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摘要：由于50万吨合成氨煤气化装置总图初设位置，在现场勘探过程中，钻探施工发现不良（岩溶地基特殊且复杂）的地质情况，考虑到在此地质条件下布设煤气化装置，设计上若通过对地基基础进行处理以满足该装置的结构设计条件，难度大，风险高。因此在这样的前提条件下，业主和设计对我公司提出的调整总图布局的方案引起重视，并展开全面地质调查和讨论。此论证就是在这样的议题下产生的。
关键词：煤气化装置；岩溶地基；总图布局；方案选择
一、概述
煤气化装置是合成氨项目的核心装置。其主体建（构）筑物高、重、大；设计高度达100m；单柱荷重为42000KN；具振动荷载，国外引进工艺，对沉降变形及不均匀沉降变形有严格要求。采用桩基，结构形式采用钢砼框架。
整个合成氨项目设计建设用地地处滇中高原与黔西高原分界处，海拔1980米左右，属中山～高原地形，为喀斯特溶蚀地貌。区内以岩溶水、裂隙水为主，次为孔隙水，一般径流途径短，地下水径流循环交替较为强烈。
据首次设计总图煤气化装置的布局，在完成初步勘测后发现，初设煤气化装置场地地基土工程地质条件较差，西北部场地揭露的基岩较为破碎，且厚度较大，溶槽发育。西南一侧发育土洞，场地整体条件复杂，地基均匀性相对较差。若将荷重大且高耸的煤气化装置布设于此，将会使本工程在地基基础设计和地基土处理上增加过多的精力投入和财力消耗。同时将大大增加工程的总体造价。
然在相邻间距不足50m的原循环水场地却初步探明，基岩埋深相对较浅，石芽浅埋，岩石较完整，分布均匀，是较理想的工程建设用地。从煤气化装置的主体单柱荷重，工程造价，项目安全，建造工期综合考虑，提议设计修改总图布局方案中关于煤气化装置的布设。
二、总图设计方案中煤气化装置布局的调整论证
根据初步了解的场地工程地质条件和煤气化装置自身的工程特点，从新旧两块场地的工程地质条件，工程意义，桩基工程设计参数，成桩工艺的可行性，工程造价，施工工期以及总图工艺流程修改方案的可能性上分析对比，进行煤气化装置布局调整的论证。
2.1新、旧场地工程地质条件对比
两场地相比较，现煤气化装置地理位置上地形高于原设计位置，平均高出3～4m；上覆第四纪覆盖层红粘土，属原生红粘土，厚度薄于原设计场地，而原场地红粘土为次生和老厂建造时回填粘土，局部尚发育隐埋土洞。
现场地下伏基岩也相对原场地埋深较浅，岩石揭露较完整，钻探岩芯多呈柱状。而原场地下伏基岩岩石多发育溶槽及溶蚀沟，揭露岩石较破碎，岩芯采取率较低，破碎岩石厚度较大，部分钻孔50m未揭露到完整基岩。
场地地基土无论是从上覆土层结构、性状和强度，还是下伏基岩岩石的坚硬程度、完整性和强度来看，旧场地工程地质条件相对于新场地明显较差。
2.1桩基工程设计参数对比
新场地中风化灰岩埋藏较浅且完整，桩端持力层易控制，端承岩层较完整，成桩设计指标、参数较易选择和掌控；上覆原生红粘土结构，性状相对单一，设计时桩侧阻也容易选择和应用。而旧场地局部区段由于溶蚀槽的发育，无法准确掌控单桩的入岩位置，桩长不易确定，上覆有较厚次生红粘土局部为老填土，部分区段尚隐埋土洞，使桩基设计总体难以有统一的设计运算标准，单桩承载力不易确定，为消除主体结构的不均匀沉降和均匀沉降参数，尚使个别部位需进行上部结构调整或重新进行基础结构设计，造成基础设计工艺上的复杂化。
2.3成桩工艺的可行性分析
新场地上覆红粘土属原生红粘土，褐红--棕红色，干强度高，韧性高，坚硬--硬塑，侧壁稳定性好，在成桩时优于原场地；下伏基岩完整性好，容易选取准确的成桩端面，工程桩成孔后便于验收和掌控桩端质量；成桩质量容易控制，施工相对较安全；由于下伏基岩完整性好，钻探取样呈柱状，对存在的溶洞、溶孔，在超前钻施工中便于准确判别。而旧场地恰好不具备。
