大型储罐地基处理技术

大型储罐地基处理技术汇报材料,中国石化工程建设公司2011年11月,中国石化工程建设公司2011年11月,黄左坚,2,目录,1、概述2、土的组成及工程分类3、岩土工程勘察4、地基处理方案的选择5、储罐基础的纠偏方法6、地基处理技术存在的问题和发展趋势,3,1、概述,改革开放以来，随着我国经济快速发展，我国能源消费也快速增长。目前我国能源消费已居世界前列，且我国的石油对外依存度已经超过55%，能源供应将面临巨大压力。鉴于能源供应不足可能成为中国崛起的最大障碍之一，能源安全在中国大战略中的地位悄然上升，并越来越成为我国战略考虑的重心之一。因此，近年来我国大力兴建国家战略石油储备库和商业石油储备库。,大型储油库的现状和近期规划,4,在各储备库的建设项目中，原油储罐的容积基本上是以10万立方米、15万立方米的罐型为主。储备油库的建设基本上又在交通便利的沿海、沿江地带，这些场地以软弱地基为主。而大型储罐的特点是直径大、荷载重，对地基承载力和不均匀沉降的要求较为严格，若对软弱地基不进行地基处理将无法满足储罐的要求。因此，应根据储罐的特殊性，针对不同场地地基采用合理的地基处理方法，既能满足储罐安全运行的要求，又能尽可能地节约投资。,1、概述,5,1、概述,目前应用在大型储罐基础的地基处理方法主要有：充水预压加固法、振冲碎石桩法、沉管挤密碎石桩法、强夯加固法、强夯置换法、CFG桩法、水泥搅拌桩法及桩筏基础等；其它还有：砂井预压排水固结法、爆扩挤密加固法、预堆土反压加固法、土工布加固法、柱锤冲扩桩法等。在这些方法中，充水预压加固法是最经济、最方便的方法，也是目前应用较为广泛的一种。大家知道，任何地基处理方法都有其适用范围，它与土的自然属性有关。认识土的成因及其力学特性是选取地基处理方法的主要依据。,6,2、土的组成及工程分类,2.1土的形成,土地球表面的岩石在大气中经受长期的风化作用，形成形状不同、大小不一的颗粒，这些颗粒经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。风化作用主要有物理风化、化学风化和生物风化。,7,物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度、湿度的变化，不均匀的膨胀与收缩破碎，或运动过程中因碰撞和摩擦破碎。只改变颗粒的大小和形状，不改变矿物颗粒的成分称为物理风化。只经过物理风化形成的土是无粘性土，一般也称为原生矿物。化学风化：母岩表面破碎的颗粒受环境因素的作用而产生一系列的化学变化，改变了原来矿物的化学成分，形成新的矿物次生矿物。经化学风化形成的土为细颗粒土，具有粘结力，最主要成分是粘土颗粒以及大量的可溶性盐类。生物风化：有植物、动物和人类活动对岩体的破坏称生物风化。其矿物成分没有发生变化。,2、土的组成及工程分类,2.1土的形成,8,土是由固体、液体、气体三部分组成的三相体系。固体部分为土粒，有矿物颗粒或有机质组成，构成土的骨架；骨架间有许多孔隙，可为水和气体所填充。土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。土的三相组成比例并不是恒定不变的，它随着环境的变化而变化。土的三相组成比例不同，土的状态和工程性质也随之各异。例如：固体气体（液体0）为干土。此时黏土呈坚硬状态，砂土呈松散状态；固体气体液体为湿土，是一种非饱和土。此时黏土多为可塑状态；固体液体（气体0）为饱和土。此时粉细砂或粉土遇强烈地震可能产生液化，而使工程遭受破坏；黏土地基受建筑荷载作用发生沉降需十几年、几十年才能稳定。,2、土的组成及工程分类,2.2土的组成,9,颗粒的大小通常用粒径来表示。土粒粒径变化时，土的性质也相应地发生变化。工程上将各种不同的土粒按粒径范围的大小分组，即某一级粒径的变化范围，称为粒组。土的各粒组的相对含量就称为颗粒级配。粒组的划分：2006020.0750.005mm漂石卵石砾石砂粒粉粒粘粒,2、土的组成及工程分类,2.2土的组成,2.2.1土的固体颗粒,10,2、土的组成及工程分类,2.2土的组成,2.2.2土中的水和气,1）土中水土中水主要可以分成结合水（强结合水、弱结合水）和自由水（重力水、毛细水）两大类。2）土中的气体土中的气体是指存在于土孔隙中未被水占据的部分。存在型式有两种：与大气相通、不封闭，对土的性质影响不大，称为自由气体；封闭在土的孔隙中与大气隔绝、封闭气体、不易溢出，增大了土体的弹性和压缩性，减少了透水性，称为封闭气泡。,11,土的结构指土颗粒之间相互排列及其连结关系的综合特征。它在某种程度上反映了土的成分和土的形成条件，因而它对土的特性有重要的影响。,2、土的组成及工程分类,2.3土中的结构和构造,土的构造指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。,12,2、土的组成及工程分类,2.4地基土（岩）的分类,13,特殊土：软土、人工填土、湿陷性土（黄土）、红粘土、膨胀土、风化岩和残积土、冻土、混合土、盐渍土。,2、土的组成及工程分类,2.4地基土（岩）的分类,软土指沿海的滨海相、三角洲相、平原、山区的沼泽相等主要由细粒土组成的孔隙比大（1）天然含水量高（接近或大于WL）压缩性高和强度低的土层。,人工填土由人类活动而堆填的土,14,2、土的组成及工程分类,2.5土的压实机理,2.5.1土的压实原理土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性。土料压实的实质是将水包裹的土料挤压填充到土粒的空隙里，排走空气占有的空间，使土料的孔隙率减少，密实度提高。