大型原油儲罐基礎(chǔ)防滲膜施工

莊向仕，徐樹立，張大偉，李琳，崔琳琳

(1．承德石油高等專科學(xué)校建筑工程系，河北承德067000; 2．中國石油天然氣管道局第五工程公司，河北任丘062552)

大型原油儲罐基礎(chǔ)防滲膜施工

莊向仕1，徐樹立2，張大偉1，李琳1，崔琳琳1

(1．承德石油高等?？茖W(xué)校建筑工程系，河北承德067000; 2．中國石油天然氣管道局第五工程公司，河北任丘062552)

大型儲罐基礎(chǔ)施工時，一般都要求考慮防泄漏等設(shè)計，在儲罐防泄漏措施中主要的方式是防滲膜的使用。大型儲罐基礎(chǔ)防滲膜施工是儲罐基礎(chǔ)施工中一項重要的工序。通過儲罐基礎(chǔ)內(nèi)防滲膜的設(shè)置，可以有效的解決滲漏等問題。

大型儲罐基礎(chǔ);防滲膜;環(huán)墻

大型石油儲罐在石油煉化及石油儲備行業(yè)有著很廣泛的應(yīng)用。近些年來來石油儲罐向著大型化的趨勢發(fā)展，從1962年在美國建成的10×104m3的浮頂儲罐到1971年在日本建成的16×104m3的浮頂罐，直徑達(dá)到了109 m，高度為17．8 m。我國從1985年以后才開始出現(xiàn)大型儲罐的建設(shè)，建于秦皇島的10×104m3的單盤式浮頂儲罐揭開了我國大型儲罐建設(shè)的先河，隨后的幾十年里，我國陸續(xù)建立了超過500個十萬m3的大型儲罐，并分別在廣西欽州，甘肅蘭州等地建成了15萬m3(直徑100 m，高21．8 m)的大型儲罐［1-3］．

大型儲罐的建設(shè)一般都位于沿海填海造陸區(qū)，比較容易產(chǎn)生沉降變形而造成罐內(nèi)液體滲漏，為了防止儲罐液體滲漏對環(huán)境造成破壞，在儲罐基礎(chǔ)的設(shè)計和施工中都會考慮防滲等措施。目前從設(shè)計和施工方便方面來說，在這個方面比較有效的辦法是進(jìn)行儲罐基礎(chǔ)防滲膜的設(shè)置和儲罐區(qū)域內(nèi)地面硬化并聯(lián)合防火墻形成封閉的防滲空間，來保證防滲和泄漏。

1　儲罐基礎(chǔ)類型及施工工藝

大型儲罐的應(yīng)用也越來越廣泛，大型儲罐的基礎(chǔ)是根據(jù)建設(shè)地點(diǎn)的地質(zhì)情況和儲罐的容量等特征，主要分為以下四類:

1．1環(huán)墻式基礎(chǔ)

當(dāng)儲罐位于地基情況較差、地基沉降較大或者承載力不高的區(qū)域時，可以采用環(huán)墻式基礎(chǔ)。環(huán)墻式基礎(chǔ)有基礎(chǔ)環(huán)墻和基礎(chǔ)環(huán)墻內(nèi)回填組成，是最廣泛采用的儲罐基礎(chǔ)形式。它是將荷載通過環(huán)墻和環(huán)墻內(nèi)回填土均勻的傳遞到地基，可以有效的防止不均勻沉降帶來的儲罐基礎(chǔ)的破壞。其結(jié)構(gòu)形式見圖1。

1．2護(hù)坡式基礎(chǔ)

當(dāng)?shù)鼗休d力能夠滿足儲罐的要求并且地質(zhì)條件較好，沉降量很小的時候，可以采用護(hù)坡式基礎(chǔ)，護(hù)坡可以采用混凝土、漿砌毛石等形式。一般用于容量較小的儲罐基礎(chǔ)。護(hù)坡式基礎(chǔ)施工簡單，工程造價也相對較低，但是不適用于沉降較大和有不均勻沉降的地區(qū)。其結(jié)構(gòu)形式見圖2。

1．3護(hù)圈式基礎(chǔ)

當(dāng)?shù)鼗某休d力能夠滿足儲罐要求并且建設(shè)場地比較寬敞，用地范圍不受限制時，可以采用護(hù)圈式基礎(chǔ)，護(hù)圈式基礎(chǔ)是在距離儲罐壁10～20 cm的位置設(shè)置護(hù)圈墻，這種基礎(chǔ)多用于容積在1 000立方米以內(nèi)并存儲高位介質(zhì)的儲罐。護(hù)圈墻可以采用鋼筋混凝土環(huán)墻，也可以采用板樁等結(jié)構(gòu)形式，如圖3。

