2007年9月
第9期总第407期
水运工程
Port&WaterwayEngineering
Sep.2007
No.9SerialNo.407
强夯法在加固处理大型储油罐基础中的应用
秦永孝
(大连港口建设管理有限公司,辽宁大连116004)
摘要:以大连港新港改扩建二期陆域一期成品油罐区地基强夯为例,阐述了强夯法在加固大型储油罐地基方面的应用。
关键词:强夯;基础;检测中图分类号:
TU472文献标识码:B文章编号:1002-4972(2007)09-0150-03
DynamicCompactionforReinforcingFoundationofLarge-scaleOilTank
QINYong-xiao
(DalianPortConstructionManagementCompany,Dalian116004,China)
Abstract:TakingthedynamiccompactionofNewPartproductoilcanfoundationinDalianasanexample,
thispaperexpoundsthedynamiccompactionmethodforreinforcingthefoundationoflarge-scaleoiltank.
Keywords:dynamiccompaction;foundation;examination
1工程概况
大连港新港位于大连市大连湾东侧、大孤山
①素填土:黄褐色,经强夯处理,以石英岩、
板岩碎石、碎块以及风化碎屑为主,含少量黏性土及中粗砂,局部地段夹块石。层厚5.50 ̄14.3m,层底高程-8.84 ̄0.11m。
半岛端部东侧鲇鱼湾,北侧为大连港大窑湾港区,距大连经济技术开发区约10km,距大连西太平洋石油化工有限公司3km,是大连港新近发展起来的主要油品作业区。本项目是新港改扩建二期工程陆域一期成品罐区工程。该罐区位于海滨路东侧,共建成品油储罐41座,总容量36.8m3。单罐容积最大为2×104m3,最小为1000m3。
②中风化板岩:灰褐色,层状结构,岩石风
化节理裂隙较发育,岩芯呈块状。层顶埋深5.50 ̄
14.30m,揭露层顶高程-8.84 ̄0.11m。3
地基加固方案比选
拟建场地将开山爆破的碎石土不加选择地直
2地质情况
本工程场区原地貌属于滨海带,后方由滨海
接抛填而成,场地松散不均,尚未达到稳定,不能作为天然地基。需要对地基进行加固。
大型油罐的地基处理,从基本原理来说可以分为2类:第1类方法是减少土体重孔隙,使土体密实,从而提高土的强度,减少土的压缩性,例如砂井预压法,强夯法等;第2类是胶结法,即把土粒胶结起来,例如水泥拌和法、灌浆法等。后者要用胶结剂,费用比较高[1]。
带过渡至潮间带,场地地质构造稳定,海域地层简单,下部岩土工程地质性质较好,承载能力高。后来经过开山填海,形成陆域,填海深度部分区域达10m以上,平均填海深度7m,陆域形成后场地高程5.29~6.70m(文中高程全部采用黄海高程),回填后的陆域地质层自上而下为:
收稿日期:2007-07-19
作者简介:秦永孝(1981—),男,助理工程师,从事港口工程项目管理。
第9期秦永孝:强夯法在加固处理大型储油罐基础中的应用
・151・
拟建场地属于大连市古老东西向倒转背斜的北翼,基岩为中震旦系长岭子组板岩。地基层地质性质较好,回填厚度较大,无淤泥夹层。由于强夯法适合对填土层上部自身进行加固,另外,从现有及相邻的地质条件结合场地原地形地貌特点分析,显然通过高能量强夯对地基土加固比较合适。
在本工程勘察期间,检查深度范围所有钻孔均见有地下水,地下水主要赋存于素填土中下部,属海水,水位埋深4.90 ̄5.50m,高程0.90 ̄1.18m。但通过强夯加固,可以使素填土形成隔水层,地下水具有承压性,因此,决定采用强夯法加固处理储罐基础。