,15,2.5.2影响压实效果的因素影响压实效果的因素很多，但最重要的是含水量、压实功能和土的性质。,2、土的组成及工程分类,2.5土的压实机理,土的性质在同一压实功能作用下，含粗粒越多的土，其最大干容重越大，而最佳含水量越小。颗粒级配越均匀就越容易压实。对于粘性土，压实效果与其中的黏土矿物成分含量有关。砂性土：干砂在压力与震动下，容易密实；稍湿的砂土，因有毛细压力作用使砂土互相紧靠，阻止颗粒移动，压实效果不好；饱和砂土，毛细压力消失，压实效果好。,16,2、土的组成及工程分类,2.5土的压实机理,2.5.2影响压实效果的因素,含水量当含水量较小时，水处于强结合水状态，土粒之间摩擦力、粘结力都很大，土粒的相对移动有困难，因而不易被压实。当含水量增加时，水膜变厚，土块变软，摩擦力和粘结力也减弱。土粒之间彼此容易移动，土的压实干密度增大，至最优含水量时，干密度达到最大值，压实效果最佳。压实功能的影响碾压的压实功能与碾压机具的重量、接触面积、碾压遍数以及土层的厚度等有关；夯击的击实功能与夯锤的重量、落高、夯击次数以及被夯击土的厚度有关。,17,2、土的组成及工程分类,2.5土的压实机理,2.5.2压实标准的确定与控制,压实填土的以压实系数c控制，并根据不同的结构类型和压实填土所在的部位按现行国标建筑地基基础设计规范GB500072002表6.3.4的数值确定。（见附件）,18,3.1勘察目的和勘察阶段的划分,3、岩土工程勘察,3.1.1勘察目的1）判明罐区场地区域内有无影响工程稳定性的不良地质现象。如判明全新活动断裂、地裂缝、岩溶、滑坡和高陡边坡的稳定性；查明有无古河道、暗槽、暗塘、人工洞穴或其他地下人工设施；在地震区还应判明有无液化土层。2）查明罐区场地地层的构造、均匀性，尤其应查明软弱土层和坚硬土层的分布，以及各岩土的物理力学性质。3）查明场地地下水类型、埋藏情况、渗透性、腐蚀性及地下水位的变化幅度。,19,3.1.2勘察阶段的划分勘察阶段一般与设计阶段相适应，分为初步勘察和详细勘察。初勘是为满足基础工程设计阶段的需要，对建筑地区或场地的稳定性、地基的稳定性和主要岩土类型的分布作出评价，为确定工程的总体布置，进行主要建筑物地基、基础方案比较及不良地质现象的防治方案提供工程地质和岩土技术资料。,3、岩土工程勘察,3.1勘察目的和勘察阶段的划分,20,3、岩土工程勘察,3.1勘察目的和勘察阶段的划分,3.1.2勘察阶段的划分详勘是为满足详细工程设计阶段的需要，对场地地基岩土作出详细的工程地质和岩土技术分析评价，为详细工程设计和施工提供措施、方案建议和具体的设计基准、参数等资料。,21,3、岩土工程勘察,3.2岩土工程勘察等级,甲级：在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级；乙级：除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目；丙级：工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。大型储罐建筑场地岩土工程勘察等级一般按甲级考虑。当大型储罐建筑场地在岩质地基上，并场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。,22,3、岩土工程勘察,3.2勘察要求,1）大型储罐的中心及边缘宜布置勘探点，勘探点数量应根据储罐的型式、容积、地基复杂程度等确定，其中控制性勘探点的数量宜取勘探点总数的1/51/3。2）勘探孔的深度应符合下列要求：一般性勘探孔深度可根据地基情况和储罐的容积确定，或到基岩顶面；控制性勘探孔深度，土质地基应按一般性勘探孔的深度加10m；岩质地基应按一般性勘探孔的深度加5m，并宜进入中风化基岩不小于1m。3）岩土工程勘察报告应包括内容（见国标钢制储罐地基基础设计规范GB50473-2008第3.1.4条）,23,地基土要有足够的强度，经充水预压后的地基土的承载力应不小于储罐的基底压力250kPa270kPa。地基沉降计算深度的要求，由于油罐的直径大，地基变形的计算深度亦大。地基沉降应满足罐底变形要求，油罐储油后罐中心沉降大于罐底边缘。因此，罐底中心与边缘沉降差必须控制在罐底结构允许变形的范围内，防止造成结构破坏。储罐设备要求圆锥面的坡度不能少于8。,4、地基处理方案的选择,4.1储油罐对地基基础的承载力和变形的要求,24,油罐对沉降要求，油罐与其它构筑物相比，可允许地基比较大的沉降。当地基有较大的沉降时可预先抬高基础，通过充水预压达到设计标高；但油罐建成投入使用后，不能有过大的沉降，防止与管线系统连结产生破坏。不均匀沉降要求，油罐对不均匀沉降要求较严格。储罐设备要求沿罐壁圆周方向任意10m弧长内的沉降差应不大于25。平面倾斜（任意直径方向）的沉降差允许值为0.00350.003Dt（Dt为储罐壁底圈内直径）。,4、地基处理方案的选择,4.1储油罐对地基基础的承载力和变形的要求,25,4、地基处理方案的选择,4.2常用地基处理方法,4.2.1.1振冲碎石桩复合地基的特点振冲碎石桩是指利用振冲器成孔和制桩的桩。振冲器的功能一是通过振冲器产生的水平振动力作用在周围土体上；二是从振冲器端部及侧面进行射水。振动力是加固地基的主要因素；射水协助振动力在土中钻进成孔，并于成孔后实现清孔及护壁等。振冲碎石桩对不同性质的土层具有置换、挤密合振动密实等作用。对粘性土主要起到置换作用，对中细砂和粉土除置换作用外还有振实挤密作用。在以上各种土中施工都要在振冲孔内加填碎石（或卵石等）回填料，制成密实的振冲桩，而桩间土则受到不同程度的挤密和振实。桩与桩间土构成复合地基，使地基承载力提高，变形减少，并可消除土层的液化。