中国石油克拉玛依石化公司新建4×20000m3、1×10000m3柴油罐岩土

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-08-10 10:17 关注：(1)

　　摘要：本工程采用钻探、原位测试(包括静力载荷，标准贯入试验)、物探(面波波速)，并结合室内试验等多种勘探手段，提供了大量准确可靠的数据，对拟建物的地基土做出了详细的岩土工程评价。

　　关键词：地基变形; 沉降量; 均匀性; 压缩性; 地基处理方案

　　Abstract: This project adopts drilling, in situ tests ( including the static load, standard penetration test ), geophysical ( surface wave velocity ), and combined with the indoor test and other exploration means, provided a large number of accurate and reliable data, on the compound foundation soil made detailed geotechnical engineering evaluation.

　　Key words: deformation of foundation; settlement; uniformity; compressibility; foundation treatment scheme

　　中图分类号 :TU433文献标识码： A 文章编号：

　　1.前言

　　本文以中国石油克拉玛依石化公司新建4×20000m3、1×10000m3柴油罐岩土工程勘察为实例，介绍了在中压缩性土上进行工程建设的岩土工程分析评价问题，以丰富类似工程的工程经验。

　　2.工程概况

　　拟建工程场地位于克拉玛依石化公司厂区西北角。新建的4座容积20000 m3、1座容积10000 m3柴油罐均为钢质拱顶罐。容积20000 m3 柴油罐直径39.70m，高17.5m，容积10000m3柴油罐直径28.60m，高17.4m，油罐基础为钢筋混凝土环型基础，上部为钢质结构，基础埋深-2.00m，总占地面积20424.96m2。

　　3.场地工程地质及水文地质条件

　　拟建工程原场地为采油作业区，地势低洼，为一废弃的油池，后经人工改造回填整平，油池东侧宽(东西向)约14m，长(南北向)约20m的地段未回填，地表仍积有污油，深约20-30cm，现场地总体地形平坦，起伏不大，地表多处生长有芦苇，总地势为西北高、东南低，地面坡度0.76%。工程场区位于扎依尔山麓的洪积扇前缘，地貌类型为冲、洪积～湖积沉积平原。

　　场地土构成描述如下：

　　①杂填土：整个场地内均有分布，厚度较小，成份不均,结构松散，应予以清除。

　　②粉质粘土：场地内均有分布、层面稳定，层厚变化较大，为中等压缩性土，力学性质一般，表层油质污染土应将其清除。

　　③粉砂层：场地内此层分布不连续，多以夹薄层、夹层或透镜体形式分布，层厚变化较大，力学性质一般，为不均匀性地层，可做为拟建物基础下卧层。

　　④粉土层：场地内此层分布不连续，多以夹薄层、夹层或透镜体形式分布，层厚变化较大，力学性质一般，为不均匀性地层，可做为拟建物基础下卧层。

　　⑤粉质粘土层：场地内此层分布不连续，层厚变化较大，力学性质较好，为不均匀性地层，可做为拟建物基础下卧层。

　　⑥粉土层：场地内此层分布不连续，层厚变化较大，力学性质较好，不均匀性地层，可做为拟建物基础下卧层。

　　⑦强风化～中风化砂岩：强风化～中风化泥岩层，力学性质好，承载力高，稳定性较好，为拟建物基础良好的持力地层。场地内基岩面起伏坡度>10%,故地基土为不均匀性地基。

　　拟建场地地下水水位埋深在自然地面以下0.90m ～1.50m处，为孔隙潜水。地下水主要由大气降水、地面迳流入渗和城市工业用水、城市绿化灌溉水等入渗补给，以地下迳流和蒸发方式排泄。

　　4.岩土工程分析评价

　　4.1场地土试验成果分析

　　①载荷试验：在拟建罐中心位置进行了静力堆载载荷试验，试验土层为粉质粘土，试验深度1.0m。载荷板形状为圆形，承压板面积0.25㎡，试验点地下水位1.10～1.20,，加荷分七级加荷，每级20kPa，采用相对稳定标准，最大加荷240kPa，根据载荷试验成果确定试验土层比例极限P0=94.2～115kPa，压缩模量E0=12～14MPa。经计算：沉降量s=1.3246～1.5496。

　　②波速测试：等效剪切波速为203.0～207.8 m/s，覆盖层厚度20.0m，卓越周期0.289～0.296S，场地为中软场地土，II类建筑场地。

　　③电阻率测试：在4×20000m3柴油罐区电阻率4.1448、11.5552Ω·m、1×10000m3柴油罐区电阻率分别为4.3960 、1.8840、6.5312Ω·m。

　　④标贯测试：在②层4.0m以上标贯击数4～10击，平均值6击;4.0～7.0m标贯击数7～30击，平均值11击;7.0m以下，标贯击数9～48击，平均值28击;

