滨海某化工储罐区地面沉降趋势分析

1、滨海某化工储罐区地面沉降趋势分析王禹翰李冬泉华北水利水电大学中国石油工程建设有限公司华北分公司摘要：在滨海区存在着大量由吹填土形成的建设用地，下部广泛分布有厚层的淤泥土 层，由于其形成时间短，具有欠固结特性，因此在上覆吹填土层的作用下会产 生明显的沉降，表现为地面持续的沉降。本文根据某化工储罐区地面沉降情况， 结合场地地层、建筑物基础形式等，分析地面沉降的产牛原因，并采用理论分析 方法预测后期可能的沉降量关键词：吹填土;淤泥层;欠i占i结;地面沉降;作者简介：王禹翰(1995-),男，本科，建筑学。1概述某石化产品储罐区工程项口位于连云港25万吨矿石接卸码头后方堆场区域东侧, 建设用地为滨海吹

2、填土场地。场地的吹填工程结束后进行了预压i古i结处理，并经 检测合格。在项目的建设过程中和建成后，场地的地面在不断下沉。见图1。根据沉降观测 数据，由2014年8月开始项目建设至2016年初，累计地面下沉200230mm,平 均沉降速率(9 10mm) /月，且未发现沉降有减缓的趋势。此项目的重要建筑物采用桩基，管廊等一般设施采用天然地基，由于地面沉降， 造成管线受拉变形而形成安全隐患。采用框架结构和桩基础的设备及办公用房， 也由于地面沉降，造成屋外台阶开裂和屋内地面的下沉变形，己影响到了房屋 和设备的使用。根据收集到的项口建设前期场地吹填土处理和检测资料、建设场地的岩土工程勘 察报告、项目建

3、设过程中和后期的地面沉降监测数据，对场地的沉降原因和沉降 趋势进行了分析。图1地面下沉和台阶开裂 下载原图2分析依据资料此次地面沉降趋势分析基于以下收集到的资料:某作业区液体化工罐区陆域 软基处理工程施工图设计说明：某作业区液体化工罐区陆域软基处理工程 检测（b区）加固效果监测（检测）报告：某石化产品储罐区工程岩土工 程勘察报告：某石化产品储罐区工程epc场区沉降监测成果报告：某 石化产品储罐区工程场区沉降监测成果报告3分析依据资料内容简介仃）某作业区液体化工罐区陆域软基处理工程施工图设计说明中，对场地的 真空预压法施工工艺做出如下规定：先在待处理区域铺设1层200g/m编织布与两层竹芭，然后

4、依次铺设1.加厚屮粗 砂垫层，待铺设完后，插打b型塑料排水板至-10m （淤泥底在-10ni以上处打设 至淤泥底），塑料排水板间距为1. 0m,正方形布置，插板完成半个月后，再依 次铺设滤管、1层200g/m编织布与3层密封膜，铺设完成后抽真空;抽真空有效 吋间为180do抽真空结束后冋填0.8m厚山皮土（规划道路区域冋填0.8m厚开 山混合石料，经振动碾压整平后至设计标高+63肌说明中要求加固深度范围内地基平均总应变固结度不小于80%,经处理后地基 残余沉降w30cm。（2）某作业区液体化工罐区陆域软基处理工程检测（b区）加固效果监测（检 测）报告中，将建设场地划分为b1、b2、b3、b4区

5、，监测（检测）时间为2012 年8月至2014年3月，实测地表沉降量及推算地基固结度情况，见表1。加固 前后十字板剪切试验对比见图24。检测（监测）报告认为，“卸荷时根据地表沉降推算的地基固结度均大于80%, 满足设计提出的卸载要求”。图2 b1区加固前后十字板剪切试验对比下载原图图3 b2区加固前后十字板剪切试验对比下载原图图4 b3区加固前后十字板剪切试验对比下载原图（3）某储罐区工程岩土工程勘察报告中，将勘探深度内地基土划分为6个工 程地质层，13个亚层，其中第1-1素填土层和第1-2冲（吹）填土层，即为场 地内预压处理的吹填土层和处理后的地表回填土层。其下部第3层淤泥层，为吹 填前的原