,4.2.1振冲碎石桩复合地基,26,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.1振冲碎石桩复合地基,4.2.1.2振冲碎石桩复合地基的适用性碎石桩的加固原理一是振动挤密、置换，桩体与原地基土一起构成复合地基，提高承载力，减小地基变形，消除地基液化；二是通过振动使饱和砂土液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小，桩体加快了孔隙水的消散，加速地基土的固结。振冲碎石桩适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。对大型储罐采用振冲碎石桩处理时，在正式施工前应通过现场试验确定其处理效果。,27,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.1振冲碎石桩复合地基,4.2.1.3振冲碎石桩复合地基的设计1)振冲碎石桩的处理范围宜在储罐基础外围扩大12排桩；当要求处理地基液化时，宜在储罐基础外围扩大3排桩或液化土层深度的一半。2)储罐基础振冲碎石桩的布置，宜采用变径桩（根据土层），环状变桩距布桩（内密外疏）。3)振冲碎石桩桩顶和储罐基础之间宜铺设一层300500mm厚的碎石垫层。4)桩体材料可采用含泥量不大于5%的碎石、卵石、矿渣或其他性能稳定的硬质材料，不宜使用风化易碎的石料。5)振冲碎石桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。,28,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.1振冲碎石桩复合地基,4.2.1.4振冲碎石桩的施工1)振冲碎石桩的施工可根据储罐的设计荷载、原土强度的高低、设计桩长等条件选用不同功率的振冲器。施工前应在现场进行试验，以确定水压、振密电流和留振时间等各种施工参数。2)施工现场应事先设置泥水排放系统，或组织好运浆车辆将泥浆运至预先安排好的存放地点，应尽可能设置沉淀池重复使用上部清水。3)桩体施工完毕后应将顶部预留的松散桩体挖除，如无预留应将松散桩头压实，随后铺设并压实垫层。,29,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.1振冲碎石桩复合地基,4.2.1.5振冲碎石桩的质量检验1)检查振冲碎石桩施工的各项施工记录。如有遗漏或不符合规定要求的桩或振冲点，应补做或采用有效的补救措施。2)振冲碎石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间后方可进行质量检验。对粉质粘土地基间隔时间可取2128d，对粉土地基可取1421d。3)振冲碎石桩施工质量检验可采用单桩载荷试验，检验数量为桩数的0.5%，且不少于3根。对碎石桩体检验可用重型动力触探进行随机检验。对桩间土的检验可在处理深度内用标准贯入、静力触探等进行检验。4)振冲碎石桩处理后的地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。,30,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.1振冲碎石桩复合地基,4.2.1.6需注意的问题随着环境保护意识的提高，对于泥浆的排放要求越来越严，有场地的对场地有占用，无场地的需要外运，无形中提高了碎石桩的成本。随着大功率振冲器的使用，桩体的密实度大大提高，对桩体的通长检测成了一个大问题，一般的重动力触探已经无法满足要求，需要新的方法来完成检测工作。,31,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,4.2.2.1CFG桩复合地基的特点CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。CFG桩系高粘结强度桩，需在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。CFG桩与素混凝土桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，而在受力和变形特性方面没有什么区别。CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点。另外CFG桩复合地基可全桩长发挥桩的侧阻力，桩、土各承担的荷载的百分比可在40%75%之间变化，使复合地基的承载力提高幅度有一定的可调性。,32,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,4.2.2.2CFG桩复合地基的适用性CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。CFG桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层并应进行地基变形验算。,33,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,4.2.2.3CFG桩的设计1)CFG桩可只在储罐基础范围内布置，桩径宜取0.5m0.6m。2)桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取35倍桩径。3)桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。