唐瓊* 劉小平 任興文 楊秀強(qiáng) 夏琰 郭亮

（西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司）

長(zhǎng)慶油田地而建設(shè)中地基處理技術(shù)

唐瓊* 劉小平 任興文 楊秀強(qiáng) 夏琰 郭亮

（西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司）

根據(jù)長(zhǎng)慶油田的地域特征，結(jié)合長(zhǎng)慶油田多年地基處理技術(shù)的發(fā)展歷程，綜合分析了濕陷性黃土、液化砂土、雜填土等油田建設(shè)工程地基處理實(shí)例，論述了長(zhǎng)慶油田從強(qiáng)夯法、墊層法、灰土擠密樁、DDC法（孔內(nèi)深層夯擴(kuò)擠密樁法）到CFG樁（中心壓灌混凝土樁）、鋼筋混凝土樁等一系列地基處理技術(shù)。針對(duì)長(zhǎng)慶油田地基處理技術(shù)方面目前存在的規(guī)范如何合理運(yùn)用、砂土地區(qū)水撼法和場(chǎng)地加濕技術(shù)亟待研究等問題，指出了長(zhǎng)慶油田地基處理技術(shù)應(yīng)解決的問題。

長(zhǎng)慶油田；地基處理；發(fā)展；濕陷性黃土；液化砂土

1 長(zhǎng)慶油氣田地域特點(diǎn)

長(zhǎng)慶油田主力油區(qū)位于陜、甘、寧3省境內(nèi)，是典型的黃土高原地帶，土層主要是新黃土，總厚度可達(dá)約150m，地下水埋藏較深，黏粒含量少，一般都具壓縮性，濕陷性強(qiáng)烈，且多屬自重濕陷性黃土。這種濕陷性黃土被水浸濕后在覆蓋土層的自重壓力作用下或自重壓力和建筑物附加力的共同作用下，土體結(jié)構(gòu)被迅速破壞，強(qiáng)度迅速降低，進(jìn)而發(fā)生顯著的附加下沉。膨脹土、鹽漬土、淤泥土等只在長(zhǎng)慶油田內(nèi)零星分布。

長(zhǎng)慶氣田大部分分布在內(nèi)蒙古地區(qū)及陜西榆林地區(qū)，屬于毛烏素沙漠，地貌單元屬風(fēng)成沙丘，地形起伏較大，地層分布主要是細(xì)砂，厚度較大，一般超過10m，承載力較低，僅有90～130kPa。

2 地基處理技術(shù)的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地基處理技術(shù)水平也在不斷提高。40多年來，面對(duì)復(fù)雜的地理環(huán)境和多變的地質(zhì)條件，長(zhǎng)慶油田在處理各種場(chǎng)地地基問題上，由被動(dòng)、機(jī)械地采用一些較原始的地基處理方式發(fā)展到主動(dòng)、靈活、有針對(duì)性地應(yīng)用各種先進(jìn)的地基處理技術(shù)。表1是長(zhǎng)慶油田2000年后部分地基處理工程實(shí)例。

從表1可以看出，在地基處理技術(shù)發(fā)展過程中，隨著油田基本建設(shè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建構(gòu)筑物的規(guī)模日益增大，新興的地基處理技術(shù)在工程實(shí)踐中不斷得到嘗試。地基處理從灰土墊層、撼砂墊層法等傳統(tǒng)地基處理方法擴(kuò)展到各種復(fù)合地基及樁基的應(yīng)用，體現(xiàn)了長(zhǎng)慶油田地域的地質(zhì)復(fù)雜多樣性和地基處理技術(shù)的不斷進(jìn)步。

3 典型工程實(shí)例

3.1 建筑垃圾場(chǎng)地

2000年，某輸油末站擬建場(chǎng)地為建筑垃圾場(chǎng)地，含大量磚屑、碎塊、水泥塊渣、混凝土、砂礫石等建筑垃圾，土質(zhì)松軟，均勻性很差，堆積厚度為2.3～6.7m（基礎(chǔ)持力層在此范圍內(nèi)），承載力特征值僅為50kPa，而工程對(duì)地基承載力特征值要求必須達(dá)到200kPa以上。因此，這種場(chǎng)地不能直接作為建構(gòu)筑物的地基使用。