力触探检测点,在第二试夯区布置1个静力荷载试验点,共进行1个点的静力荷载试验及6个点动力触探检测工作。
4.2试夯施工
采用3套强夯设备进行试夯,程序如下:)清理、平整场地,布设第一遍夯点,设备1
现场组装并调试。
)强夯主机和夯锤就位后测量夯锤前锤顶高2
程和场地高程,将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩,夯锤夯击地面,测量夯锤顶面高程,减去夯锤就位时的顶面高程即为第一击夯沉量,重复上述步骤完成第一遍点夯。
)用推土机将夯坑填平,测量场地高程,按3
上述程序完成全部夯点的夯击工作,再进行满夯,测量夯后场地高程。
4试夯
强夯法是通过8~40t的重锤从8~20m高处
(最高可达40m)自由落下,对地基施加冲击能,
在地基中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的
[2]
4.3试夯结果
通过水准仪对每个夯点实测,按照事先确定的击数进行夯击,最薄弱部位都能满足最后两击夯沉量的控制要求。第一遍4000kJ的点夯夯坑平均值
。为了达到加固地基有效
且经济的目的,应根据现场的地质条件和工程使用要求正确选用强夯参数。本工程地基处理范围很大,因此,根据勘察报告和回填料的不同选择3个有代表性的试夯区先进行试夯。
1.89m,第二遍4000kJ的点夯夯坑平均值1.59m,
第一遍8000kJ的点夯夯坑平均值3.55m,第二遍
4000kJ的点夯夯坑平均值0.66m。5
试验检测及结果
试夯后,通过静力荷载试验与动力触探检测,对试夯区的强夯加固效果进行分析评价,为最终整个场地选用合适的强夯参数提供可靠依据。
4.1试夯参数
试夯前先将试夯场地平整,3个夯区均采用
8m×8m正方形布点,1区第一、第二遍夯击能为4000kJ,每点总夯击数不少于8击,并且最后两
击平均夯沉量不大于10cm;2区第一、第二遍夯击能为4000kJ,每点总夯击数不少于9击,并且最后两击平均夯沉量不大于10cm,第三遍夯击能为2000kJ,每点总夯击数不少于10击,并且最后两击平均夯沉量不大于5cm;3区第一、第二遍夯击能为8000kJ,每点总夯击数不少于12击,并且最后两击平均夯沉量不大于20cm,第三遍夯击能为3000kJ,每点总夯击数不少于8击,并且最后两击平均夯沉量不大于10cm,3个区满行夯击能均为1000kJ。要求经强夯加固后地基的承载力特征值大于250kPa。在每个试夯区布设2个动
5.1动力触探检测
使用DPP-100-3E型汽车钻机,采用120kg
5.1.1试验设备及方法
超重型动力触探检测法进行检测。本次检测共完成检测钻孔6个。检测钻探总进尺61.10m,DPT原位测试59.30m。
5.1.2试夯区检测结果及评价
动力触探检测结果显示,强夯加固后各土层
均匀性总体上变好,3个试夯区夯点和夯间地基承载力均能满足大于250kPa的设计要求,压缩模量满足大于18MPa的设计要求,其中第一试夯区强夯影响深度为11m,第二试夯区强夯影响深度为
・・152
水运工程2007年
10.5m,第三试夯区强夯影响深度为11.5m,岩土
层重新排列变得非常密实。
6强夯施工
以试夯确定参数进行强夯,其工艺流程如下:场地整平至夯击面高程→夯点放线→设备就
5.2静力载荷试验
经对动力触探检测结果综合分析,3个夯区均
位→第一遍夯击→检测数据记录→夯坑整平压实→第二遍夯点放线→设备就位→第二遍夯击→检测数据记录→夯坑整平压实→第三遍满夯→夯坑整平压实→检测提出报告→如不合格则进行补夯→检测提出报告→合格。表1为强夯施工的质量控制要求。
表1强夯施工的质量控制要求
控制要点锤质量/kg落距/m夯点偏差/mm夯点点击次数夯坑周围变形/mm
夯沉量夯后整平高程/mm
允许偏差
控制手段过磅检查测量抽检3%