4)CFG桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。5)地基处理后的变形计算应按现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）的有关规定执行。,34,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,4.2.2.4CFG桩复合地基的施工1)CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）的施工，应根据现场条件选用长螺旋钻孔、振动沉管等施工工艺。2)清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。3)褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。4)施工垂直度偏差不应大于1%；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径。,35,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,4.2.2.5CFG桩的质量检验1)施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。2)CFG桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。3)CFG桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.51%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。4)应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。,36,4.2.2.6CFG桩工法需注意的一些问题本工法是要发挥桩与土的共同工作，要求桩体的强度不要太强，取C8或C10砼，但低标号的砼的和易性和成桩质量均较差，现场均要提高砼的标号，这样对桩土共同作用产生不利影响。由于大面积地基处理，桩数多、密度大，对桩与桩的挤土效应要加以考虑，可适当采用先引孔再施工的方法。由于成桩过程中会产生泥浆，随着环境保护意识的提高，对于泥浆排放要引起足够的重视。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.2CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基,37,4.2.3.1碎石桩+CFG桩复合地基的特点每一种地基处理方法均有其适用范围和局限性，采用地基处理方法的联合使用，既规避了地基处理方法的局限性，又尽可能的发挥了地基处理方法的优势。碎石桩+CFG桩复合地基的特点就是发挥各自的优势，不足的地方由另一种方法补充。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.3碎石桩+CFG桩复合地基,38,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.3碎石桩+CFG桩复合地基,4.2.3.2碎石桩+CFG桩复合地基的适用性分别适用于碎石桩与CFG桩的适用范围并可分别按各工法进行设计、施工、质量检验。对大型储罐采用碎石桩+CFG桩复合地基处理时，在正式施工前应通过现场试验确定其处理效果。需注意的是：两种工法的施工顺序和影响，由于该工法是在碎石桩的桩间土中插入CFG桩，若碎石桩之间的距离较近，可能跑浆，影响CFG桩的施工。,39,4.2.4.1强夯法和强夯置换法的特点强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节约劳力、试工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点。强夯法用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，一般均能取得较好的效果。对于软土地基，一般来说处理效果不显著。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,强夯置换法具有加固效果显著、试工期短、施工费用低等优点，一般效果良好。但由于设计、施工的不当，加固后墩体土下沉不等、出现较大的不均匀沉降情况，因此必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。,40,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.2强夯法和强夯置换法的适用性强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。,41,4.2.4.3强夯法和强夯置换法的设计1）强夯法的设计强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按规范表格预估（见国标钢制储罐地基处理技术规范（报批稿）表6.2.1）。夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000kNm时为50mm；当单击夯击能小于40006000kNm时为100mm；当单击夯击能大于6000kNm时为200mm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。