华信洋浦石油储备基地项目（一期工程）由中国华信能源有限公司投资建设，位于海南西北部洋浦半岛的洋浦经济开发区石化功能区内。拟建库区规模280万m3，占地约800亩，主要储存油品为原油、燃料油、汽油、柴油。经过技术经济综合比较，确定采用振冲碎石桩和强夯法组合式地基处理方案。

 

　　二、工程地质条件

 

　　拟建场区地层主要为人工回填、海相沉积第三系、第四系（局部弱胶结）堆积层；根据海南有色工程勘察设计院2012年7月提供的《海南华信洋浦石油储备基地项目（一期工程）岩土工程勘察报告》显示，场地内岩土层可分为八层，自上而下为依次：

 

　　①素填土：该层为第四纪全新统人工成因土层，松散-稍密状，近期堆填形成，分布均匀，厚度不均匀，物理力学性质差，承载力特征值fak=80kPa；

 

　　②中砂：该层为第四系全新统海相沉积土层，现场标准贯入试验N=11～23击，平均14.5击，呈稍密-中密状态，强度呈从上往下递增的趋势。承载力特征值fak=160kPa；

 

　　③次生珊瑚礁：该层为第四系生物堆积土层，动力触探试验单孔平均值为N63.5=4.0击，最小为1击，呈松散状为主，该层最大特点为孔隙大，硬度较大，易脆，破坏后残余强度较大。承载力特征值fak=130kPa。最大特点为孔隙大，硬度较大，易脆，有可能在上部荷载作用下引起孔洞塌陷，从而导致场地沉降；

 

　　④生物碎屑岩：该层为第三系上更新统海相沉积岩层，主要由生物碎屑、砂及少量粘性土胶结而成，泥质及钙质轻微胶结，胶结程度不均匀，多呈碎块状-短柱岩状，工程性质变化较大。现场标准贯入试验N=14～56击，平均26.4击，标准贯入试验时出现标贯器反弹现象；取试件的岩石饱和单轴抗压强度值为1.40～7.80MPa，平均值为3.48MPa，为极软岩，经计算其饱和单轴抗压强度标准值为frk=3.11MPa，承载力特征值fak=300kPa；

 

　　⑤粉质粘土：该层为第三系上更新统海相沉积土层，中下部呈粘土岩状，现场标准贯入试验N=16～50击，平均28.3击；室内土工试验孔隙比e0=0.638，含水率平均值为21.3％，液性指数IL=0.24，压缩系数a1-2=0.14MPa-1，属中压缩性土，承载力特征值fak=220kPa；

 

　　⑥中砂：该层为第三系上更新统海相沉积土层，现场标准贯入试验N=23～40击，平均31.8击，呈中密～密实状态，承载力特征值fak=300kPa；

 

　　⑦生物碎屑岩：该层为第三系上更新统海相沉积岩层，现场标贯击数N=25～56击，平均37.6击，多呈岩状，取试件的岩石饱和单轴抗压强度值为1.10～7.60MPa，平均值为3.17MPa，为极软岩，经计算其饱和单轴抗压强度标准值为frk=2.79MPa，承载力特征值fak=400kPa；

 

　　⑧中砂：该层为第三系上更新统海相沉积岩层，承载力特征值为fak=350kPa。

 

　　三、地基处理方案的确定

 

　　1、关键性技术问题及地基处理工艺选择

 

　　根据业主方提供的《地勘报告》，我们把第③层次生珊瑚礁作为地基处理分析的重点。

 

　　次生珊瑚礁层：从现有的资料分析，此层的具体描述为灰色，松散～稍密，以松散状为主，主要由硬质珊瑚碎屑、中粗砂等组成，粒径40～60mm平均占35.0%，20～40mm平均占14.1%，10～20mm平均占9.8%，2～10mm平均占20.5%，0.5～2mm平均占11.5%，0.25～0.50mm平均占7.2%，0.075～0.25mm平均占6.0%，＜0.075mm平均占8.0%，珊瑚孔隙中填充泥质物质，钙质弱胶结，钻探岩芯主要呈砂、珊瑚礁碎屑、碎石、角砾等组成，呈角砾状为主，偶呈柱状、块状珊瑚礁，该层在场地南侧原海域边滩缺失，其余地段均有分布，揭露层厚0.40～13.00m，平均厚度5.08m，层顶埋深2.70～8.60m，层顶高程1.28～-4.59m。

 

　　结合现场试验的情况分析，此层特点为：

 

　　（1）存在大量珊瑚碎屑，珊瑚的钙质为弱胶结，并且孔隙率较大。在荷载的作用下，珊瑚的枝叶范围非常容易碎，并且形成较大的孔隙。

 

　　（2）珊瑚礁的根部，呈柱状、块状、强度大。对设备穿透能要求高。

 

