预增湿高能级强夯处理大型储罐地基试验研究
（中国石油兰州石业会明，甘育兰州730060） 满使英，王乐福，袁致明，王安瓣
陷量，结合实际工程，通过董工试验研充得出：预增握后采取高能级强弃能有效改善场地土的各项参数，消能场地土湿能量和援高承裁力作用显著，但结合大型储罐基磁对地基不均匀沉降十分敏感的特殊性，其处理教果以及对土体的改善程度是有服的.
[关调]地器：提陷性黄土：试验：预增提：高能级强存
[中国分类号]TU472.1 [文献标识码]A
[文翠增号]1002-8498(2012)08-0077-403
Experimental Research on Foundation Treatment by Prewetting & High-energy Dynamic Consolidation for Large Storage Tanks
( Lanuheu Peroleum and Chemical Ca. CNPC Leuteu Genu 730060 Chkisr) Man Junying Wang Lefu Yuan Zhiming. Wang Anlin
Abstract :lt is required to eliminate sedimentation totally in valid depth when large stornge tanks is set upon collapeed loese with coeplicated geological conditions. Based on actual project the construetiemexperimental reseerch shous thst the prewetting & high-energy dynamic consolidation of collapsed loesscan effectively improve tbe soil paramesers and increase the bearing capacity ef soil significantly. However because the large storage tanks very sensitive to the uneren sedimentation of foundation itseffects and tbe improwemeat of the soil is limited.
Key words;foundation; cellspsed loese; experiment; peewetling: high-enengy dynamic consolidation
项目建设前期，30座储罐地基处理形式确定采用天然地基，4座采用桩基天然地基，1座采用预增湿高能级强夯.项目评审过程中，根需专家审查意见修改为：7座采用强夯刚的现凝土桩基、 6座采用强秀灰土桥密核复合地基，3座来用天然地基，14座采用预增湿高能级强务.
1工程概况
兰州市水登县泰川镇六壤子村东侧2.5km处.场地为山丘，地貌上表面为石质山地与黄土丘陵交错分布，场地地质情况复杂，黄土湿陷性大，岩层坡 度大.
储备基地建设规模为：1x10m”钢制双盘式外水后罐体总质量1.03536x10kg），占地面积 浮顶储罐30座（储罐内径80m，罐整高度21.8m，充1249.8亩（1亩=666.67m²）.分为5个组，每个罐组由6座10×10m²储罐组成，沿东西向排成2 列.西侧罐组：由北向南依次为第1遂组G-11001~C-11006 第2罐组G-11007~G-11012，第3罐组组G-11013~C-11018 第2罐组C-11025- G-11019-C-11024；东侧组：由北向南依次为第1G-11030.
2工程地质条件
2.1地质条件
储备基地场区地层相对清晰，主要由奥陶-前寒武系、白垩系、第三系和第医系地层构成.
2.2地层岩性结构
场地地层上部为填土及黄土，下部为基岩.①人工填土主要为粉土、局部为碎石，主要分布子原地形低注地段.②第四系地层黄土为风积马 兰黄土和冲洪积黄土状粉土，孔大，层厚0.6~20m，主要分布于场区黄土缓丘地段.③层主要为砂砾岩和干枚岩，强风化砂砾岩系第三系半成岩， 中等风化砂系岩系白垩系，层厚0.2~10.8m：千枚
2.3水文地质条件
2.4地孤土湿陷性
3地基处理
3.1技术要求
3.2链工试验
3.2.1高能级强券试验
岩系寒武系地层厚0.6-56.2m.场区土层厚度0储罐基岩项面坡度>10%，应视为不均匀地基. -26.3m，填土层最大厚度7.5m左右.30座原油
振建场区所处的第四系地层无地下水.由于渗透 储备基地场区地下水主要为基岩空腺裂酿水，性，水量贫乏，完整岩体基本不含水，据调查地下水理深>50m.
