化工储罐区地基处理技术分析

王学凯

摘要：随着沿海沿江沿河化工园区的蓬勃发展，建于软土、液化土、湿陷性黄土、膨胀土等各种复杂地质条件上的罐区也愈发普遍。这就对罐区基础设计尤其是地基处理这块的设计提出了更高的要求。文章针对化工储罐区几种地基处理技术展开讨论，并提出合理化建议。

关键词：化工;罐区;地基处理

化工产业在近几年的发展不断加快，整体上创造的经济效益、社会效益益发突出。化工储罐区作为整个化工厂区重要的一部分，其内的储罐数量、单罐容量及总容量也随之越来越多、越来越大，总体呈规模扩大趋势。而随着各地化工园区的设立，面对各种复杂地质情况的工程也越来越多。罐体沉降、倾斜的事故时有发生，造成严重的人员伤亡、经济损失及环境污染。这就要求设计时对地基基础设计尤为重视，安全第一，兼顾经济性。下文就储罐区地基基础设计做一些探讨与分析。

一、罐区地基基础设计的基本要求

首先，地基承载力应满足上部荷载的要求。作用于地基上的荷载主要是罐体、基础及储存介质的重量，并应核算充水试压工况下的荷载。该上部荷载的特点是荷载强度大，分布面积大，对地基的影响深度大。鉴于当前储罐规模的提高，在大多项目里天然地基的承载力是不能满足该要求的，就必须选择合适的地基处理方式以提高地基承载能力，满足上部荷载要求。

其次，应满足地基沉降变形的要求。储罐地基的变形，包括整体沉降、不均匀沉降、整体倾斜都必须满足规范允许限值内。某些特殊介质的储罐还应满足工艺专业专门提出的特殊限值，要求更加严格。

二、罐区地基处理的方法

储罐区的建设中常会遇到各种不良土质、不均匀土层。常见的不良地基包括淤泥及淤泥质土、冲填土、杂填土等低强度高压缩土体以及其他特殊土体，如液化土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等。这几类土要么承载力不足要么变形超限要么其自身特殊性的要求必须对其做处理。目前常用的储罐地基处理方法有如下几种：

（一）换填垫层

换填垫层法是指将基础底面以下一定范围的软弱土挖去，然后回填强度高、压缩性较低，且没有侵蚀性材料的方法。适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、暗塘暗沟。也适用于一些地域性特殊土的处理，如膨胀土、湿陷性黄土、季节性冻土等。换填的厚度应根据置换软弱土的深度以及下卧土层的承载力确定，厚度宜为0.5m～3.0m，最大不宜超過5.0m。换填的宽度除应满足基础底面应力扩散的要求外，还应考虑垫层侧面土的强度条件，且每边超出基础底面边缘不应小于300mm。常用的换填垫层材料有灰土、级配砂石、粉煤灰、矿渣及其他工业废渣。该法就地取材，施工简单，造价低，应用广泛。

（二）预压地基

预压地基适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。预压地基按处理工艺的不同分为堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压。其处理的原理是排水固结，即饱和软黏土在荷载作用下，土中孔隙水排出，孔隙比减小，土体发生固结变形，土的有效应力增大，地基土的强度逐步增长。该法工期短、施工安全、无污染，造价低，不过对临近或范围内的建构筑物的安全有影响。目前在化工行业中运用的不多。

（三）夯实地塞

主要为强夯法地基处理，指用起重机械将大吨位夯锤吊至高处自由落下，给与土体强大的冲击能力和振动，迫使土体空隙压缩，使土粒重新排列、迅速固结，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯适用范围广，可用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土及杂填土地基的施工，尤其在大面积的填土区更为适用。强夯的有效加固深度根据不同土质不同能级按《建筑地基处理技术规范》中表6.3.3-1确定。应注意强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。强夯法优点在于施工程序及装备简单，适用面广，节省材料，土体加固效果及经济效果明显，其问题主要在于施工时振动和噪音大，对周边建筑物和环境带来影响。

（四）复合地塞

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，形成由基体和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。常用的复合地基有水泥土搅拌桩、旋喷桩及水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）等。前两种适用于淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土、粉土、砂土、黄土等，后一种适用于黏性土、粉土、砂土和桩端具有相对硬土层的淤泥质土、人工填土等地基。水泥土搅拌桩将水泥浆和软土就地搅拌混合，充分利用了原有软土，施工时无振动、噪音，处理费用低，其缺点是对含氯化物的粘性土加固效果差不适合有机质含量高的粘性土。旋喷桩是将浆液喷射凝固形成水泥土桩体，适用范围广，施工简单，占地少，能在狭窄、低矮的现场施工，缺点是不适合地下水流速度大、永久冻土及对水泥有严重腐蚀性的地基。CFG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和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，该方法承载力提高较多，变形小，节约资源，保护环境，造价降低，且施工快、工期短、施工质量易控制，应用范围广，但不适合处理塑性指数高的饱和软黏土。

三、罐区地基处理的选择与应用

地基处理方式的选择应首先综合考虑工程场地实际的地质状况、水文条件、储罐设计对地基的力学要求和变形要求、施工条件等因素，然后经过技术、经济指标比较分析，对软弱土、不均匀土、特殊土等选用适合的地基处理方法以满足设计以及施工要求。地基处理方式的选择应以技术优先，在保证安全性（地基承载力、变形和稳定性）的情况下兼顾经济性。

经过地基处理后的地基承载特征值应通过现场静载荷试验确定。在工程设计应用时应注意该地基承载力特征值的修正，并按规范的规定取值。

最后简单举例下地基处理在具体项目上的应用。江苏嘉丰化学项目采用水泥搅拌桩法，桩土面积置换率m=0.35，处理后复合地基承载力120Kpa;神华鄂尔多斯油渣萃取项目采用级配砂石换填法，处理后地基承载力180Kpa;新疆天业乙二醇项目采用强夯处理地基，处理后地基承载力220Kpa。

四、总结

针对化工储罐区面临的各种不良地质状况，应从技术经济多方面综合考虑采取适合的地基处理方式，既能保证储罐地基基础的安全又能兼顾项目的经济指标。

参考文献：

[1]建筑地基处理技术规范[S].JGJ 79-2012.

[2]钢制储罐地基基础设计规范[S].GB50473-2008.