2.4工程造价和施工工期对比
新场地由于工程地质条件优于旧场地，基础设计和地基土处理、桩基础设计方面精力投入较少，且工程造价相对较低；由于场地工程地质条件相对较好，也简化了上部结构的设计。原场地由于地基均匀性差，而设计单桩承载力又高，受所处单桩位置地质条件的限制，支持主体结构的作用参差不齐，使设计对上部结构及基础形式进行大的调整和设计，投入到地基基础处理的造价和精力将大大增加；由于场地工程地质条件的复杂性，造成该设计不可预见的不良因素增加，将直接影响到项目的设计和施工的总进度。
2.5总图工艺流程修改的可能性
由于循環水装置属整个合成氨项目的辅助设施，工艺流程上可依据主体设计和场地工程条件的允许调整布局，且单位面积荷重较小，适宜选用天然地基。
对于现煤气化装置的布局，经与设计构通调整后，使整个合成氨工艺流程分布更加紧密、合理。
三、结论
在旧煤气化装置区钻探过程中，部分钻孔岩芯较破碎，局部区域基岩埋深较深，岩面隐埋起伏变化大，钻探资料表明溶洞充填物为红粘土，风化碎屑，碎石混粘性土等，从成份、结构、性状的表征，场地溶蚀现象较发育，工程地质条件相对较差。
在新煤气化装置区钻探结果表明，下伏基岩面起伏较大，且隐埋石芽较多，岩面埋深较浅；上覆第四纪覆盖层厚6～11m，以原生红粘土为主，干强度高，韧性好，硬塑。下伏基岩为中风化灰色，石芽发育，局部隐埋约1.4m，岩芯多呈柱状，岩性坚硬，结构致密，性脆，分布于整个场地。
经过几次与业主、设计单位、地方同行专家的沟通和论证，考虑到岩溶地区场地工程地质条件的复杂性，首先以“场地最好选择在地势较高或地下水最高水位低于基岩表面的地段；其次避开岩溶强烈发育及基岩面上粘土厚而集中的地段”的原则；否定原初设方案，修改总图设计，调整原煤气化和循环水装置的布局，同时对现煤气化装置单独进行详勘工作。
详勘结果表明，新选场地工程地质条件明显优于原初设旧场地工程地质条件；修改方案切实可行，新选场地适宜建设煤气化装置。
关键词：煤气化装置；岩溶地基；总图布局；方案选择
一、概述
煤气化装置是合成氨项目的核心装置。其主体建（构）筑物高、重、大；设计高度达100m；单柱荷重为42000KN；具振动荷载，国外引进工艺，对沉降变形及不均匀沉降变形有严格要求。采用桩基，结构形式采用钢砼框架。
整个合成氨项目设计建设用地地处滇中高原与黔西高原分界处，海拔1980米左右，属中山～高原地形，为喀斯特溶蚀地貌。区内以岩溶水、裂隙水为主，次为孔隙水，一般径流途径短，地下水径流循环交替较为强烈。
据首次设计总图煤气化装置的布局，在完成初步勘测后发现，初设煤气化装置场地地基土工程地质条件较差，西北部场地揭露的基岩较为破碎，且厚度较大，溶槽发育。西南一侧发育土洞，场地整体条件复杂，地基均匀性相对较差。若将荷重大且高耸的煤气化装置布设于此，将会使本工程在地基基础设计和地基土处理上增加过多的精力投入和财力消耗。同时将大大增加工程的总体造价。
然在相邻间距不足50m的原循环水场地却初步探明，基岩埋深相对较浅，石芽浅埋，岩石较完整，分布均匀，是较理想的工程建设用地。从煤气化装置的主体单柱荷重，工程造价，项目安全，建造工期综合考虑，提议设计修改总图布局方案中关于煤气化装置的布设。
二、总图设计方案中煤气化装置布局的调整论证
根据初步了解的场地工程地质条件和煤气化装置自身的工程特点，从新旧两块场地的工程地质条件，工程意义，桩基工程设计参数，成桩工艺的可行性，工程造价，施工工期以及总图工艺流程修改方案的可能性上分析对比，进行煤气化装置布局调整的论证。
