，桩短区域沉降小。事后我们认为桩长细比、桩间距与加固后地基的整体刚度、强度有较大关系，因此9号罐的基础在加固地基中出现了沉降和倾斜稍大(均在规范控制范围内)，其他油罐的桩长相差不是太大，经对沉降和油罐罐体倾斜度进行观测数据统计，沉降和倾斜误差非常小。
由于受资金的限制，当时仅做了12米桩长的加固试验，取的数据还是偏少，如能多做几组试验，有足够的数据，应该可以找到其中的规律，取得一定的理论依据。因此，再遇类似工程可以根据地质资料分析桩长，分类进行试验，有针对性地设计每个油罐的桩长、直径及桩间距，这对控制好油罐建成后的沉降和倾斜更有益处。
同样因为资金的原因，取消了原计划在罐中心设置压力变形盒的方案，对罐中心的变形在什么范围内没有一个准确的观测数据，无法了解罐中心的“锅底”变形，对金属焊缝的影响。
九、总结
干法挤密碎石桩加固软土地基充分利用了原地基的承载能力，在施工过程中通过振动、挤密原有地基，形成的碎石桩又成了地基中的竖向排水管，使得原有地基中的含水大量通过桩体排除，在施工中每一次成桩整个施工面上都有大量的水排出。
由于地基中含水率快速降低，加快了土地的固结，充分考虑了桩间土和桩共同工作形成复合地基的原理，提高了土体的承载能力，使得地基处理费用大大降低。
该施工方法有成套机具，机械化程度高，施工难度小，施工材料在贵州地区丰富，且有较大的经济效益。
油库建设中，由于地质原因，对达不到设计要求耐力地的油罐地基需要进行加固处理，针对不同的地质条件有不同的处理方法，用干法碎石挤密桩方法加固软土地基有着较好的技术经济性。实际工作中采用此方法加固某油库3000立方米拱顶罐油罐地基，经过投产后的多年观测，油罐基础沉降和油罐倾斜均在允许范围以内。现简述这种地基加固法，以供同行在实际工作中参考。
二、概况
某油库始建于1972年，到1992年投入使用近二十年。由于建库时期按照备战的原则建设，所设油罐均在山洞里，油罐布置区域(甲区)和发油区域(乙区)相距在两个山头，使得油罐分散，管线较长，给安全生产和经营管理带来许多不便，造成人、财、物的浪费，并存在以下主要问题。
1.原有9个3000立方米立式拱顶罐均系隐蔽式罐，洞内湿度大，罐体锈蚀严重，部分油罐圈板出现渗油情况。
2.输油管线长，近4000米的管线长期埋在地下，经过库区以外农田到发油区，不仅日常管理、维护困难，而且多次多处发现管道穿孔漏油现象。
3.设备陈旧老化。罐位与泵房落差大，造成能耗高、效率低，油料的跑、冒、滴、漏情况时有发生。
鉴于上述原因，经研究决定在乙区内新建9座3000立方米油罐对该库进行改造。
三、油罐区地质情况
1.地质情况。经对油罐所处位置进行地质勘探，地质情况如下：厚度3—12米的红粘土软土地基。油罐区占地11000平方米，场地属于低缓斜坡地形(坡向20°，原始坡角5°—15°)。场地范围内无构造断裂经过，一次构造断裂亦不发育。场地地层自上而下依次为：第四系人工填土层，第四系残坡积粘土层及三叠系下统永泥镇红灰岩及泥质灰层。
由上至下的柱状图可述为：
Ⅰ层：人工填土层，灰黄及灰褐色，以粘土为主，含碎石及块石，为场地整平填筑层，结构松散，顺坡向，厚度变化0—3.9米。
Ⅱ层：残坡积粘土层，灰黄及灰褐色，土质不均匀含粉沙质团块及泥质灰岩碎片，结构中密，厚0—8米；其稠度可分为Ⅱ—1层和Ⅱ—2层，Ⅱ—1层土质稍湿，呈可塑状；Ⅱ—2层土质较湿，呈软塑状，零星分布于基岩溶沟沟槽内。