表1 2000年至2009年長(zhǎng)慶油田部分地基處理實(shí)例

3.1.1 地基處理方案及技術(shù)措施

為避免換填法帶來的諸多不利因素，采用適合砂土的樁復(fù)合地基，將樁伸入細(xì)砂層或粗砂層持力層較高的土層內(nèi)，可得到對(duì)其進(jìn)行加固并形成承載力較高的復(fù)合地基。但是，樁體通過建筑垃圾層時(shí)將得不到任何有利于提高承載力的幫助，而且樁體在此范圍內(nèi)也無法成樁。因此，地基處理方案的關(guān)鍵是如何改善上部建筑垃圾土層的物理性能。通過綜合對(duì)比，采用了DDC法（孔內(nèi)深層夯擴(kuò)擠密樁法）與強(qiáng)夯法相結(jié)合的處理技術(shù)。

對(duì)處理區(qū)域先用1 500kN·m的夯擊能量點(diǎn)夯，增加強(qiáng)夯的影響深度，再對(duì)場(chǎng)地滿夯（夯擊能量1 000kN·m），滿足場(chǎng)地均勻性要求。采用DDC法對(duì)深層地基土層進(jìn)行處理，按等邊三角形布樁，理論樁距為1.1m，實(shí)際樁距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最后確定，樁長(zhǎng)為6～7m，采用沉管成孔，成孔直徑均為400mm，樁體分層回填砂礫石，用尖底重錘夯實(shí)擠密，深層橫向擠密建筑垃圾土，成樁后樁端直徑不小于550mm，場(chǎng)地經(jīng)過兩次擠密后達(dá)到要求。在成樁后挖去上部預(yù)留的500mm厚的虛樁層，再做500mm厚的整片3∶7灰土墊層，達(dá)到地基整體均勻的要求。

3.1.2 地基處理后的效果

處理后的復(fù)合地基，經(jīng)有關(guān)部門的實(shí)際檢測(cè)，大罐復(fù)合地基承載力特征值不小于200kPa，充水后的罐基沉降量最大為7mm，場(chǎng)地整體均勻密實(shí)，滿足了工程對(duì)地基的要求。工程概算238.4萬元，與換填法560萬元相比，節(jié)約57%。該工程項(xiàng)目于2001年10月投產(chǎn)，至今運(yùn)行正常。說明DDC法與強(qiáng)夯法結(jié)合加固地基的處理技術(shù)，對(duì)于建筑垃圾場(chǎng)地是實(shí)用、有效的。

3.2 液化砂土場(chǎng)地

2005年，在液化砂土場(chǎng)地上擬建2具10×104m3儲(chǔ)罐，場(chǎng)地特點(diǎn)：一是儲(chǔ)罐場(chǎng)地由厚層中粗砂（低壓縮性）和薄層粉質(zhì)黏土（中壓縮性）組成，交替分布，土質(zhì)不均；二是根據(jù)土層分布，儲(chǔ)罐地基可能產(chǎn)生的沉降變形主要來自中粗砂層、細(xì)砂層和粉質(zhì)黏土層，均屬于中壓縮土層，疊加厚度約為1～19.6m；三是場(chǎng)地部分土層薄厚相差較大，分布不連續(xù)，如1＃罐南側(cè)部分位置第3層密實(shí)的中粗砂層較薄、局部缺失，而第4層粉質(zhì)黏土層分布較厚，導(dǎo)致持力層較深；四是場(chǎng)地上部中粗砂層土質(zhì)松散、承載力較低，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，有可能出現(xiàn)地震液化。