旁站抽检、检查施工纪录旁站抽检、检查施工纪录
检查施工纪录检查测量纪录
能满足设计要求。另外,为了确保工程质量,在第二夯区内又布置了一个静载试验点。静力荷载试验实测荷载与沉降关系曲线见图1。
±25+0.2~-010000≤300满足设计
图1静力荷载试验实测荷载—沉降关系曲线
±100
5.2.1试验设备及方法
试验装置由加载稳压系统、反力装置与变形
整个场地经强夯施工完毕后,对每个储罐基础进行了动力触探检测,均满足了地基承载力大于250kPa,压缩模量大于18MPa的设计要求。在后期储罐建成试水过程中对罐基础进行沉降观测,沉降数据都在设计要求的沉降允许范围内。
观测3部分组成。加载稳压装置包括承压板、力传感器和加载千斤顶与应变仪。反力装置为堆载系统(采用140t混凝土块)。变形观测系统包括固定支架及百分表。
按规范要求,逐级加载,得出荷载与沉降关系曲线。通过这个曲线确定承载力基本值。
7结论
在填海过程中形成的回填地基中采用强夯法
5.2.2试验结果及其分析
从图1可以看出,荷载与沉降关系基本为直线关系,无明显拐点,在500kPa的试验荷载内既没有出现屈服极限也无比例界限,说明各试夯区经过加固处理后,地基承载力特征值在250kPa以上,能够满足设计要求[3]。
根据检测结果,3种试夯施工方案均能满足设计要求,但第三试夯区和第一、二试夯区相比工期长,费用高,第一试夯区和第二试夯区相比工期短,费用高,根据总工期要求和节约投资的目的,选择一区方案处理面积15936m2,二区方案处理面积15936m。因二区方案处理面积很大。
2
是简单、有效的施工方法,并且费用相对较低,但强夯加固地基从理论上定量分析非常困难,要通过试夯验证设计是否合理、经济,通过试夯结果选定最终合理的强夯参数。实践证明,强夯法能够提高回填土的密实度和承载力,确保油罐安全与正常使用,且经济性明显。强夯法在本工程中的成功应用,为今后类似工程的推广应用,提供了有效的经验。参考文献:
[1][2][3]
孙开诚,蒋祖浩,鲁明.强夯法加固处理大型贮油罐软基[J].西部探矿工程,2006(S1):44-45.
尧义珉,吴定纬.强夯法处理地基[J].四川建筑,2006(8):134-135.
杨庆.大连港新港改扩建工程陆域一期成品油罐工程地基处理试夯区检测报告[R].大连:大连港集团有限公司,
考虑到土方运输和回填施工,以及场地施工管理需要,将第二试夯区的强夯施工参数处理区域划分为7个强夯区段,方便基础处理工程和土方回填的均衡流水作业。
2004.
2007年9月
第9期总第407期
水运工程
Port&WaterwayEngineering
Sep.2007
No.9SerialNo.407
强夯法在加固处理大型储油罐基础中的应用
秦永孝
(大连港口建设管理有限公司,辽宁大连116004)
摘要:以大连港新港改扩建二期陆域一期成品油罐区地基强夯为例,阐述了强夯法在加固大型储油罐地基方面的应用。
关键词:强夯;基础;检测中图分类号:
TU472文献标识码:B文章编号:1002-4972(2007)09-0150-03
DynamicCompactionforReinforcingFoundationofLarge-scaleOilTank
QINYong-xiao
(DalianPortConstructionManagementCompany,Dalian116004,China)
Abstract:TakingthedynamiccompactionofNewPartproductoilcanfoundationinDalianasanexample,
thispaperexpoundsthedynamiccompactionmethodforreinforcingthefoundationoflarge-scaleoiltank.