场区①人工填土湿陷系数8 =0.036-0.171 其中26.7%为中等湿陷性，73.3%为严重湿陷性. ②黄土和黄土状粉土湿陷系数8 =0.002-0.620，其中6.0%不具湿陷性，21.6%为轻微显陷性，36.0%为中等湿陷性，36.4%为严重整陷性.③黄土湿陷系数8 =0.004-0.130，其中72.2%不具湿 陷性，27.8%为轻微湿陷性，综合判定该层不具湿陷性.拟建场区型陷土层最大深度的约21m.
湿陷量变化较大，按照（湿陷性黄土地区建筑规 由于场区湿性土层厚建变化较大，因此地基范)GB50025-2004第4.4节的规定，场区地基湿陷性等级队I级非自重湿陷场地到N级自重湿陷场 地全部涵盖，其中大部分地段为Ⅱ-级自重温陷性场地.
10×10m别制浮顶储罐为甲类构筑物，经过计算储罐对于地基的主要参数控制值为：①地基承 载力特征值≥250kPa；②黄土最深处的压溶模量E25MPa；③压实系数≥0.97：④有效影响深度范围内完全消除湿陷量.
储罐结构在满足上部对地基示载力及地基变形要求的前提下，应技术可靠、经济合理、施工便徒，微到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源.
结合整个场区详细新察报告，在场区内选择了用能级≥8000kNm夯锤进行试验（见表1）. 比较具有代表性的4块24mx24m的方形场地，采
性黄土的处理深度、承载力、压缩模量等数据均无 根据试验检测报告：高能级强夯后，干燥湿陷法达到地基主要参数控制指标，
针对具体情况，项目部组织召开了高能级强夯地基处理专题研讨会，并组织专家进行研究分析， 最后结论：由于本项目所处区城的陷性黄土土质
表1高能登强夯试输区Table 1 Experimestal areas of high-oergy dynamic coesolidation
试务区城 重/（B%-m) 我土浮座/m 挖填方情况1 2 16 000 12 000 15 14 花方区4 $ 000 16 000 12 抢方区 方区
推：4区为一阶程试验后新增区域
的最优含水率后再进行高能级强奇.
3.2.2注水预增漫试验
近年来，在建筑工程地基的加固措施中，对黄土地基采用强夯加固处理的方法已有了长足发展.低，选择最优含水量及合理的夯击能，使其达到最 但对于干单地区的严重湿陷性黄土，由于含水量过佳匹配，并使处理结果编足强度要求，或为保证强夯质量的关健因素.结合储备基地工程的实际情 况，具体强夯注水试验方案如下.
1）方案原理说明本工程黄土的含水量小，土粒间的粘聚力大，由于夯击能使土颗检间接触处 产生的破坏剪应力小于土粒间的初始内力，所以不能使土体产生压缩变形，起不到压密土体的作用.另外，因强夯的终速度大，数动大，冲击能量大，土体表层易夯松，形成一定厚度的浮土，并且在重锤 自由落体的最大末遗度的瞬间，锤底面与地面接触处形成一层空气再垫，使旁击能消耗在空气得垫及用传统的砂井注水继在旁前注水. 表层土中，不能在纵深方向获得最佳传递.为此采
根据以往施工经验，强券施工宜在注水7-15d后实施，砂并的布置参数可按砂井地基的固结度 计算方法确定，即多维固结理论反向推导计算.计算的砂井布置间距为2.5m，由此确定的注水方案设计参数：秒井直径15-20cm；布并间距2.5m；图结 时间15d：固结度≥50%.根据不同覆土厚度在有代表性的区域设置4块面积为24mx24m试夯区布置注水孔.
2）注水方法为保证预增湿质量，增醒作业过程中不断改进注水方法，分别采取了：围理浸殖法（特点：表面土体含水率过商，强夯易产生橡皮土）、 薄膜隔离法（特点：难以控别各土层含水率的均匀性）、单孔循环分区法（特点：对施工管理要求高，能够改普各土层的含水率）.