必要时应采取措施避免出现吸锤、斜锤等现象。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,42,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.3强夯法和强夯置换法的设计1）强夯法的设计夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。夯击点平面部置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。强夯处理范围应大于储罐基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。,43,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.3强夯法和强夯置换法的设计2）强夯置换法的设计强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上。强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。强夯置换处理范围应大于储罐基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。,44,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.3强夯法和强夯置换法的设计2）强夯置换法的设计夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且同时满足下列条件：墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；累计夯沉量为设计墩长的1.52.0倍；最后两击的平均夯沉量不大于下列数值：当单击夯击能小于4000kNm时为50mm；当单击夯击能小于40006000kNm时为100mm；当单击夯击能大于6000kNm时为200mm；墩位布置宜采用等边三角形或正方形。,45,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.3强夯法和强夯置换法的设计2）强夯置换法的设计墩位布置宜采用等边三角形或正方形。墩间距应根据储罐荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时取夯锤直径的23倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于100mm。,46,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.4强夯法和强夯置换法的施工1）强夯锤质量可取1040t，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取2580kPa，对于细颗粒土锤底静接地压力值宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250300mm。强夯置换锤底静接地压力值可取100200kPa。2）施工机具宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专有设备。采用履带式起重机时，可在臂杠端部设置辅助门架，或采用其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。3）当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。,47,4.2.4.4强夯法和强夯置换法的施工4）施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。5）当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。6）施工过程中应有专人负责监测工作。7）施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,48,4.2.4.5强夯法和强夯置换法的质量检查1）检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。2）强夯处理后承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行。3）强夯处理后的承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。4）竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,49,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.4强夯法和强夯置换法,4.2.4.6强夯法和强夯置换法的应用在大连港务局油库20多台的10万m3的储罐地基，采用强夯法进行处理，取得良好的效果，并将单击夯击能从规范要求1000kN.m8000kN.m提高到现在的15000kN.m，使处理深度更深，处理效果更好。强夯置换法是采用大能级的重达几十吨的柱锤将石块夯穿软粘土，并使之形成块石墩，与软粘土形成相互作用的共同体以达到加固软土地基的目的。该工法在福建炼油厂库区工程中应用，在试验过程中效果不错，达到了设计的要求，但项目未开工。