Keywords:dynamiccompaction;foundation;examination
1工程概况
大连港新港位于大连市大连湾东侧、大孤山
①素填土:黄褐色,经强夯处理,以石英岩、
板岩碎石、碎块以及风化碎屑为主,含少量黏性土及中粗砂,局部地段夹块石。层厚5.50 ̄14.3m,层底高程-8.84 ̄0.11m。
半岛端部东侧鲇鱼湾,北侧为大连港大窑湾港区,距大连经济技术开发区约10km,距大连西太平洋石油化工有限公司3km,是大连港新近发展起来的主要油品作业区。本项目是新港改扩建二期工程陆域一期成品罐区工程。该罐区位于海滨路东侧,共建成品油储罐41座,总容量36.8m3。单罐容积最大为2×104m3,最小为1000m3。
②中风化板岩:灰褐色,层状结构,岩石风
化节理裂隙较发育,岩芯呈块状。层顶埋深5.50 ̄
14.30m,揭露层顶高程-8.84 ̄0.11m。3
地基加固方案比选
拟建场地将开山爆破的碎石土不加选择地直
2地质情况
本工程场区原地貌属于滨海带,后方由滨海
接抛填而成,场地松散不均,尚未达到稳定,不能作为天然地基。需要对地基进行加固。
大型油罐的地基处理,从基本原理来说可以分为2类:第1类方法是减少土体重孔隙,使土体密实,从而提高土的强度,减少土的压缩性,例如砂井预压法,强夯法等;第2类是胶结法,即把土粒胶结起来,例如水泥拌和法、灌浆法等。后者要用胶结剂,费用比较高[1]。
带过渡至潮间带,场地地质构造稳定,海域地层简单,下部岩土工程地质性质较好,承载能力高。后来经过开山填海,形成陆域,填海深度部分区域达10m以上,平均填海深度7m,陆域形成后场地高程5.29~6.70m(文中高程全部采用黄海高程),回填后的陆域地质层自上而下为:
收稿日期:2007-07-19
作者简介:秦永孝(1981—),男,助理工程师,从事港口工程项目管理。
第9期秦永孝:强夯法在加固处理大型储油罐基础中的应用
・151・
拟建场地属于大连市古老东西向倒转背斜的北翼,基岩为中震旦系长岭子组板岩。地基层地质性质较好,回填厚度较大,无淤泥夹层。由于强夯法适合对填土层上部自身进行加固,另外,从现有及相邻的地质条件结合场地原地形地貌特点分析,显然通过高能量强夯对地基土加固比较合适。
在本工程勘察期间,检查深度范围所有钻孔均见有地下水,地下水主要赋存于素填土中下部,属海水,水位埋深4.90 ̄5.50m,高程0.90 ̄1.18m。但通过强夯加固,可以使素填土形成隔水层,地下水具有承压性,因此,决定采用强夯法加固处理储罐基础。
力触探检测点,在第二试夯区布置1个静力荷载试验点,共进行1个点的静力荷载试验及6个点动力触探检测工作。
4.2试夯施工
采用3套强夯设备进行试夯,程序如下:)清理、平整场地,布设第一遍夯点,设备1
现场组装并调试。
)强夯主机和夯锤就位后测量夯锤前锤顶高2
程和场地高程,将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩,夯锤夯击地面,测量夯锤顶面高程,减去夯锤就位时的顶面高程即为第一击夯沉量,重复上述步骤完成第一遍点夯。
)用推土机将夯坑填平,测量场地高程,按3
上述程序完成全部夯点的夯击工作,再进行满夯,测量夯后场地高程。
4试夯
强夯法是通过8~40t的重锤从8~20m高处
(最高可达40m)自由落下,对地基施加冲击能,
在地基中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的
[2]
4.3试夯结果
通过水准仪对每个夯点实测,按照事先确定的击数进行夯击,最薄弱部位都能满足最后两击夯沉量的控制要求。第一遍4000kJ的点夯夯坑平均值
。为了达到加固地基有效
且经济的目的,应根据现场的地质条件和工程使用要求正确选用强夯参数。本工程地基处理范围很大,因此,根据勘察报告和回填料的不同选择3个有代表性的试夯区先进行试夯。
1.89m,第二遍4000kJ的点夯夯坑平均值1.59m,
第一遍8000kJ的点夯夯坑平均值3.55m,第二遍
4000kJ的点夯夯坑平均值0.66m。5
试验检测及结果
试夯后,通过静力荷载试验与动力触探检测,对试夯区的强夯加固效果进行分析评价,为最终整个场地选用合适的强夯参数提供可靠依据。
4.1试夯参数
试夯前先将试夯场地平整,3个夯区均采用
8m×8m正方形布点,1区第一、第二遍夯击能为4000kJ,每点总夯击数不少于8击,并且最后两