3.2.1 地基處理方案分析

本工程要求地基具有較高承載力和較小的沉降變形，采用靜壓樁基礎(chǔ)可以解決，但1 608萬元/座，投資較高。根據(jù)場(chǎng)地特點(diǎn)，充分利用場(chǎng)地土的承載力作用，采用剛性復(fù)合地基比較符合要求，但首先要解決的是場(chǎng)地上部的砂土液化問題。其具體方案：一是利用水撼法、振密法處理上部液化砂土，目的是消除液化，提高土體側(cè)摩阻；二是實(shí)施CFG樁（中心壓灌混凝土樁），目的是穿過淺層的不均勻軟弱夾層，解決地基承載力問題；三是采用灰土石墊層，解決地基均勻性及防水問題。

3.2.2 地基處理技術(shù)的改進(jìn)及創(chuàng)新

綜合考慮場(chǎng)地土的砂土特性以及場(chǎng)地的面積、處理厚度等因素，對(duì)常用的振動(dòng)法和水撼法進(jìn)行了對(duì)比分析。根據(jù)理論計(jì)算，確定了振動(dòng)壓路機(jī)的影響范圍，減小場(chǎng)地開挖深度，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定了水撼法分層回填砂土并振動(dòng)碾壓的方法及遍數(shù)，制定了一套包括場(chǎng)地浸水高度、壓路機(jī)噸位、碾壓方式及遍數(shù)、砂土密實(shí)度控制值（標(biāo)準(zhǔn)捶擊數(shù)）在內(nèi)的技術(shù)參數(shù)及施工方法、順序、要求等詳細(xì)的處理措施。應(yīng)用于本工程后，經(jīng)檢測(cè)，完全達(dá)到了工程要求。

中心壓灌混凝土樁采用螺旋鉆成孔、管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁工藝，樁徑為400mm，樁距為1.4m，按等邊三角形布置，自褥墊層下樁長(zhǎng)15.5m（局部11m），進(jìn)入持力層不小于1.5 D（D為樁直徑），樁體為C20混凝土。

為提高場(chǎng)地的均勻性，同時(shí)考慮場(chǎng)地地下水位上升變化的影響，在環(huán)墻基礎(chǔ)素混凝土墊層下做剛性墊層，而規(guī)范中常用的灰土墊層（承載力較低、防水性好）和砂石墊層（承載力較高、透水性好）的特性相反，無法滿足工程需要。在此情況下，長(zhǎng)慶油田創(chuàng)出了灰土石墊層，這種墊層具有承載力較高、防水性好的特點(diǎn)。利用灰土石剛性墊層的均勻性及密實(shí)性傳遞罐底應(yīng)力，減小地基的不均勻沉降量，滿足工程要求。

3.2.3 地基處理后效果

場(chǎng)地上部砂層：壓實(shí)系數(shù)為0.97～1.29，均大于0.97的設(shè)計(jì)要求；完全達(dá)到實(shí)施中心壓灌混凝土樁的要求：?jiǎn)螛冻休d力極限值＞800kN，復(fù)合地基承載力特征值＞350kPa；1＃罐地基沉降觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)的沉降量為6～16mm；2＃罐地基沉降觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)的沉降量為20～34mm，從充水速度及沉降觀測(cè)結(jié)果分析，地基沉降量滿足設(shè)計(jì)要求。投資為912.75萬元/座，較靜壓樁方案節(jié)約投資76%。該工程投產(chǎn)以來，一直平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 濕陷性黃土場(chǎng)地

2007年，在延安某山坡上建造6具5×104m3儲(chǔ)罐，山坡地形起伏變化大，最大高差達(dá)35m，場(chǎng)地為濕陷性黃土，濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)，地層起伏變化較大，平整后濕陷性土層厚度為11～25m，場(chǎng)地下臥土層傾斜，一般約為10%，局部嚴(yán)重的可達(dá)到59%，如果處理不好，儲(chǔ)罐加載后有可能產(chǎn)生局部滑移和傾斜，將對(duì)工程造成嚴(yán)重危害。