,50,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.5桩基,4.2.5.1桩基的特点桩基是由设置于岩土中的桩与桩顶连接的承台共同组成的基础。其特点是适用范围广、承载力大、变形小，但是工程费用较大。4.2.5.2桩基的适用性桩基适用范围广，尤其是在软弱地基上经常采用的桩基方案。基桩有预制方桩、灌注桩、预应力管桩等。按桩的竖向受力情况还可分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。,51,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.5桩基,4.2.5.3桩基的设计及构造要求桩的间距，对于储罐的桩基，一般在3.55倍桩身直径。桩底进入持力层的深度，宜为13倍桩身直径。桩位布置，在储罐范围内宜采用正方形布桩，储罐边缘宜布置一圈桩。桩基承台，在满足冰冻深度等因素外，尽量采用高桩承台，以减少基础重量。由于大型储罐基础的直径为80100m，厚度也在1m左右，对于大体积混凝土的施工，应采取有效措施防止承台因混凝土收缩、温度应力等产生裂缝。桩顶嵌入承台内的长度宜取100mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径的30倍（I级钢）或35倍（II级钢和III级钢）。在承台周围的回填中，应满足填土密实性的要求。,52,4、地基处理方案的选择4.2常用地基处理方法4.2.5桩基,4.2.5.4桩基的施工、检验及应用桩基的施工、检验应符合现行有关规范的相关要求。为防止群桩挤土效应而造成桩的破坏，采用引孔措施及相应的措施防范。预制方桩在镇海国家石油储备基地工程中52座10万m3采用。灌注桩在岙山国家石油储备基地工程采用。预应力管桩在白沙湾油库和天津地区的油库中采用。桩的打入方式和控制指标，最好采用相应的锤击贯入，以最后十击贯入度控制；尽量不要采用静压桩的方法，若采用静压法施工，除控制静压指标外，还需根据地质报告严格控制桩长。,53,4、地基处理方案的选择4.3地基方案的确定,在地基处理设计中应贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境。地基处理设计，必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境、材料情况与施工条件等因素，精心设计。需详细了解地质报告的内容、上部结构资料等；根据工程的要求和采用天然地基存在的主要问题，确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标。结合工程情况并了解当地地基处理经验和施工条件。,54,考虑上部结构、基础和地基的共同作用，并经过技术经济比较，选用处理地基或加强上部结构和处理地基相结合的方案，合理的选择地基处理的方法。对于大型储罐的地基处理，应对初步选出的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法。对已选定的地基处理方法，宜在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果等。如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。,4、地基处理方案的选择4.3地基方案的确定,55,5、储罐基础的纠偏方法,地基变形特征包括基础沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等，其中最基本的是基础沉降量，是由瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降等三部分组成。在软弱地基上建造大型储罐，即使对地基进行了处理，但储罐基础都有可能因某些因素在充水试压或正常使用过程中出现差异沉降，对储罐产生不同程度的倾斜，严重时将影响储罐的正常使用。,56,5、储罐基础的纠偏方法,5.1预压纠偏法预压纠偏法是采用钢锭或其它混凝土预制块做压重，在沉降少的一侧基础周边进行堆载预压，使基础倾斜得到局部的调正。该方法的优点就是设备简单，纠偏有一定的效果，但对较大的不均匀沉降，效果就受到一定的限制。,57,5、储罐基础的纠偏方法,5.2排水纠偏法排水纠偏法是在储罐基础沉降少的一侧开挖排水沟，用泵定时抽水，也可以采用钻孔设井点抽水，使该部分基础下的地基加速固结沉降，从而使基础各部位的沉降逐渐趋于平衡，达到基础纠偏的目的。但该法同预压纠偏法相同，对少量的沉降差纠偏有效，对较大的不均匀沉降纠偏不能完全达到目的。,58,5.3挖沟纠偏法挖沟纠偏法是利用储罐基础刚度较好的特点，根据土力学原理，在储罐基础沉降较小的一侧，沿环形基础外侧挖一定深度和宽度的沟，使基底土体侧向挤出，使沉降小的部位加大沉降，达到纠偏的目的。该法对不均匀沉降沉降不大的中小型储罐基础纠偏效果较为明显，对于大型储罐和不均匀沉降较大的基础，纠偏效果就不明显。,5、储罐基础的纠偏方法,59,5.4顶升调正纠偏法顶升调正纠偏法是用数十台千斤顶将储罐整体逐步顶起，然后用空气压缩机将砂吹入储罐基础底面。当偏沉较大时，也可分多次顶升调正，直至垫平储罐地板，调整好基础的不均匀沉降为止。该法设备简单、施工周期短、调正纠偏的幅度大，也较为经济。,5、储罐基础的纠偏方法,60,5.5压力注浆纠偏法压力注浆纠偏法是在储罐基础沉降较大的一侧，沿环形基础外侧通过钻孔向土中压入稠度较高的悬浮浆液，随着土体的压密和浆液的渗入，在压浆点周围形成球形或圆柱形浆泡，在注浆压力作用下，通过对地