6、始淤泥层，其下为河海相的细砂层和黏性土层相间沉积。勘察报告中对 上部各地层的地质描述，见表2。主要物理力学指标建议值见表3、40表2场区上部各地层的地质描述 下载原表表3地基土主要物理指标设计参数下载原表表4地基土主要力学指标设计参数下载原表根据勘察报告中剖面图，在储罐区工程（一期）建设场地中由北向南，大致以 24剖面为界，第3淤泥层厚度存在逐渐加厚的趋势。在1剖面、24剖面段，第3 层淤泥底部标高为-1旷-22m （85高程系），平均厚度14m左右;在25剖面及以 南，第3层淤泥底部标高-25m27m,平均厚度18ni左右。北、南两部分典型地 层分布如剖面10 （图5）和剖面34 （图6）所

7、示。图6南部场区典型剖面下载原图（4）工程建设过程中，施工单位于2015年1月5 ft2015年10月12 h对建设 场地进行了地面沉降监测，监测结果见图7:可以看岀在9个月左右的监测期间，场地地面在一直沉降，最大沉降量101mm, 平均沉降速率9nmi/月。图7工程建设过程中观测点沉降曲线下载原图 工程建设完成后，2016年1月15日和2016年5月9日进行了两次地面沉 降观测见表5。由于观测是在场地内重新确定的点位，与前期的沉降观测点高程 不同，沉降数据不能连续分析，但仍能看出场地的地面沉降在继续发生，平均 沉降速率10mm/月。表5后期沉降监测数据下载原表4地面沉降原因分析根据调查，某石

8、化产品储罐区工程项目的储罐、重要设备、房屋基础等均采用桩 基础，地表重要建筑的荷载均通过桩传递至深部稳定地层中，不会引起地面的 大范围持续沉降。场区内的吹填地层，主要由粉细砂和淤泥质土组成，在建设前期进行了预压固 结处理，根据检测（监测）报告，处理深度内地层的固结度均达到了 80%以上， 因此可以认为第1-1素填土层和第1-2冲（吹）填土层也不会在后期仍出现持续 的大幅度固结沉降。场区内的吹填土层在进行预压处理时，要求塑料排水板插至-10m处，主要目的 是加速吹填土层的排水固结，从处理前后的十字板剪切试验也可以看出，加固 后-6m-9m以上的地层抗剪强度明显增大，也即吹填土层通过排水固结强度有

9、 了明显增大，而其下部的第3淤泥层未发生明显变化。场区内的第3淤泥层分布于吹填土之下，厚度达10m20m,含水量61%,塑性指 数25.2,液性指数1.23,孔隙比1.725,处于饱和流塑状态，在后期上覆吹填 土层的荷载作用下，会发生大幅度的固结沉降，同时由于该层淤泥黏性大，排 水条件差，具有沉降缓慢、历时时间长的特点，场地建设过程中和后期沉降监测 发现的地面持续下沉，也符合淤泥层的沉降特点，因此分析认为是造成建设场 地地面持续沉降的主要原因。淤泥层下部的细砂和黏性土层，在大面积吹填土层的荷载作用下，也会发生一 定的压缩沉降，但由于此类土层力学性质较好，压缩模量相对较高，因此其沉 降量相对较小

10、且主固结时间较短，不会造成场区建设后期长历时的沉降。因此综合以上分析，场区内在工程建设期和后期的长时期地面沉降，主要是第 3淤泥层在上覆大范围吹填土层的作用下，发生沉降固结造成的。5吹填土引起的下部地层沉降量估算5.1淤泥层下部地层沉降估算根据场地的勘察报告，将上部1-1素填土层和1-2吹填土层做为上覆荷载，按 建筑地基基础设计规范gb50007-2011中分层总和法，取勘察报告中10剖面和34剖面做为典型地层剖面，估算淤泥层下部地层的沉降量。为计算简便，计算深度按应力比法确定，即计算至原淤泥层顶面深度以下50m 处。10剖面处沉降估算步骤简述如下：(1) 上部吹填土层及回填土层总厚度10m,