對(duì)幾種處理濕陷性黃土的常用方法進(jìn)行分析，單獨(dú)一種方法均很難滿足本工程的各種要求。根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，地基設(shè)計(jì)時(shí)采用了綜合處理法：

第一步采用DDC法。沉管成孔直徑為400mm；柱錘成樁直徑≥550mm；樁距為1.1m，按等邊三角形布置，寬出環(huán)梁外7.5m；樁深自墊層下算起（不含虛樁層）：分別為18m、13m、9m，填料為2∶8灰土；施工時(shí)樁頂部應(yīng)預(yù)留約1m厚的虛樁層，待打樁完成后清除。

第二步是鉆孔擴(kuò)底灌注樁。DDC樁完成后，進(jìn)行鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工，樁長(zhǎng)以穿透濕陷土層為準(zhǔn)，樁端進(jìn)入持力層離石黃土層。因地層厚薄不均，樁深分別為27.5m和20m，處理范圍同DDC樁。樁徑為600mm，樁距為2 200mm，樁位在每3個(gè)DDC樁中間布一個(gè)，按照等邊三角形布樁，樁長(zhǎng)分別為27.5m、20m，擴(kuò)大頭直徑為900mm，高度為1 200mm，樁體混凝土型號(hào)為C25。進(jìn)行鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工時(shí)，上部需留有0.5m厚的虛樁層，施工完成后再截樁。

第三步是剛性墊層。第一步和第二步的樁完成后，做0.3m厚的級(jí)配礫石褥墊層及2m厚的整片灰土石墊層，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。經(jīng)檢測(cè)，處理后的地基各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

4 今后應(yīng)解決的問題

4.1 規(guī)范的合理運(yùn)用

長(zhǎng)慶油田大多數(shù)站場(chǎng)都建在濕陷性黃土場(chǎng)地上，地基設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵守的規(guī)范之一是《濕陷性黃土地區(qū)規(guī)范》（隨版次變化）。當(dāng)場(chǎng)地濕陷等級(jí)為Ⅲ、Ⅳ級(jí)時(shí)，按照該規(guī)范第6.1.5條的規(guī)定，要求“下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，單層和多層建筑均不應(yīng)大于200mm”。如果要滿足這條規(guī)定，地基處理深度有時(shí)大于3m，對(duì)于單層建筑而言，此項(xiàng)投資相對(duì)于整體投資較高，但又不能不遵守規(guī)范。因此，對(duì)這類建筑物，規(guī)范沒有特別說明，其成為設(shè)計(jì)難以抉擇的問題之一。

4.2 砂土地區(qū)水撼法的理論研究

長(zhǎng)慶氣田分布的區(qū)域多為砂土場(chǎng)地，一般采用水撼法處理。水撼法作為一種處理方法已經(jīng)很普遍，但上升到理論，列入規(guī)范，還缺乏技術(shù)資料及相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，有必要結(jié)合具體工程，進(jìn)一步研究水撼法的一般規(guī)定、具體設(shè)計(jì)、施工要求及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等。

4.3 場(chǎng)地加濕技術(shù)

在濕陷性黃土地區(qū)的地基處理工程中，遇到場(chǎng)地土水含量較低、沉管困難這種問題時(shí)，需對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行加濕處理，但加濕的范圍及深度要通過加濕方法和水量要求來控制。目前，這項(xiàng)技術(shù)還不成熟，有待于進(jìn)一步深入研究和開發(fā)。

[1] 陜西省計(jì)劃委員會(huì).GB 50025—2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ 79—2002/J 220—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

TE49，TU449

A

1004-2970（2011）03-0042-03

唐瓊等. 長(zhǎng)慶油田地面建設(shè)中地基處理技術(shù). 石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2011，22（3）：42～44

* 唐瓊，女，高級(jí)工程師。1991年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院工民建專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)在西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)長(zhǎng)慶興隆園小區(qū)長(zhǎng)慶大廈B204室，710018。E-mail：ctec-tqiong@cnpc.com.cn

2010-04-29

谷風(fēng)樺