1．4樁基礎(chǔ)

當(dāng)?shù)鼗翆虞^厚，容易產(chǎn)生不均勻沉降或有軟弱下臥層時，一般會采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)一般情況與其他類型基礎(chǔ)結(jié)合使用，如樁－環(huán)墻基礎(chǔ)(見圖4)等。但是樁基礎(chǔ)造價較高特別適用于大型或者超大型儲罐基礎(chǔ)。

1．5儲罐基礎(chǔ)的施工工藝

下面以環(huán)墻式基礎(chǔ)為例說明其施工工藝:

測量放線→基槽開挖→墊層澆注→鋼筋綁扎→模板安裝→混凝土澆注→模板拆除→混凝土養(yǎng)護(hù)→基槽回填→砂墊層碾壓→防滲膜鋪設(shè)→砂墊層碾壓→陰極保護(hù)安裝→砂墊層碾壓→鋪設(shè)瀝青砂→基礎(chǔ)驗收、交接。

2　防滲膜類型和特點(diǎn)

防滲膜具有良好的耐熱性和耐寒性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好，耐環(huán)境應(yīng)力開裂與耐撕裂強(qiáng)度性能好，隨著密度的上升，機(jī)械性能和阻隔性能會相應(yīng)提高，耐熱和抗拉強(qiáng)度也更高，可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等腐蝕。

防滲膜主要用于以下幾個方面:環(huán)保，環(huán)衛(wèi):生活垃圾填埋場防滲與滲濾液收集隔離過濾系統(tǒng)，污水處理池防滲等;水利工程:人工湖防滲、人工河道防滲等;市政建筑工程:排水板隧道排水反濾，地鐵隧道防滲，軟土基礎(chǔ)加固與排水等各類防滲工程;園林景觀與綠化工程:高爾夫球場人工湖防滲、洼地綠化改造，鹽堿地與沙礫地的綠化種植層改造，綠化草坪防水防潮等;石油化工系統(tǒng):化工污水池防滲、煉油廠污水池防滲、油罐基礎(chǔ)防滲，加油站的儲油罐防滲與煉油廠油污池防滲，管道內(nèi)襯等;礦業(yè):洗選池防滲、堆浸池防滲、堆灰場防滲、溶解池防滲等);道路交通設(shè):施土工格柵公路的基礎(chǔ)加固，土工格室邊坡防護(hù)，涵洞與隧道防滲加固地下水導(dǎo)排與電路防潮保護(hù);農(nóng)業(yè):飲用水池防滲，蓄水池防滲;水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè):集約化養(yǎng)殖池防滲、海參圈護(hù)坡，爬行魚類的圈養(yǎng)圍護(hù)等;鹽業(yè):鹽場結(jié)晶池防滲隔離，鹵水池防滲，曬鹽膜等。

3　實際工程防滲膜使用

3．1工程概況

本文以中石油日照某罐區(qū)防滲膜施工為例(見圖5、圖6)進(jìn)行介紹。工程概況:儲罐容積10×104m3，儲罐基礎(chǔ)采用環(huán)墻式，地基為強(qiáng)夯后的開山碎石回填地基，為滿足環(huán)保和防滲，防滲膜鋪設(shè)要求為:防滲層采用1．5 mm高密度聚乙烯土工膜，建議幅寬12．0 m，各幅之間采用搭接雙面焊接，搭接寬度不小于100 mm，防滲膜和混凝土環(huán)墻之間采用膨脹螺絲壓條固定。土工膜等材料要求復(fù)合相關(guān)規(guī)范要求。

3．2防滲膜施工工藝

根據(jù)儲罐基礎(chǔ)的施工圖及施工工藝要求，防滲膜的主要的施工工序為:材料進(jìn)場→材料檢驗→環(huán)墻基礎(chǔ)回填到設(shè)計高度→回填檢測→防滲膜預(yù)鋪設(shè)計→防滲膜鋪設(shè)→防滲膜搭接焊接→防滲膜與環(huán)墻連接→焊接檢測→砂墊層回填。

3．2．1材料進(jìn)場檢驗

材料要求符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，材料進(jìn)場后按照GB/T 17668—1999《土工合成材料聚氯乙烯土工膜》進(jìn)行檢驗其尺寸、外觀質(zhì)量和物理力學(xué)性能，檢驗合格后才可以用于工程。其他材料同樣按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)場檢測。