较远的部位进行取土检测，首次取土深度在3-5m， 根据经验，注水时间一般7-10d，对浸水半径特别，干嫌条件下无法完成强弃加密的效果，决定其后每隔3d增加2-3m，检测授水速度及浸水效先对湿陷性黄土进行注水预增湿，达到本场地土质果.阿时根据现场实际情况，对试夯区城选择
表2高能级强齐区注水增湿试验结录
Ta2Erlrt f peg h d s
挂水孔 往水孔阅题/ 佳水孔 指东方式 往水量/城奇区 直经/cs (xa) 度/n 时间/4 1区3 4浆并含水率<10%，1， 含水率改养情况1 15 3x3 挖预性水 7 722 2号报井上都4m含水率校商 上部4m含水率较英，下部含水率2 3 15 15 2.5 ×2.5 1.5x1.5 抢构，铺地膜单排性水 卷沟，铺地膜单扮注水 10 15 708 663 7m下存在气含水率区域4 15 2×2 10 单礼位水 7 700 安间，齐点含水率普器<10% Table 3Experimeutl resalt ef trsil cesolidatio io high-ewergy dynamic cosalidatiea 表3高能级强夯试究检到结果 试务区 服/ 布点方式/ 压实系效 性须股有1 (KNm) 16000 度/n 15 (nxa) 8x# 基车25 E /MPs 大分<0.85 影保发/ 132 12 000 14 8x8 大部分<0.015.個 仍有来消除区城 大部分<25 那分<0.85 9S 000 11 $x8 基本<0.015 部分区城6= 以上<25 6nU下较低 84 16 000 15.8 8x8 点21.4~32.8 寿点0.99-0.9 有间0.8-1.0. 11区城均0.9
3~5个有代表性的点位作为现测点，跟踪监测试验数据，及时对土体含水率进行自检分析（见表2）.
0.97外，其余远小于0.97.湿陷性消除有效影响深度为：1区13m;2区9m；3 区8m;4区 11m.
3）本场地湿陷性黄土通过改良增湿处理，土体含水率得到改荐.场地地处丘陵地带，挖填土方量变化较大，原状土与回填土以及不同土层的渗透系 数都不相同，影响注水的不确定因累较多，因此保证大面积注水均匀的难度较大.
3.2.4载荷试验
载荷试验结果如表4所示.试验表明：1区两个检测点承载力未到达地基承载力特征值，综合判 定为不满足工程施工要求；2区由于出现大面积橡皮土，承截力也未到达地基承载力特征值：3，4区浅层平板载荷试验均到达要求.
3.2.3预增湿高能级强夯试验
醒陷性黄土经注水增提后，期可平整场地、设置控制点、夯点测放，进行试.为保证强夯施工质量，针对强夯能级，编制了两套专项强夯试夯施 工方案，两方案互为补充，以便实施.
表4高能级强夯战层平板载荷试验增果high-eaergy dynamic consolidation areas
Table 4Result of shallow flat lsading test in
荷至 加王试验 点9 试验 点位 250kFa时累计500kP时果计 沉降量/m 备注T 2 有点 奇间 12.57 9 79 28.13 25.14 不编足要象 不满足要求4 间 24 12 7.68 15.86 - 发生阅向济出 满要求3区 1 2 布点 3.44 9.88 26.34 13.21 满足要求 满足置求3 奔间 10.24 6.48 20.62 15.61 满足要求 满足置求1 2 奇点 8.11 9.40 6.63 20.43 19.29 20.08 润总要求奔间
1)12000kNm能级强夯第1 2通点夯，锤重60t，落距20m，10m×10m正方形布点，击数由现场 试验确定：第3速调夯.夯击蒙2000kNm，锤重20t，落距10m，锤印搭楼1/4，每点3击.
40t，落距20m，10mx10m正方形布点，每点击数由 2）8000kNm能级强券第1 2遍点夯，锤重现场试验确定：第3遍满券，参数同①.试验结果如表3所示.
根据券沉面外观及操井开挖情况判断：1，3区局部区城出现橡皮土，主委原因是增湿后土层含水量不均；2区橡皮土面积较大，主要原因是表层团填 土较厚.