　　第③层6.0m以上，标贯击数6～10击，平均值8击;6.0m以下，标贯击数26击。

　　⑤由土分析试验，场地土主要为粉质粘土，压缩系数a1-2=0.15～0.49 MPa-1，该场地土为中压缩性土;场地土湿陷系数δs=0.001～0.005，为非湿陷性土，其结果见表1。

　　土常规试验及剪切试验成果统计表 表1

　　指标天然含水率

　　W(%)天然密度

　　ρ0(g/cm3)孔隙比

　　e0液性指数

　　IL塑性指数

　　IP压缩系数

　　a1-2(Mpa-1)压缩系数

　　a2-3(Mpa-1)

　　平均值25.741.980.7290.25112.890.2750.191

　　指标压缩模量

　　ES1-2(Mpa-1)压缩模量

　　ES2-3(Mpa-1)湿陷系数

　　δs固结系数

　　Cv(㎝2/s)渗透系数

　　kv(㎝/s)粘聚力

　　c(kPa)内摩擦角

　　φ

　　平均值6.539.360.00244.085×10-44.91×10-873.109.01

　　⑥根据颗粒分析试验，场地粉砂中粘粒含量在2.0～9.2%，级配不良。

　　⑦地基土对混凝土结构具强腐蚀性;对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。在2.0m以内易溶盐含量较高，以下呈逐渐递减趋势，主要为硫酸盐，氯盐，为亚硫酸盐中等盐渍土，由于含盐量低，可不考虑其溶陷性和盐胀性。

　　地下水对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具无腐蚀性。

　　4.2场地稳定性与建筑适宜性评价

　　根据国家标准《建筑抗震设计规范》附录A 中第A.0.28条第5款第二组，本工程场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。在拟建场地内未发现不良地质作用。该拟建工程场地类别为Ⅱ类建筑场地，中软场地土，属抗震一般地段，兴建拟建建筑物是稳定的。

　　5.场地岩土工程地质条件分析评价：

　　5.1岩土层承载力和变形指标评价

　　地基土承载力特征值统计表 表2

　　土 层承载力特征值(kPa)压缩模量(MPa)

　　查表法计算值标准贯入试验法当地经验推荐值

　　②粉质粘土1601001201201106

　　③粉砂1401401401001206

　　④粉土17014018014014010

　　⑤粉质粘土16018022016016012

　　⑥粉土20019016019018012

　　⑦砂岩强风化200--20025015

　　中风化500--35040032

　　5.2地基持力层按理论公式确定的地基承载力

　　专门适用于圆形油罐的承载力计算公式

　　qud=1.3cNc+0.3DNBγ2+DFNDγ1

　　f= qud/k

　　式中 qud—地基承载力极限值(kPa),

　　c—基础底面下土的粘聚力(kPa), 取c=9.01

　　D—油罐直径(m) 取 D=20

　　DF—基础埋置深度(m) 取DF=2

　　γ1—基础底面以上土的加权平均重度(kN/m3) 取γ1=18

　　γ2—基础底面以下土的加权平均重度(kN/m3) 取γ2=19.8

　　Nc、NB、ND—承载力系数 Nc=5.3、NB=0、ND=3.8

　　F—地基土的承载力设计值(kPa)

　　K—安全系数，在2.0～3.0之间取值 取k=2

　　经计算f= qud/k=198.88/2.5=100kPa

　　5.3地基地震效应评价：场地内饱和粉土与砂土为不液化土。

　　5.4地基变形量预测：地基的变形计算是一个影响因素多，比较复杂的问题，地基规范总结大量的工程经验，建议采用分层总和法计算。其表达式为：

　　s=ψss‘=ψs )

　　在罐中心位置对土层进行沉降计算，基础尺寸r1=20m，r2=14.3m，基础埋深d=2m,基底附加压力p0=160kPa，预估计算地基沉降量111.94 mm、 131.32 mm、131.91 mm 、165.5 mm、174.77 mm。(压缩层计算深度(zn)至基岩面，沉降经验系数Ψ=0.65～0.82)

　　6.地基与基础方案

　　鉴于拟建场地岩土构成较复杂，层位不稳定，均匀性较差，场地地下水位浅，地基土质较差，地基沉降量较大，承载力较低，对大型储油罐不均匀沉降较显著，不宜采用天然地基，通过综合比较各种地基处理方案，最终选定换土垫层法，建议采用级配碎石分层碾压夯实，换填厚度≥2m，压实系数≥0.97，经换土垫处理后地基地基承载力特征值fak=160～180kPa，并对垫层下卧软弱层进行强度和变形验算。

　　7.岩土工程勘察技术成果评价及效益分析

　　该场地为岩土构成较复杂，层位不稳定，均匀性较差，场地地下水位浅，地基土质较差，地基沉降量较大，承载力较低，该岩土工程的案例通过综合比较各种地基处理方案，最终选定换土垫层处理该地基，处理后的地基承载力达到了180kPa，该建筑物于2007年竣工。使用5年，没有发现不均匀沉降，使用良好。