Ⅲ层：薄层灰岩，灰褐色及绿褐色，隐晶或微晶结构，层面夹泥，岩体破碎，岩层呈紧密状态的碎块石夹泥沙状，具层理构造，钻孔岩心采取率极低，岩心多呈沙夹碎石状，属强风化，分布于1—2号孔以北，厚度小于2.9米。
Ⅳ层：中层层灰岩，灰色，微晶致密结构，岩性较纯。据其风化成度，可分为Ⅳ—1层和Ⅳ—2层，Ⅳ—1层岩体破碎，岩层呈碎块石夹泥状，属强分化；Ⅳ—2层岩体较为完整，岩心呈柱状，岩质较新鲜、坚硬，属中风化。
V层：中厚层泥质灰岩，以灰色为主，岩性较纯。
Ⅵ层：43—45号孔带岩层含青灰色泥质带条及条纹，微晶致密结构，按其风化成度分为Ⅵ—1层和Ⅵ一2层，Ⅵ—1层岩体破碎，岩层呈碎石夹砂泥状，局部则以沙泥为主，属强风化；Ⅵ—2层岩体较完整，岩心采取率高，岩质新鲜，属中风化。
2.设计要求地耐力。设计油罐容量为9*3450立方米的内.浮顶拱顶罐，油罐的直径17米，高度15.97米。设计要求地耐力大于196千帕。
四、油罐基础方案设计
针对上属地质条件，未加固的地基能提供的地耐力实测值在100—150千帕之间，远远不能满足油罐使用荷载对地耐力不小于196千帕的要求，油罐地基必须进行加固处理才能满足设计要求，地基处理方案有以下几种：
1.对地基进行换填处理方案。该方案在本工程中不现实，需要深度为3—12米的换填。首先，换填的方量较大，存在需要征地买土、弃土的问题，费用较高。其次，该工程位于山区，12米深的开挖对场地的稳定不利，极有可能发生滑坡，这将影响库区的安全生产和工程的顺利进行。因此，本工程中否定了这种地基处理方案。
2.钢筋混凝土人工挖孔桩处理方案。根据地质勘探单位的建议，采用人工挖孔桩加固地基的处理方法，按照挖孔桩的设计规范要求，设计桩径D=1000毫米，桩间距L=4*D=4000毫米，桩按照正三角形布置从罐中心向四周展开，共需要布置32根桩。承台做法有两种：一种为梁板式结构，另一种为无梁结构。荷载考虑为196千帕，经设计计算梁板式结构的梁应为300*600，板厚200毫米，无梁结构承台混凝土板400毫米。经过技术经济分析，显然这种地基处理方式不经济。考虑到资金问题，该工程没有采用这种地基处理方式。
3.摩擦桩处理方案。根据地质勘察报告和设计计算该工程使用这种方式不利，3—12米的红粘软土含水率较高，提供的摩擦力不够。
4.钢筋混凝土预制桩处理方案。因现场有限、预制场地困难，施工机械当地没有，要到贵阳来租借，经计算不经济。
5.钢筋混凝土灌注桩处理方案。根据规范要求设计桩径400毫米，桩距2000毫米，按正三角形布置，从罐中心向四周展开，共需要布置91根桩。承台做法有两种：一种为梁板式，一种为无梁结构。
6.干法碎石挤密桩处理方案。该方案认为有以下几个优点。首先，主要材料碎石在我省到处都有，且价格低廉；第二，该工程所处地基含水率较高、地耐力较低，但仍有100—150千帕的承载力，设计干法挤密碎石桩打入挤密土壤，同时使土壤中的水通过桩体排除，可以加速土体的固结，由桩间土和桩共同形成复合地基，提高地耐力，达到使用要求。第三，加固地基工作面小，不影响该库的正常运行和经营。但由于该种做法还没有成熟的经验，为了保证工程的质量，必须摸准土体经加固后的物理性质。所以，需要进行必要的科学试验。
五、油罐地基的加固试验