击平均夯沉量不大于10cm;2区第一、第二遍夯击能为4000kJ,每点总夯击数不少于9击,并且最后两击平均夯沉量不大于10cm,第三遍夯击能为2000kJ,每点总夯击数不少于10击,并且最后两击平均夯沉量不大于5cm;3区第一、第二遍夯击能为8000kJ,每点总夯击数不少于12击,并且最后两击平均夯沉量不大于20cm,第三遍夯击能为3000kJ,每点总夯击数不少于8击,并且最后两击平均夯沉量不大于10cm,3个区满行夯击能均为1000kJ。要求经强夯加固后地基的承载力特征值大于250kPa。在每个试夯区布设2个动
5.1动力触探检测
使用DPP-100-3E型汽车钻机,采用120kg
5.1.1试验设备及方法
超重型动力触探检测法进行检测。本次检测共完成检测钻孔6个。检测钻探总进尺61.10m,DPT原位测试59.30m。
5.1.2试夯区检测结果及评价
动力触探检测结果显示,强夯加固后各土层
均匀性总体上变好,3个试夯区夯点和夯间地基承载力均能满足大于250kPa的设计要求,压缩模量满足大于18MPa的设计要求,其中第一试夯区强夯影响深度为11m,第二试夯区强夯影响深度为
・・152
水运工程2007年
10.5m,第三试夯区强夯影响深度为11.5m,岩土
层重新排列变得非常密实。
6强夯施工
以试夯确定参数进行强夯,其工艺流程如下:场地整平至夯击面高程→夯点放线→设备就
5.2静力载荷试验
经对动力触探检测结果综合分析,3个夯区均
位→第一遍夯击→检测数据记录→夯坑整平压实→第二遍夯点放线→设备就位→第二遍夯击→检测数据记录→夯坑整平压实→第三遍满夯→夯坑整平压实→检测提出报告→如不合格则进行补夯→检测提出报告→合格。表1为强夯施工的质量控制要求。
表1强夯施工的质量控制要求
控制要点锤质量/kg落距/m夯点偏差/mm夯点点击次数夯坑周围变形/mm
夯沉量夯后整平高程/mm
允许偏差
控制手段过磅检查测量抽检3%
旁站抽检、检查施工纪录旁站抽检、检查施工纪录
检查施工纪录检查测量纪录
能满足设计要求。另外,为了确保工程质量,在第二夯区内又布置了一个静载试验点。静力荷载试验实测荷载与沉降关系曲线见图1。
±25+0.2~-010000≤300满足设计
图1静力荷载试验实测荷载—沉降关系曲线
±100
5.2.1试验设备及方法
试验装置由加载稳压系统、反力装置与变形
整个场地经强夯施工完毕后,对每个储罐基础进行了动力触探检测,均满足了地基承载力大于250kPa,压缩模量大于18MPa的设计要求。在后期储罐建成试水过程中对罐基础进行沉降观测,沉降数据都在设计要求的沉降允许范围内。
观测3部分组成。加载稳压装置包括承压板、力传感器和加载千斤顶与应变仪。反力装置为堆载系统(采用140t混凝土块)。变形观测系统包括固定支架及百分表。
按规范要求,逐级加载,得出荷载与沉降关系曲线。通过这个曲线确定承载力基本值。
7结论
在填海过程中形成的回填地基中采用强夯法
5.2.2试验结果及其分析
从图1可以看出,荷载与沉降关系基本为直线关系,无明显拐点,在500kPa的试验荷载内既没有出现屈服极限也无比例界限,说明各试夯区经过加固处理后,地基承载力特征值在250kPa以上,能够满足设计要求[3]。
根据检测结果,3种试夯施工方案均能满足设计要求,但第三试夯区和第一、二试夯区相比工期长,费用高,第一试夯区和第二试夯区相比工期短,费用高,根据总工期要求和节约投资的目的,选择一区方案处理面积15936m2,二区方案处理面积15936m。因二区方案处理面积很大。
2
是简单、有效的施工方法,并且费用相对较低,但强夯加固地基从理论上定量分析非常困难,要通过试夯验证设计是否合理、经济,通过试夯结果选定最终合理的强夯参数。实践证明,强夯法能够提高回填土的密实度和承载力,确保油罐安全与正常使用,且经济性明显。强夯法在本工程中的成功应用,为今后类似工程的推广应用,提供了有效的经验。参考文献:
[1][2][3]
孙开诚,蒋祖浩,鲁明.强夯法加固处理大型贮油罐软基[J].西部探矿工程,2006(S1):44-45.
尧义珉,吴定纬.强夯法处理地基[J].四川建筑,2006(8):134-135.
杨庆.大连港新港改扩建工程陆域一期成品油罐工程地基处理试夯区检测报告[R].大连:大连港集团有限公司,
考虑到土方运输和回填施工,以及场地施工管理需要,将第二试夯区的强夯施工参数处理区域划分为7个强夯区段,方便基础处理工程和土方回填的均衡流水作业。
2004.