2.1新、旧场地工程地质条件对比
两场地相比较，现煤气化装置地理位置上地形高于原设计位置，平均高出3～4m；上覆第四纪覆盖层红粘土，属原生红粘土，厚度薄于原设计场地，而原场地红粘土为次生和老厂建造时回填粘土，局部尚发育隐埋土洞。
现场地下伏基岩也相对原场地埋深较浅，岩石揭露较完整，钻探岩芯多呈柱状。而原场地下伏基岩岩石多发育溶槽及溶蚀沟，揭露岩石较破碎，岩芯采取率较低，破碎岩石厚度较大，部分钻孔50m未揭露到完整基岩。
场地地基土无论是从上覆土层结构、性状和强度，还是下伏基岩岩石的坚硬程度、完整性和强度来看，旧场地工程地质条件相对于新场地明显较差。
2.1桩基工程设计参数对比
新场地中风化灰岩埋藏较浅且完整，桩端持力层易控制，端承岩层较完整，成桩设计指标、参数较易选择和掌控；上覆原生红粘土结构，性状相对单一，设计时桩侧阻也容易选择和应用。而旧场地局部区段由于溶蚀槽的发育，无法准确掌控单桩的入岩位置，桩长不易确定，上覆有较厚次生红粘土局部为老填土，部分区段尚隐埋土洞，使桩基设计总体难以有统一的设计运算标准，单桩承载力不易确定，为消除主体结构的不均匀沉降和均匀沉降参数，尚使个别部位需进行上部结构调整或重新进行基础结构设计，造成基础设计工艺上的复杂化。
2.3成桩工艺的可行性分析
新场地上覆红粘土属原生红粘土，褐红--棕红色，干强度高，韧性高，坚硬--硬塑，侧壁稳定性好，在成桩时优于原场地；下伏基岩完整性好，容易选取准确的成桩端面，工程桩成孔后便于验收和掌控桩端质量；成桩质量容易控制，施工相对较安全；由于下伏基岩完整性好，钻探取样呈柱状，对存在的溶洞、溶孔，在超前钻施工中便于准确判别。而旧场地恰好不具备。
2.4工程造价和施工工期对比
新场地由于工程地质条件优于旧场地，基础设计和地基土处理、桩基础设计方面精力投入较少，且工程造价相对较低；由于场地工程地质条件相对较好，也简化了上部结构的设计。原场地由于地基均匀性差，而设计单桩承载力又高，受所处单桩位置地质条件的限制，支持主体结构的作用参差不齐，使设计对上部结构及基础形式进行大的调整和设计，投入到地基基础处理的造价和精力将大大增加；由于场地工程地质条件的复杂性，造成该设计不可预见的不良因素增加，将直接影响到项目的设计和施工的总进度。
2.5总图工艺流程修改的可能性
由于循環水装置属整个合成氨项目的辅助设施，工艺流程上可依据主体设计和场地工程条件的允许调整布局，且单位面积荷重较小，适宜选用天然地基。
对于现煤气化装置的布局，经与设计构通调整后，使整个合成氨工艺流程分布更加紧密、合理。
三、结论
在旧煤气化装置区钻探过程中，部分钻孔岩芯较破碎，局部区域基岩埋深较深，岩面隐埋起伏变化大，钻探资料表明溶洞充填物为红粘土，风化碎屑，碎石混粘性土等，从成份、结构、性状的表征，场地溶蚀现象较发育，工程地质条件相对较差。
在新煤气化装置区钻探结果表明，下伏基岩面起伏较大，且隐埋石芽较多，岩面埋深较浅；上覆第四纪覆盖层厚6～11m，以原生红粘土为主，干强度高，韧性好，硬塑。下伏基岩为中风化灰色，石芽发育，局部隐埋约1.4m，岩芯多呈柱状，岩性坚硬，结构致密，性脆，分布于整个场地。
经过几次与业主、设计单位、地方同行专家的沟通和论证，考虑到岩溶地区场地工程地质条件的复杂性，首先以“场地最好选择在地势较高或地下水最高水位低于基岩表面的地段；其次避开岩溶强烈发育及基岩面上粘土厚而集中的地段”的原则；否定原初设方案，修改总图设计，调整原煤气化和循环水装置的布局，同时对现煤气化装置单独进行详勘工作。
详勘结果表明，新选场地工程地质条件明显优于原初设旧场地工程地质条件；修改方案切实可行，新选场地适宜建设煤气化装置。