11、 p二lookpa(2) 砂层累计厚度16m,综合压缩模量取25mpa(3) 粘性土层厚度20m,综合压缩模量取5. 5mpa(4) 由于场区属大面积堆载，不考虑应力扩散，按公式 计算(5) 根据土层压缩模量，砂土沉降系数取0.2,粘性土沉降系数取0.7(6) 经计算淤泥层以下地层的沉降量为267mm。34剖而处沉降估算步骤简述如下：仃)上部吹填土层及回填土层总厚度10m, p= lookpa(2) 砂层累计厚度3m,综合压缩模量取25mpa(3) 粘性土层厚度29m,综合压缩模量取5. 5mpa(4) 由于场区属大面积堆载，不考虑应力扩散，按公式 计算(5) 根据土层压缩模量，砂土沉降系数取

12、0. 2,粘性土沉降系数取0. 7(6) 经计算淤泥层以下地层的沉降量为371価。5. 2淤泥层沉降量估算假定上部吹填土基木完成固结，做为上覆荷载，下部第3淤泥层在荷载作用下 沉降固结，根据建筑地基处理技术规范jgj79-2012中式5.2. 12,估算淤泥 的最终沉降量。10剖面处淤泥沉降估算步骤简述如下：仃)上部吹填土层和回填土层总厚度10m(2) 淤泥层厚14m(3) 根据勘察报告，取淤泥层的自重应力对应孔隙比co=e10o=l. 487,自重应力 与附加应力之和对应的孔隙比e!=e2oo=l. 315(4) 沉降系数取1.2(5) 估算第3淤泥层的最终沉降量为1162mm34剖面处淤泥

13、沉降估算步骤简述如下：(1) 上部吹填土层和回填土层总厚度10m(2) 淤泥层厚18m 根据勘察报告，取淤泥层的自重应力对应孔隙比eo=e1oo=l. 487,自重应力 与附加应力之和对应的孔隙比色酣二1. 315(4) 沉降系数取1.2(5) 估算第3淤泥层的最终沉降量为1494mm即根据估算，下部淤泥土层的最终沉降量11001500伽6淤泥层后期沉降预测 在估算淤泥层最终沉降量的基础上，根据淤泥层的厚度、垂向渗透系数、固结排 水条件、堆载历时等参数，估算淤泥土层当前的平均固结度，进而推算其后期可 能的沉降量。6.1淤泥土层的平均固结度估算按建筑地基处理技术规范jgj79-2012,采用平均

14、度的普遍表达式：其中：计算参数按以下取值：按双面排水考虑，假定以2012年7月底完成吹填，淤泥层固结至今t=1575d;按 勘察报告k=l. 57x 10cm/s;e产1. 487;a=l. 61mpa;计算固结系数cv=2. 43 x 10cm/so按勘察报告10剖面处地层，淤泥平均固结度估算为85%按勘察报告34剖面处地层，淤泥平均固结度估算为70%6.2淤泥土层的后期沉降量估算根据估算的淤泥土层最终沉降量和口前的土层平均固结度，推算淤泥土层后期 最大剩余沉降量为174448価。7结语(1) 本次趋势分析中，由于未收集到建设场地吹填结束后，连续的地面沉降监 测数据，因此不能采用实测沉降曲线进行分析，仅采用理论公式和勘察报告屮 提供的地层参数进行估算，可能会和实际情况有较大出入。(2) 根据场地的勘察报告，建设场地内原有淤泥层厚度很大，北部处淤泥层底 标高普遍在-18m以下，向南更加逐步变深，最深