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摘要：现阶段，随着社会发展，化工产业的发展不断加快，化工储罐区面对各种复杂地质情况的工程也渐多，地基处理是化工储罐区建设的主要岩土工程问题。实际工程中有很多因为地基处理不适当而产生了严重的地基不均匀沉降，使罐体发生倾斜失稳，影响了储罐的正常使用，甚至造成严重的人员伤亡、经济损失和环境污染，需要认真进行储罐基础的设计和地基处理。
关键词：储罐基础；地基处理；水泥粉喷桩
引言
化工储罐一般罐径较大，竖向荷载较大，对其地基承载能力和变形能力要求较高。在建设中经常会遇到新吹填土、泥炭土、淤泥质土和含水量较高的软土等不良土质作为地基，其天然地基承载能力和变形能力不能满足设计要求，需要采取一定的地基处理措施，增强地基的强度，减小地基土的压缩性。大量工程实例证明，粉喷桩复合地基是一种可行的、高效、安全的储罐基础地基处理方法。
1罐区地基基础设计的基本要求
首先，地基承载力应满足上部荷载的要求。作用于地基上的荷载主要是罐体、基础及储存介质的重量，并应核算充水试压工况下的荷载。该上部荷载的特点是荷载强度大，分布面积大，对地基的影响深度大。鉴于当前储罐规模的提高，在大多项目里天然地基的承载力是不能满足该要求的，必须选择合适的地基处理方式以提高地基承载能力，满足上部荷载要求。
其次，应满足地基沉降变形的要求。储罐地基的变形，包括整体沉降、不均匀沉降、整体倾斜都必须满足规范允许限值内。
2地基处理的目的
对地基进行处理，主要是改善地基土的水理性质和提高地基土的抗剪强度，改善土的变形性质，使其在上部结构荷载作用下不致发生破坏或出现过大的变形（绝对沉降和差异沉降）以保证储罐的正常使用。
地基处理涉及到土的强度、压缩性、透性等基本性质。为了满足每项工程所期望的条件，要改良这些性质，使土质稳定，就须采取适当的对策来改善地基条件。这些对策主要包括下述四类。
（1）改善土的抗剪特性
地基发生破坏的原因是由于随着荷载的增加，地基中各点的剪应力不断增加，当地基中局部范围内的剪应力达到土的抗剪強度时，便会使地基局部剪切破坏。如果局部破坏的范围扩大而连成整体，则地基将失去稳定性，其上部结构可能严重破坏。因此，需采取一定措施增加地基土的抗剪强度
（2）改善土的压缩性能
储罐的建造使地基土中原有的地基应力状态发生变化，从而引起地基变形，造成基础沉降。地基的变形及基础的沉降大致有两种：由地基上体积变化产生的压缩变形和由于形状变化产生的剪切变形。基础沉降和不均匀沉降超过了一定限度，将导致储罐的歪斜甚至破坏，以及与储罐连接的管道断裂等等。改善土的压缩性能在于防止地基产生较大的变形，使地基土成为非压缩性的，或者能促进其固结。
（3）改善饱和土的滲透性
饱和土在压力作用下，孔隙中的一些自由水将随时间而逐渐被排出，同时孔隙体积也随着缩小，这个过程称为饱和土的渗透固结。一般软上的透水性较差，上层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间要很长。改善饱和土的渗透性的目的是加速厚层软土的固结，改善软土的排水条件，同时使土的抗剪强度、压缩性、渗透性相应提高。
（4）改善砂土的动力特性
饱和砂土地基在地震时的“液化”是引起工程构筑物破坏的主要原因。砂土液化的原因在于饱和砂土受到振动后趋于密实，导致土体中孔隙水压力骤然上升，相应地减小了土粒的有效应力，从降低了土体的抗剪强度。改善砂土动力特性的目的，是通过振动或冲击的机密作用，增加砂土地基的相对密度，防止振动液化，提高地基的抗剪强度，减少基础的沉降，提高地基的抗震性能。
3粉喷桩加固软基的机理