委托十八冶金建设公司所属的建筑科学研究所对该工程进行了必不可少的实验。设计提出主要参数：桩径D=400mm，桩心距为L=2000m，以罐中心为顶点的正三角形布置。经过试验得到桩间土地基承载力基本值[R]=214kpa,变形模量E=20.0Mpa，碎石桩承载力基本值[R]=716kpa,变形模量E=46.56Mpa，复合地基承载力基本值[R]=228kpa,变形模量E=21.07Mpa，满足设计的耐力的要求。
在试验得加固后复合地基的承载力达到设计要求的情况下，按试验提供的D、L从罐中心向四周展开进行，周边超出油罐范围一米，桩的施工严格按试验时成桩的技术要求和施工程序进行，经过处理后上部油罐基础按照常规做法。
六、沉降观测
经过对油罐充水试压和投产几年来的观测，油罐的倾斜和沉降均在规范范围内，使用效果良好。
七、技术经济分析
该油库的油罐进行地基加固方案和采用钢筋混凝土方案的经济比較：
经过对油罐地基进行加固处理的认真的分析和经济比较，采用钢筋混凝土挖孔桩的处理方案费用最大，每个油罐基础22.15万元，单方造价73元；采用钢筋混土灌注桩的处理费用次之，每个油罐基础14.5万元，单方造价48元；采 用碎石挤密桩的处理费用最少，每个油罐基础仅需要5.5万元，单方造价18元。如该工程的七个油罐基础均按上述方法进行地基加固处理，钢筋混凝土挖孔桩的费用大约为155万元；钢筋混凝土灌注桩的费用为102万元；碎石挤密桩的处理费用为39万元，加上实验费共计49万元。经过比较，碎石挤密桩有较大的优势。实践证明，在油罐基础设计上采用刚性地基的做法，地基加固费用太大，因为油罐所需要的地耐力还是较低的，采用复合地基同样能达到安全使用的效果，且带来了明显的经济效益。
八、经验和教训
该工程的建设为在红粘土软土地区工程地基处理提供了宝贵的经验，说明通过碎石挤密桩加固的地基地耐力有较大的提高，是能满足工程要求的。
经过投产几年来的观測，所有油罐的沉降和倾斜均在规范范围以内。对于相对沉降和倾斜稍大的9号罐，结合地质报告和施工中实际成桩长度，分析认为是由于成桩的长度不同造成，成桩较长区域沉降大，桩短区域沉降小。事后我们认为桩长细比、桩间距与加固后地基的整体刚度、强度有较大关系，因此9号罐的基础在加固地基中出现了沉降和倾斜稍大(均在规范控制范围内)，其他油罐的桩长相差不是太大，经对沉降和油罐罐体倾斜度进行观测数据统计，沉降和倾斜误差非常小。
由于受资金的限制，当时仅做了12米桩长的加固试验，取的数据还是偏少，如能多做几组试验，有足够的数据，应该可以找到其中的规律，取得一定的理论依据。因此，再遇类似工程可以根据地质资料分析桩长，分类进行试验，有针对性地设计每个油罐的桩长、直径及桩间距，这对控制好油罐建成后的沉降和倾斜更有益处。
同样因为资金的原因，取消了原计划在罐中心设置压力变形盒的方案，对罐中心的变形在什么范围内没有一个准确的观测数据，无法了解罐中心的“锅底”变形，对金属焊缝的影响。
九、总结
干法挤密碎石桩加固软土地基充分利用了原地基的承载能力，在施工过程中通过振动、挤密原有地基，形成的碎石桩又成了地基中的竖向排水管，使得原有地基中的含水大量通过桩体排除，在施工中每一次成桩整个施工面上都有大量的水排出。
由于地基中含水率快速降低，加快了土地的固结，充分考虑了桩间土和桩共同工作形成复合地基的原理，提高了土体的承载能力，使得地基处理费用大大降低。
该施工方法有成套机具，机械化程度高，施工难度小，施工材料在贵州地区丰富，且有较大的经济效益。