填海造地区域大型球罐的地基处理探讨

填海造地区域中的大型球罐的地基处理探讨

中国石油集团工程设计有限公司大连分公司汪丰光

【摘要】填海造地区域建设大型液化气球形储罐的地基处理的成功，是保障大型液化气球形储罐的安全运行的关键因素之一。

【关键词】填海造地大型球罐地基处理

“国家九五和十五规划”期间，中石油大连石化公司为保障将炼油能力由“500万吨/年提高到2000万吨/年”的工程用地需求，大面积填海造地；该公司建设的大型液化气球型储罐的建设场地位于填海深度较大的填海造地区域。

本文针对大型液化气球形储罐的地基处理的几个问题进行探讨：

一. 填海造地时应关注的问题

本工程的填海造地的建设地点的原始地形地貌较复杂，场地的地质为典型的科斯特地貌，场地的一侧为原有海中小岛，因此造成整个场地的填海深度由1m～17m，场地的填海深度的均匀度差距非常大。

本工程填海造地时，由于当时的施工管理程序和管理水平限制，填海材料成分复杂，开山石料、建筑垃圾、各种废土杂乱无序的填入海中，造成工程后续工作难度加大和海中新的淤泥产生。

根据国家环保部门的工程环保批文要求，本工程填海工程由先填海后筑堤方式改为先筑堤后填海方式；由此也造成海底淤泥的无序流动，成为后续工程的隐患。

因此，填海造地时应关注的要点：

1. 填海造地材料成分的级配要做好；填料时先大料后小料的填料顺序不颠倒；杂物杂

料严格控制不许填入。

2. 海中建围堤后，先处理污泥，再填海造地。

二．建设场地的地基处理：

（一）强夯法的试夯须解决问题

本工程的地基处理采用了强夯法，根据规范要求，在强夯前应进行试夯。为此，委托了辽宁地质勘探设计院地质所承担现场强夯试验。

通过现场处理试验，须解决以下三个问题：

1.探讨采用中等能量级3000kN.m的夯击能否达到有效影响深度，并验证强夯处理

后的地基容许承载力能否达到200kPa，沉降量小于10cm及不均匀沉降的要求。

2.提出工程用各种强夯设计参数。

3.在已建海堤附近强夯，探讨强夯对海堤安全有无影响。

（二）强夯法试夯状况和结论

1. 试验概况：

试验区位于建设场地的东侧，宽度20m，长度80m，其东边缘离海岸约30m。

试验内容为单点夯击，不同能量和不同夯击数的比较，如有效影响深度、地基土

的水平、强夯周围地表变形以及地基土的容许承载力、沉降量和变形模量等。

试验项目包括夯坑变形测试、地面变形测试、水平位移测试和静荷载试验等。

试验区平面布置和各测试点位置见图1。

各试验区每遍夯完后均以推土机推平，当最后一遍夯完后对地基表面疏松部分，

各区均已低能量（锤重15吨，落距5m）夯拍平。各区夯后土体下沉量均较大，

这即证明夯前的地基是非常疏松的，也表明三组试验区的加固效果是好的。

2. 在大块抛石填海中测试强夯后的有效影响深度：

有效影响深度问题，国内外工程界对计算方法争议较大，目前国内工程中常采用梅纳公式（I.enead）即h =MxH估算。但实践证明梅纳公式计算结果偏大，因此常通过工程

实测来确定，并引入有效系数K值。在一般土体中，通常采用标准贯入法、静力触探、旁压试验、轻便触探和地震仪测试弹性波等来确定有效影响深度。但这些方法对大块抛石填海地基适用度较差。据了解中国建筑科学院地基所引进等美国桑达科斯沉降仪测试效果较好。本工程因条件限制，采用了地震仪测试弹性波和钻探取样解决测试有效影响深度问题地震仪测试弹性波测试的有效系数K值约为0.35~0.40，有效系数K值之所以较小，是因为回填土中含有大的块石，夯击时有一部分能量消耗在破碎石块上。

3.在大块抛石填海地基中确定强夯后地基承载力：

大块抛石填海地基，很难取得土的代表性物理、力学指标，因此不能单用一般的查表法和计算法来确定容许承载力,还需结合现场载荷试验方法确定.在第1、第3试验区和第1试验区西侧未加固的抛石地基上,分别进行大型静荷载试验见图1,试验压板面积为9㎡（3mx3m）用废钢锭加载。在第1、第3试验区夯后地基上进行载荷试验（即1﹟和3﹟试点），最大加载4500kN（底板压力为500kpa），未加固地基上的载荷试验（即2”试点），最大加载2250kN（底板压力为250kpa）。从1﹟和3﹟试点情况看，P-S曲线几乎呈直线状，但出现明显的拐点；而2”试点的情况就完全不同，P-S曲线没有直线段。第1试验区强夯后地基承载力提高了3倍～5倍，第3试验区强夯后地基承载力提高了2.5倍～4.5倍，同时也可看出，当地基承受的荷重越大，加固效果则越显著。

当荷载P mas＝250kpa时，按1#试点其沉降量为11mm，按3#试点其沉降量为15.5mm。

4.强夯施工时对已建海堤的影响：

为检测强夯施工对海堤有无影响，在距强夯试验区边缘2m、5m、10m、18m、20m处分别埋设测斜管，见图1，采用SINCO测斜仪进行水平位移的测试，测试结果在离强夯试验区边缘2m处朝海堤方向，其最大水平位移值为3.3cm，5m处最大水平位移值为1.6cm，10m、18m、20m处，地基均未发生向海堤方向的水平位移。由此可见，强夯施工造成的地

基水平位移区范围很小，而且其位移值甚微，所以强夯施工对海堤并无影响。

5.强夯施工对夯坑周围地表的影响：

为确定强夯坑周围的地表变形，在夯坑周围埋设了地表变形点，当次数达到20次，夯坑周围地表没有出现隆起现象，而且周围地基普遍下降。说明随着夯击次数的增加，强夯产生的压缩变形是逐步增加的，同时由于冲击波的振动作用，会使碎石加密，这也再次证明其夯击效果是较好的。

6. 在强夯试验中，我们着重解决了下列几个问题：

（1）试验进行了单点夯击和分区不同遍数的试验。

在现场进行了两次单点夯击，结果见表1。

（2）确定强夯设计参数在现场按不同夯击遍数分为三个试验区,见图1,以比较不同强夯方法的加固效果, 各遍夯点位置均采用正方形布置,各试验区强夯设计参数如表2。

（三）大型液化气球罐区强夯加固地基的设计及施工要求

本工程液化气球罐区的强夯面积约为3000㎡，其中液化气8000m3球罐2座，2000m3球罐6座。8000 m3球罐的直径24.80m，球罐总高27.20m，罐体共有16个支柱，要求地基容许承载力200kpa地基允许最终变形值即沉降量不应大于100mm，倾斜值不应大于0.002；2000立方米球罐的直径15.70m，球罐总高18.20m，罐体共有10个支柱。液化气球罐区对地基的强度和变形要求严格。

根据地形情况，罐区填土深度1.0m~17m，由于填土较深并有淤泥层，根据强夯试验情况设计应采用分二层回填逐层强夯的方法；但由于当时施工程序和管理原因，回填一次完成。

强夯设计采用三遍夯击，设计参数见表3。

表3 强夯设计参数