中油黄岛燃料油中转油库工程5万m3原油储罐非均匀地基高能级强夯处理

邢燕生（中国石油天然气管道工程有限公司）

王亚凌（中化岩土工程有限公司）

一、概述

中油黄岛燃料油中转库工程位于山东省青岛市黄岛经济技术开发区东北部。此工程由3个5×104m3浮顶油罐和配套设施组成，占地面积约100亩。本工程由中油燃料油有限公司投资建设，中国石油天然气管道工程公司设计。由于场地填土和部分原状土层的强度和变形不能满足设计要求，设计经过多种地基处理方案比选，最终选用了投资省、施工周期短、同类工程成功经验较丰富的高能级强夯处理方案，对油罐地基进行加固处理，取得了理想效果。强夯地基处理施工由中国化学工程重型机械化公司承担，地基检测评价由中国石油天然气华东勘察设计研究院负责。

二、工程地质条件

依据勘察报告，地层自上而下依次简述如下：

(1)杂填土：以建筑垃圾为主，局部混少量生活垃圾。厚度约0.3~0.5m，局部缺失。

碎石填土：稍密~中密，碎石、块石含量分别为50%，成分为花岗岩，块石直径20~60mm，层厚约3~4m。

淤泥混砾砂：流塑~软塑，粗砾砂约占一半以上，夹少量砾石、碎石，其余为淤泥充填，本层承载力很低，空间分布不均匀。局部缺失。

(2)粉土：稍湿~湿，稍密，土质不均。厚度约1m左右。

(3)粉质粘土：土质不均，可塑~硬塑，厚度不均，层厚0.5~4.8m。

(4)花岗岩（全风化）：组织结构基本破坏，矿物以长石为主，裂隙很发育，用手可以折断。

(5)中风化花岗岩：矿物以钾长石为主，石英次之，裂隙很发育。

当场地整平达到库区设计标高时，填土层和原状土层设计处理总厚度约为9m。

三、设计要求

本场地填土层为开山碎石土，比较适宜采用强夯法处理。考虑到油罐对地基沉降和变形的要求，设计确定对3个5×10⁴m³原油储罐地基采用8000kN.m能级强夯进行加固处理。强夯后地基承载力标准值不小于300Kpa，变形模量不小于20Mpa，处理深度达到粉质粘土层。

四、施工参数及处理过程监测

5×104m3原油储罐基础环墙直径60m，考虑到附加应力的扩散及其它因素，实际处理范围达100m。处理过程分为主夯深层加固、辅助夯浅层加固和满夯表层加固。主夯的夯击能为8000kN.m，辅助夯的夯击能为3000kN.m，满夯的夯击能为1500kN.m。主夯的夯点间距为9m×9m正方形中间插点，辅助夯点是在相邻两个主夯点的中心位置插点，满夯的搭接面积为夯锤底面积的1/4。

8000kN.m主夯点选用自重达40t的钢球锤，锤底面积5m2，静止压力达80kPa。3000kN.m能级辅助夯和1500kN.m能级满夯选用18t铸钢锤，锤底面积5.3m2，静止压力33kPa。

主夯点控制最后两击的平均夯沉量不大于15cm.。实际处理过程中，因场地填土不均，局部填土中粘粒含量较高，且呈饱和状态，出现起夯困难和夯坑周围隆起，最后两击的平均夯沉量不能达到控制标准。对此类情况，采取换填、夯坑填充骨料和二次补夯措施进行处理，取得了预期效果。

五、检测评价及结语

本工程采用平板静载荷试验和表面波试验进行检测，每台油罐布置一台静载荷试验，同时按照10m×10m的方格网布置表面波测点，测试的道间距为1m，偏移距为2m。

平板载荷试验承压板面积2.0m2，直径1.596m。总加荷量为设计地基承载力标准值的2倍，每级荷载增量70kPa，每级加荷后，按间隔10、10、10、15、15分钟读沉降量，其后每隔30分钟读一次沉降量，当连续两小时内每小时沉降量小于0.1mm时，则认为稳定，可加下一级荷载。

图1、图2、图3分别是3台5万m3原油储罐静载荷试验的P-S曲线，从图可以看出，P-S曲线呈缓变状，采用相对沉降控制法确定地基承载力基本值。依据《建筑地基处理技术规范》，取沉降比S/d=0.01，d=15.96mm对应的荷载值为地基承载力基本值确定：

1#油罐地基承载力基本值为305kPa，变形模量18.7Mpa；

2#油罐地基承载力基本值为340kPa，变形模量25.0Mpa；

3#油罐地基承载力基本值为350kPa，变形模量25.7Mpa；

      图1 1号载荷试验点P-s曲线                        图2 2号载荷试验点P-s曲线

图3 3号载荷试验点P-s曲线

由于三台油罐的地质条件基本相同，三台载荷试验承载力基本值的极差未超过平均值的30%，根据本工程工期紧，检测工作量较少的具体情况，经综合考虑，确定地基强夯处理后，地基承载力标准值为300kPa，变形模量20Mpa。满足设计要求。

为了判断强夯后地基土在水平方向和竖直方向的均匀性，选择面波测试法分别对三台油罐地基进行了检测。检测结果表明，整体上波速值随深度的增加而增加，至10m处达到最大。

1#油罐在竖直方向上，东部土层密实度较好，西部较差，在水平方向上，2m以上土层密实度中部较好，2m以下，中部及西南部土层密实度较好，东南及西北部较差。

2#油罐在竖直方向上，东部土层密实度较好，西部较差，在水平方向上，西北部土层密实度稍差，其他部位均较好。

3#油罐在竖直方向上，四周土层密实度较好，中心部位稍差，在水平方向上，西北部土层密实度稍差，其他部位均较好。

面波检测结果见下表。

结合静载荷试验检测结论，面波检测结果为地基土经强夯加固处理后，地基承载力、变形模量，以及有效加固深度，均满足设计要求。

油罐建成后，经充水预压，环墙基础的沉降和不均匀沉降均远低于规范规定值，投产四年来运营效果良好。实践证明，本场地大型油罐地基采用高能级强夯处理方案是可行的，各项经济技术指标均满足要求，取得了良好的经济效益和社会效益。

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