　　（3）次生珊瑚礁是在原生珊瑚礁的空隙、凹穴、沟槽以及礁坪上填充和堆积珊瑚和喜礁生物碎屑经过胶结压密作用形成的礁体，岩石呈块状构造、多孔结构，局部呈蜂窝状、树枝状结构、断面可看到胶结特征，礁体上无活珊瑚生长，大珊瑚砾石被珊瑚藻固结瘤化，大的孔洞中见松散砂屑填充。这与《地质报告》中对该层的描述“空隙大、硬度大、易脆”的描述相同。

 

　　次生珊瑚礁在上部荷载作用下可能引起孔洞塌陷，从而导致场地塌陷沉降，为确保工程安全和施工过程中可能遇到的各种不利因素，将次生珊瑚礁土层全部加固处理。

 

　　根据招标文件要求，结合现场地基处理试验情况，考虑到强夯对次生珊瑚礁的加固效果不理想且最后两级夯沉量多数大于规范和设计要求、不易收锤，本工程储罐区域最终采用振冲碎石桩和强夯法组合式地基处理。

 

　　2、地基处理设计要求

 

　　（1）处理后地基承载力特征值fak≥250kPa，压缩模量不小于15MPa；

 

　　（2）振冲碎石桩体至④层生物碎屑岩顶面；

 

　　（3）要求桩体重型动力触探数值不小于8击/10cm，平均值不小于25击/10cm。对桩间土，填土部分采用标贯检测最小击数不小于10击/30cm，平均击数不小于15击/30cm，次生珊瑚礁层最小击数不小于8击/30cm，平均击数不小于15击/30cm。

 

　　3、地基处理设计参数

 

　　（1）桩间距：2.0m～2.2m；

 

　　（2）布桩形式：放射形布桩；

 

　　（3）碎石桩直径：1.0米；

 

　　（4）桩长：振冲碎石桩体至④层生物碎屑岩顶面；

 

　　（5）桩体填料技术要求：碎石，含泥量不大于5%，粒径40～150mm；

 

　　（6）强夯：能级1000kN.m，满夯两遍，锤印搭接1/3。

 

　　4、地基处理施工技术控制要求和措施

 

　　（1）振冲碎石桩：桩长根据次生珊瑚礁底面标高确定，以穿透次生珊瑚礁层至生物碎屑岩层来控制桩长，桩长约7～18m，桩直径为1.0m，振冲器功率定为桩长小于15m选用75KW、桩长大于15m选用130KW，加密电流为空载电流增加35A，留振时间大于12s。机组施工前应根据地勘报告预估该施工区域的桩长，在到达预估桩长时，吊车操作手应结合振冲器贯入土体速度确定是否到达持力层，持续造孔5分钟且无明显进尺，方可终止造孔，孔口指挥人员需随时观察桩体返浆情况，由于生物碎屑岩及粉质粘土层空隙率较小，造孔至该层时，泥浆返出情况将加剧，可用于辅助判别是否到达持力层，控制箱看管人员可通过造孔电流的大小辅助判别是否达到持力层（75KW振冲器造孔电流超过100A、130KW振冲器造孔电流超过130A），施工人员需及时了解地面高程变化情况，依据地面高程确定应造孔的深度。

 

　　（2）强夯：罐区振冲施工完毕14天后，采用1000kN.m能级进行强夯处理，满夯两遍，锤印搭接三分之一。

 

　　四、结论

 

　　采用振冲碎石桩和强夯法组合式地基处理后的地基，经海南省建筑工程质量检测中心第三方检测，单桩承载力和复合地基承载力均符合规范和设计要求，而采用振冲碎石桩和强夯法组合式地基处理的优势如下：

 

　　（1）充分利用两种工艺的优势，根据两种工艺的施工原理，振冲碎石桩比较适合深层的地基处理，强夯比较适用于浅层的地基处理。此组合式方案充分利用两种工艺的优势，地基处理效果起到互补作用。

 

　　（2）提高施工工效，本项目地基处理施工过程中，前期正处于海南雨季，由于振冲碎石桩的施工受天气影响较小，所以可以先投入振冲碎石桩的施工，加快施工进度。后期的强夯施工，可以利用振冲碎石桩已经形成了排水通道，降低了雨水对强夯的不利影响。

 

　　（3）质量安全可靠，根据两种工艺的加固原理，形成了互补的优势，桩体为排水通道，能快速的消除强夯时产生的超孔隙水压力，因此显著提高了强夯的效果。

 

　　（4）减少工序降低施工成本，振冲碎石桩施工后表层0.5～1.0m为虚桩头，按照规范必须挖除或者碾压密实处理。而此建议的组合方案，减少了对虚桩头挖除或者密实工作，降低了施工成本，提高了工效。可以直接在强夯过的表层进行垫层的铺设。

 

　　加速沉降，减少后期充水预压的时达到稳定的时间。振冲碎石桩处理后的地基，经过1000KN.m强夯作用后，浅层地基土得到了密实，参数一定的沉降量，减少了在后期充水预压循环过程中的预压时间。