控：西板益轻1050mm 取系数0.01为10.5mm
3.3标准贯人度试验结果
强夯地基处理后，1~3区粉土层各深度地基承载力估算值为181-282kPs;4区粉土层各深度地基承载力估算值为211-344kPa，1 2号孔区域最深处
土工试验表明：增型效果明显区域，提陷性消城压端模量<20MPs.压实系数除了个别能达到 除教果较好，压增模量明显提高，但仍然有部分区 （下转第83页） （上接第79页） 3.4试验结果 主辅桩向隔布桩 图4不同布桩条件下的检测方案Fig.4Detecting schemes under the different coaditioms ef pile layout 工验收阶段，复合地基载荷试验结果的可靠性是至关重要的.针对目前检测发生的问题，建议应保证如下几项. 1）荷载板应有足够的刚度，能够很好地反映复 地基承载力特征值分别为211，230kPa. 由于储曝载荷较大，覆盖层范围均为主要持力表层承载力离散性较大，深层土承载力不能演足承 层.通过载荷试验和标准贯人度综合判定强夯后载力特征值要求，经综合判定强夯后地基承载力不能满足工程施工要求. 本工程场地土大多为黄土状粉土，原始地税高离散性较大，回填土与原状土渗透系数不同，给注 低起伏，导致目填土薄厚不均，地基土含水量低且水预增湿施工带来很大难度，各土层含水率的均匀性难以控制，虽然不断改良注水工艺，但工程实际 应用难度依然较大. 强夯处理效果受到了注水增湿效果的直接影响，含水率的均匀性决定强夯后地基的均匀性，在 高能级强夯的作用下局部含水率过高的土体很容易变为橡皮土.在此情况下，强夯能级的提高与处理的有效深度不成线性关系，当能级超过12000kNm时，强夯对湿陷性黄土地基的处理效果、改善 程度基本趋于极限，更高能级强夯的结果就是出现橡皮土. 参考文献： 4结语 参考文款： 合地基桩土共同承担荷载的特点. 2）得垫层铺设要模拟实际工程的工作性状，舞垫层水平向应有一定的侧向力作用. 3）最大加载压力宜适当大于设计要求压力值的2倍. 应均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷械 4）低应变检测试验点选择除了注意在平面上统计比例的真实性. 方案，对本文讨论的布桩形式，宜选用正方形荷载 5）多桩型复合地基宜采用四槛复合地基检测板，两根主桩和两根辅桩分别位于两个对角线上. [1]孙训海，基础刚度、舞垫层厚度对刚性桩复合地基桩土承载[2]中国建筑科学研究院.JCJ79-2002建筑地基处理技术规施 性状的影响[D].北京：中国建筑科学研究院，2010.[3]中国建筑解学研究院.CB50007-2002建筑地基基础设计规 [5].北京：中国建筑工业出版社，2002.[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.[4]四明礼，张东剂，CFC复合地基技术及工程实藏（2版） [M].北京：中国水利水电出版社，2006[5]同明礼，申计春，刘作，等，CFG桩复合地基承载力及施工检 测[1].工程勘察，2004（5）：37-39.[6]建设综合勤赛研充设计院，CB50021-2001岩土工程影账观 [s].北京：中国建筑工业出版社，2009. 对场地湿陷性黄土注水预增湿后采取高能级强夯，能有效改善场地土的各项参数，对消除场地土湿陷性和提高承载力作用显著.但由于本工程 10万m大型原油储罐基础对地基不均匀沉降十分敏感，湿陷性黄土注水预增湿后采取高能级强夯的处理效果以及对土体改善程度比较有限.施工阶 段对部分储罐地基处理方式做出调整.18座储罐采用强夯钢筋混凝土桩基进行地基处理，4座储罐采用天然地基桩基进行地基处理，7座天然地 基，1座采用预增湿高能级强夯进行地基处理. [1]陕西省建筑科学研究院，GB50025-2004登陷性黄土地区建 筑规范[s].北京：中国建筑工业出版社 2004.[2]中国建筑科学研究院，JGJ79-2002建筑地基处理技术现范 [5].北京：中国建筑工业出版社，2002.[3]建设综合勤察研究设计院，GB50021-2001岩土工程勤察视 [5].北京：中国建筑工业出版社，2009.[4]顾晓鲁，钱鸿增，刘惠增，等，地基与基（3版）[M].北京：[5]希智，土力学地基基础（4版）[M].北京：清华大学出版 中国建筑工业出版社，2003.[6]李章政，土力学与地基基路[M].北京：化学工业出版 址，2003.址，2011.
