风化岩地基承载力确定QC成果

1、风化岩地基承载力确定QC小组成果汇报山东LNG项目储罐区中交第二航务工程勘察设计院有限公司工程概况山东液化天然气(LNG)项目位于青岛胶南市泊里镇董家口嘴，琅琊湾西南角。本工程分两大部分：码头工程部分、接收站部分。码头主要为可以停靠8-27万m3LNG船专用泊位 。接收站拟建6台16万m3的储罐，储罐直径达80米。 小组概况小 组 名 称山东LNG项目储罐区风化岩地基承载力确定QC小组活 动 时 间2011.52011.10课题类型攻关型小 组 成 员 概 况姓 名年龄学 历专业职称组内分工徐绪程28本科工程师组长-制定计划、组织活动、记录及成果总结刘星50本科高级工程师技术顾问赵小波27本科

2、助理工程师组员-实施策划蒿德杰 38高中三级工 负责外业措施的实施 赵子坤 43高中二级工负责外业活动的记录 小组成员平均接受QC培训达到48小时勘察手段和方法丰富、合理，勘察成果分析有理有据，以便我们得出科学、正确的结论与建议。为公司树立勘察精品，提高社会效应和市场竞争力。要求对储罐进行详细的岩土工程勘察，采用钻孔及原位测试等勘察手段，分析、评价场地的岩土工程条件 。储罐区的基础型式采用常规的桩基是安全可靠的，但造价高、工期长；若经勘察论证可采用筏板基础，则造价低、工期短，效益非常可观。公司发展要求选定课题山东LNG项目储罐区风化岩地基承载力确定本工程特点合同要求选题理由 现状调查1.花岗岩

3、风化带划分目前基岩风化带的划分基本上都是首先根据未风化岩石饱和抗压强度划分为硬质岩石与软质岩石，然后按照港口岩土工程勘察规范（JTS133-1-2010）附录A、附录C中的特征描述，即颜色、矿物成分变异情况和原岩结构、裂隙发育程度、粒间连结状况以及强度等进行划分，共分为未风化、微风化、中风化、强风化、全风化、残积土6个等级。对强、全风化岩及残积土的划分采用标贯击数N值作为量化依据，以N50击划分为强风化岩，50击N30击划分为全风化岩，N30击划分为残积土 现状调查如本山东LNG项目勘察中，强风层中存在差异较大的砂砾状、碎块状和风化球三种状态，其承载力和开挖方法相差很大，关系到基础埋置深度和采

4、用什么开挖手段，应区分开来；中风化层中裂隙发育程度不一，岩体块状大小不一，对于需要开挖并获得一定规格的石料而言，应根据石料规格细分，以估算成材率，区分开来可节省工程造价。碎块状强风化岩砂砾状强风化岩较破碎中风化岩较完整中风化岩 现状调查 上表给出风化岩承载力范围值幅度较大，具体到某个项目需要提出合理的、相对确定的承载力，就需要采用多段勘察手段，从多方面分析，查阅更多资料，采用类比及借鉴其他工程实践经验综合提出。2.地基承载力的确定通常是根据风化带的划分，查阅相关规范给出范围值。如港口工程地质勘察规范附录C表C.0.2。 风化程度 岩石类别全风化强风化中风化微风化硬质岩石200500500100

5、01000250025004000软质岩石/200500500100010001500 现状调查目前常用的勘察方法为：采用工程钻机，泥浆护壁，回旋钻进，全断面取芯；并进行标准贯入试验，采取岩样进行抗压试验。3.勘察方法现状泥浆护壁回旋钻进标贯器标贯试验 现状调查钻探采用泥浆护壁，而全风化、强风化岩遇水易软化，强度降低，致使标贯数据降低，影响风化带的划分。钻探时采取率不高，不便于编录人员辨识，或状态失真。人员操作不规范的影响。地勘报告中所提出的风化岩承载力通常是范围值，幅度较大，设计使用起来不方便，设计方案不好确定。4.勘察质量现状 设定目标通过QC活动，论证在场地开挖到设计标高后，对于裸露的风

