中海油能源发展惠州物流基地项目油罐基桩方案的确定

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　　摘要：油罐基桩方案的选型对项目的质量安全、工程造价、工期都起着决定性作用，文章分析了中海油能源发展惠州物流基地项目油罐基桩方案选型，主要是混凝土灌注桩方案和预应力管桩方案的比对。
　　关键词：油罐;基桩方案;论证
　　 0 引言
　　中海油能源发展惠州物流基地项目油罐基桩方案，原设计选用钻（冲）孔砼灌注桩。考虑到工期紧迫和工程造价，项目业主方提出能否选用预应力管桩方案以缓解上述问题，为此项目区域内进行了试打桩和两种方案的论证。
　　 1 工程概况
　　本工程拟在基地内建设总库容为3.0×104m3柴油库及配套设施，储罐区布置有6个5000m3容积的储罐基础，罐体直径19m，高度约20m。
　　 2 管桩方案的特点比对
　　 1钻（冲）孔灌注桩：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定、坍孔少，不受施工场地限制，无噪音和振动影响等;
　　 2预应力管桩：制造工艺简单、桩预先制作，不占工期，打设方便，施工周期短，施工质量易于控制，成桩不受地下水影响，生产效率高等优点。
　　 3 采用混凝土灌注桩方案
　　根据岩土勘察报告揭示，油罐区自上至下土层分布为：黏性素填土、稍密碎石、黏土、全风化岩、强风化、中风化及微风化砂质泥岩。黏性素填土厚约7m。强风化砂质泥属极软岩，具有泡水易软化甚至崩解的特性;中风化砂质泥岩裂隙、节理较为发育，且风化不均，中风化岩面起伏较大，最大坡度11.4度（TSK179-181 孔）;微风化砂质泥岩饱和单轴抗压强度标准值（平均值）84MPa，属坚硬岩;全风化岩、强风化、中风化砂质泥岩分布不均且存在缺失，局部形成上覆土层下即为中风化砂质泥岩或微风化砂质泥岩的现象。
　　根据场地工程地质条件，原设计油罐基桩选用钻（冲）孔灌注桩，以微风化砂质泥岩作为基桩持力层。
　　 4 预应力管桩方案
　　 1根据岩土工程勘察报告，选择在TSK176（微风化岩上为碎石土层）处进行试打桩及钻孔验证。
　　 2因桩端进入中风化岩深度较小，基岩上覆呈松散状的黏性素填土，为加强基桩的稳定性，应对黏性素填土进行加固;
　　 3打桩过程中，应密切结合地勘报告，判断桩端持力层岩性，当桩端持力层为中风化或微风化岩石，在土层软、硬交接处，应逐步减少落锤高度，避免桩锤过大的反弹所造成的基桩桩身开裂;
　　根据试打桩有关资料分析如下：
　　 4.1 土层分布
　　根据项目岩土工程勘察报告TSK176 孔揭示，从上至下土层分布为：黏性素填土、稍密碎石及微风化岩，微风化岩面标高为-2.650m、饱和单轴抗压强度标准值（平均值）大于80MPa;根据试打桩阶段钻孔揭示（TSK176 孔偏移70cm），从上至下土层分布为：素填土、稍密碎石、黏土、0.4m厚中风化岩及微风化岩，中风化岩面标高为-2.900m。以上土层分布主要差别在于：岩面标高（相差0.25m）及中风化岩层的分布（补充勘察揭示有中风化岩层）。存在差异的主要原因是孔位的偏差;中风化岩层的分布说明该层厚薄不均，局部缺失。根据岩土工程详细勘察报告揭示，油罐场区全风化岩、强风化岩、中风化岩分布不均且存在缺失形成上覆土层下即为中风化岩或微风化岩的现象。
　　 4.2 试打桩情况
　　试打桩采用直径500mm高强预应力管桩，桩长13m，沉桩后桩端标高-3.200m，进入中风化岩0.3m。根据试打桩记录，管桩穿透上覆土层的每米锤击数为2-62 击，进入中风化砂质泥岩后出现跳锤现象，从打桩的锤击数可知，上覆土层较为松散，基岩强度较高。
　　 4.3 管桩应用分析
　　如将管桩的持力层选在较硬-坚硬的中风化或微风化岩层，通过工程实践及分析可知：
　　 1桩端不能进入微风化岩，只能落于岩面;
　　 2桩端进入中风化岩深度有限，难以满足一倍桩径的要求;
　　3 当土层缺失全风化岩、强风化岩、中风化岩时，打桩阶段，在桩端进入中风化岩或接触微风化岩的瞬间，打桩产生的压力波，通过桩端微风化岩的快速反射，使桩身产生较大拉力，同时发生跳锤现象，可能造成桩身开裂、桩头破损;
　　4 当岩面倾斜时，桩端与岩面局部接触，打桩阶段，桩头易侧滑，造成桩身断裂;
　　鉴于上述因素，较硬-坚硬的中风化或微风化岩层上直接覆盖松散（或软弱）土层的地基，不能采用管桩。
　　5 采用管桩的计算论证
　　管桩承载力计算
　　罐体直径19.1m，罐重+承台重（标准值）=59715（kPa），地震作用下总水平剪力=4777（kPa）。
　　以TSK169 為例，填土厚7m，地下水位2.000m，管桩直径0.5m、0.6m，桩端进入强风化岩0.5m。根据地勘报告及《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，桩基设计时土层参数见“表1”。
　　黏性素填土呈松散状，欠固结，根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.4.2条规定，计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.4.4条，负摩阻力引起基桩的下拉荷载：直径500mm管桩Qg=235（kN）、直径600mm管桩Qg=282（kN）。
　　根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，单桩竖向及水平承载力特征值计算见“表2”。
　　根据“表2”计算结果，单罐承台下所需桩数：n=116根（直径500mm管桩）、n=77 根（直径600mm管桩）。考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载后，基桩均布置不下。
　　通过以上计算分析，基桩数量较多，已无法布置。
　　 6 综合分析
　　根据以上分析，从场地地质构造特点（基岩埋深较浅;全风化砂质泥岩、强风化砂质泥岩、中风化砂质泥岩分布不均且存在缺失，局部形成上覆土层下即为中风化砂质泥岩或微风化砂质泥岩的现象;上覆松散的新近堆填的人工填土软弱层），鉴于油罐基础的重要性，如在该场地采用管桩，在沉桩过程及使用阶段可能存在较大的安全隐患。通过综合分析，项目采用钻（冲）孔砼灌注桩。
　　参考文献：
　　 [1]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中华人民共和国建设部，2008.
　　 [2]中海油能源发展惠州物流基地（二期）项目岩土工程详细勘察报告，深圳市勘察研究院有限公司[Z].2011.
　　 [3]江正荣.简明施工工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2004.
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