粉喷桩加固软土技术是把水泥作为软基的固化剂，通过专用的机械进行深层搅拌喷射，把机械内粉状的胶凝材料喷进软土地层的深部，借助钻机回转钻头叶片和原位软土的均匀搅拌以及混合并吸收软基的地下水。通过产生的化学反应与物理反应，在时间的推移过程中，产生存在强度高、水稳性好以及极强整体性的柱体，即粉喷桩，使得软粘土能够硬结成存在一定的压缩性、强度以及较低渗透性的水泥土固体。该桩体整体性比较好，强度远大于天然地基土，连同桩间土共同作用形成粉喷桩复形地基，地基强度得到提高，复合地基承载力标准值可以达到300kPa以上。
从桩的受力来看，粉喷桩主要分为三种：一是摩擦桩，施加在复合地基上的荷载通过垫层的传递，靠桩身侧面与土层之间的摩阻力来承担荷载；二是端承桩，穿过软弱地层，支撑在坚硬土层上，将荷载由桩身传递到支撑土层上；三是水平桩，比如在粉喷桩复合地基处理储罐软土地基时，一般要在储罐的外围扩建一定范内的柱体，这里的柱承受水平推力，目的是阻止基内部土体的侧向位移。该复合地基也具有很多优点：相对于其他的地基处理方法而言，总体的造价比较低、无噪音、施工速率快、抗侧向变形能力强、对环境无污染等等。但由于施工机械的限制，粉喷桩处理地深度一般不会超过18米。
4关键施工工艺的质量控制要点
关于粉喷桩加固软土地基，不仅需要严格按照施工工艺顺序进行施工，同时对于关键工序进行严格控制，具体如下：（1）桩基就位：桩头与设计桩位中心线不得有超过50.0mm的偏差，垂直度偏差不得超过1.0%。（2）下钻：下钻过程中，首先应用压缩空气代替固化剂进行喷射，可以保障钻进过程的顺利；（3）提升钻头并反转：在完成下钻过程后应及时提升钻头进行喷射作业，关于提升速度应根据地质情况和设计参数确定；（4）提升结束：在钻头提升值地面30.0~50.0cm时，应停止喷射；（5）复拌：在完成喷射和提升作业后，应及时进行二次复搅作业，首先钻机钻机1/3的设计深度，边提升边反向旋转。
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5粉喷桩复合地基处理后的储罐地基
粉喷桩复合地基通过设置碎石褥垫层使粉喷桩和桩土间共同作用，将上部荷载扩散，使荷载均匀的分布在桩和桩间土上，从而提高了储罐地基的承载能力，也解决储罐地基的不均匀沉降问题。粉喷柱桩侧阻力的存在使得附加应力分布均匀化，更有利于软土地基的沉降变形。经粉喷桩处理后，地基沉降较天然地基能够得到有效的控制；柱长对罐基沉降有着很大的影响。随着桩长的增加，桩侧摩阻力发挥越明显，并沿着深度向下扩散，悬浮式沉降大于支撑式的沉降，实际工程中应尽量使桩尖断面置于相对较好的土层；粉喷桩复合地基桩刚度的改变主要影响加固区的沉降，对总沉降改变不大。实际工程中可在桩体内加入高性能的掺合料，经济有效；桩间距对粉喷柱复合地基的沉降起着至关重要的作用。柱间距越大，地基承载力不够，不满足使用要求；而桩间距偏小则使总桩数增加，虽能确保加固效果，但安全系数过高，投资大，不够经济合理。同时在施工过程中可能会对已有桩产生不利影响，施工质量难以控制。
结语
通过粉喷桩加固软土地基技术在某实际工程中的应用，本文主要得到以下结论：（1）粉喷桩加固技术是当前软土地基处理中较为经济、可靠的（2）粉喷桩复合地基是一种行之有效的地基处理方法。沉降主要发生在非加固区（3）粉喷桩复合地基存在着临界桩长，沉降差值在桩长增加时差别不大（4）实际工程中，可以结合桩长、桩间距和桩刚度等因素对罐基粉喷桩复合地基沉降和侧向变形的影响，对储罐桩基优化设计。
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