6、化岩，尤其是全风化岩的地基承载力能否达到设计要求值300Kpa。如可达到，则可进行基础优化设计，采用筏板基础；而筏板基础比桩基可缩短工期约50天，且可减少约15%的挖方量。我们将此作为本次活动目标。 目标可行性分 析领导支持：本工程是我公司勘察重点工程，公司各级领导都极为重视和支持，多次赴现场检查指导工作，并关系到我公司后续的总包施工事宜。组织保障：事业部领导多次亲赴现场长驻，事业部副总工任项目经理，可以集中技术力量组织实施。成员素质：本QC小组成员参与过许多类似重大勘察项目，有QC 活动经验。技术保障：本项目配备专业技术人员，专业知识过硬，经验较丰富，技术水平有保证。物力保障：仪器设备性能完

7、善 ，公司对勘察投入有保障。原因分析施工方法影响岩芯采取率不高泥浆护壁，水软化影响原位测试承载力定值难以确定风化带划分原则笼统，针对性不强原因分析关联图 风化岩地基承载力确定钻进回次进尺过多钻进转速过快按标贯击数分类，幅度大同一风化程度，状态及强度差异大地下水以上地层不能受水浸泡钻探不能采用泥浆护壁参照规范、手册提出范围值承载力范围值影响基础方案选择勘察手段单一一般仅采用钻探结合标贯要因确认表序号末端因素论 证 分 析是否要因1钻进回次进尺过多回次钻进进尺长，易造成岩芯失真，采取率下降，应控制回次进尺，尽量多回次少进尺否2钻进转速过快钻进转速快，易导致钻具跳动，岩芯采取率降低，也不便于钻探过程

8、的描述；应控制转速，确保平稳钻进否3钻探不能采用泥浆护壁对于重要部位，建议采用干钻进的方法或套管跟进否4地下水以上地层不能受水浸泡水循环可导致风化岩的软化，影响强度的判别，可采用干钻来避免否5按标贯击数分类，幅度大强风化岩标贯击数50击，没有上限规定，可结合岩芯状态细分否6同一风化程度，状态及强度差异大宜根据现场状态鉴别，结合标贯细分：砂土、砂砾、碎石、碎块等否7勘察手段单一一般仅采用钻探结合标贯勘察，勘察力度、深度不够。应丰富勘察手段，采用多种有效的方法，综合评价。是8承载力定值难以确定没有精确值的经验，缺乏计算公式。可通过岩土类比，大型原位测试（如静载试验）等方法综合确定。是9承载力范围值

9、，影响基础方案选择承载力如提出范围值，会导致基础方案的难以抉择，取小值可能需要地基处理或采用深基础，取大值则可采用天然浅基础。以上8个因素解决后即可选择最经济合理的基础方案否从上表论证分析确认影响风化岩地基承载力确定的主要原因是:勘察手段单一；承载力定值难以确定。 制定对策要因对策表序号要因对策WHAT目标WHY措施HOW执行人WHO完成时间WHEN工作地点WHERE1勘察手段单一丰富勘察手段，增加波速测试、颗分及现场静载准确划分风化带，为地基承载力的确定提供依据除采用钻探外，增加了波速测试；同时建议施工时做静载赵小波2011.9工地现场2承载力定值难以确定 对土的性状有充分了解的基础，进行岩

10、土类比分析，做静载试验验证提出的准确的承载力，论证全风化岩承载力是否可到300KPa查阅相关资料，请教经验丰富的技术人员，通过工程类比，提出做静载验证等综合方法徐绪程2011.10室内对策实施1.确保钻探质量 为了提高全风化、强风化的采取率，严格控制钻探每回次进尺，控制每回次进尺长度不应大于1米；且钻机转速不宜太快，采用中速钻进。为了保证孔底岩土不软化，在20米深度内采用干钻的方式进行，以确保原位测试的准确性。针对要因1勘察手段单一2.制定风化岩的划分原则及判定方法： 首先定量按标贯击数作为依据，以N50击划分为强风化岩，50击N30击划分为全风化岩，N30击划分为残积土；然后按岩石特征和岩芯

11、状态将强风化分为砂砾状、碎块状两类；将中风化按完整性以块径40cm为界限，分为破碎和较完整。针对要因1勘察手段单一3. 丰富勘察手段 为综合判定风化带及岩体完整性，我们在储罐区选取了部分钻孔进行波速测试，并选取相应深度有代表性的岩块做声波测试，计算岩体完整性系数。针对要因1勘察手段单一1.参照规范，取得范围值针对要因2承载力定值难以确定 风化类别 岩石类别全风化强风化中风化微风化硬质岩石20050050010001000250025004000软质岩石/2005005001000100015002.进行岩土类比 为了能进行岩土类比，我们选取有代表性的全风化及强风化岩做颗粒分析试验，与砂土或碎石

12、土进行类比，结合经验提出承载力。地层编号岩土名称岩土类比标准贯入承载力特征值压缩模量（200250KPa）N击fak(kPa)Es(MPa)全风化花岗岩中砂（密实）3535010-1强风化花岗岩(砂砾状)角砾（极密实）9150060022.5-2强风化花岗岩 (碎块状)介于强风化及中风化/100025针对要因2承载力定值难以确定 通过以上对策的实施，我得出如下结论： 全风化花岗岩，-1强风化花岗岩(砂砾状)承载力特征值均大于300KPa，压缩模量大于10MPa；这两层土满足设计筏板基础对承载力和沉降的要求；所以我们推荐在开挖至场地标高后，可选用筏板基础以开挖面的和-1层作为基础持力层。结论效果

13、检查及效益分析1、效果检查 2011年6月本工程储罐场地开挖至设计标高，部分全风化及砂砾状强风化岩表层扰动后，又浸水、受工程车碾压，软化严重，甚至泥化，感官上疑为一般性土，强度不高，受到设计及业主专家的质疑，普遍认为需要超挖至坚硬层或需要采取一定的工程措施。因感官上觉得承载力不够，又因储罐位置移动，在我方建议下，设计部门提出了补勘验证及做浅层平板载荷试验论证。a、补勘 施工勘察在3号罐区增布了9个钻孔，对前期地质剖面予以加密，经勘察与我方原有钻孔揭示的风化带变化趋势一致，验证了我方对风化带判定是正确的，地质资料是准确的、可靠的。 b、浅层平板载荷试验在2号储罐开挖基槽内选取具有代表性的最软弱地

14、段-已呈全风化状的花岗闪长岩地段，进行了两点静载试验；试验得出全风化岩承载力特征值分别为320和335KPa。由于场地开挖后，遇雨季，遭受雨水浸泡，加之有一定的人为扰动影响，承载力有所降低；但也与我们在原位未经软化勘察提出的全风化岩承载力特征值为350kPa极为接近。 c、筏板基础可行经过QC小组活动取得的成果，我们论证了筏板基础可行，目前该方案已实施完毕。2、效益分析经过此次QC小组的实施，圆满地完成了我们制定的目标，大幅提高了风化岩地基承载力的合理性。同时，新的成果具有如下的效益：缩短了工期：若采用桩基，每个储罐需要约560根桩，投入10台桩基钻机，每台次3天完成一根桩，需要112天完成。现在采用筏板基础，实际工期只用了56天。节省工期56天，比本次QC目标值50天高了6天。减少了工程量：原设计需要对全风化岩进行清除，预计挖方量为37800立方米；现在实际挖方量为30900立方米，且不需要清除场地标高以下的全风化岩，节省工程量18.3%，比QC目标值15%高了3.3%。另外原方案超挖部分需要重新回填至场地设计标高，进行地基处