3．2．2基礎(chǔ)內(nèi)回填

按照設(shè)計要求首先進(jìn)行基礎(chǔ)內(nèi)夯實，然后回填300 mm天然級配砂石墊層并壓實，然后鋪設(shè)100 mm粗砂墊層震實，達(dá)到防滲膜的施工高程。儲罐基礎(chǔ)內(nèi)回填時要求壓實合格并對每層回填進(jìn)行檢測，檢測合格后方可進(jìn)行下層施工。

3．2．3防滲膜施工

防滲膜幅度較寬，施工之前為了避免裁切浪費(fèi)首先進(jìn)行模擬預(yù)鋪，采用計算機(jī)模擬軟件進(jìn)行模擬，得到采用按順次進(jìn)行鋪設(shè)剪裁較少的方案。鋪設(shè)方案確定后，進(jìn)行防滲膜的鋪設(shè)，首先按照方案確定的鋪設(shè)順序由一邊開始鋪設(shè)防滲膜，如圖7所示。保留并合理考慮需要與環(huán)墻連接部分后進(jìn)行裁切，然后按照搭接要求進(jìn)行防滲膜的焊接，防滲膜焊接后要將之前搭接部分清理干凈，不能有砂石及灰塵，以免影響焊接質(zhì)量，采用雙面焊接，應(yīng)用自動焊接設(shè)備自動進(jìn)行焊接，焊接完成后焊道情況如圖8所示。

防滲膜與環(huán)墻的連接采用高密度聚氯乙烯壓條和膨脹螺絲固定，壓條寬度100 mm，膨脹螺絲每500 mm設(shè)置一道并刷瀝青防腐。

3．2．4焊道檢測

焊道檢測采用專用防滲膜焊道檢測設(shè)備進(jìn)行檢測(見圖9)，檢測時對喊道形成的氣腔加壓至250 kPa，維持3～5 min，氣壓不應(yīng)低于240 kPa，然后在焊縫的另一端開孔放氣，氣壓表指針能夠迅速歸零方視為合格。檢測合格并經(jīng)驗收合格后才進(jìn)行上層砂墊層及其他墊層的施工。

4　結(jié)論

防滲膜施工完成后，通過檢漏孔可以檢測到儲罐底板是否有裂縫等泄漏情況，既可以保證原油泄漏后不會滲入地基又可以監(jiān)測底板是否裂縫。通過儲罐基礎(chǔ)防滲膜的使用及儲罐區(qū)域內(nèi)防火堤防滲地面的共同作用，保證儲罐罐區(qū)不會發(fā)生泄漏。

［1］徐志鈞，許朝銓，黃左堅．大型儲罐基礎(chǔ)地基處理與工程實例［M］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

［2］趙世斌．大型儲罐強(qiáng)夯地基與樁基沉降變形分析［D］．青島:中國海洋大學(xué)，2011．

［3］孫曉前．盤錦地區(qū)大型石油儲罐地基處理劑方案優(yōu)化［D］．大連:大連理工大學(xué)，2002．

［4］Darragh R D．Controlled Water Tests to Preload Tank Foundations．Journal of Soil Mechanics and Foundation Division ASCE，Vol．90，SM5，303－329．

［5］韓彥龍，孫晨曦，王二利．基于ANSYS的空分軸系及其零部件有限元模型研究［J］．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報．2014(3):16－18，27．

［6］SH/T3528－2005．石油化工鋼制儲罐地基與基礎(chǔ)施工及驗收規(guī)范［S］．2005．

Research on Impermeable Membrane of Large Tank Foundation

ZHUANG Xiang-shi1，XU Shu-li2，ZHANG Da-wei1，LI Lin1，CUI Lin-lin1
(1．Chengde Petroleum College Department of Construction Engineering，Chengde 067000，Hebei，China; 2．No．5 Engineering Company，China Petroleum Pipeline Bureau，Renqiu 062552，Hebei，China)

In the construction of large tank foundation，anti-leakage will be generally considered．Using impermeable membrane(HDPE)is one of the main measures．Construction of impervious membrane plays an important process in the storage tank foundation’s construction．Through the settings of impermeable membrane，leakage of a tank can be effectively solved．

large tank foundation;impermeable membrane;ring wall foundation

TU745．7

A

1008-9446(2015)02-0009-04

2014-12-02

莊向仕(1983－)，男，山東日照人，承德石油高等專科學(xué)校建筑工程系助教，碩士，主要研究方向:建筑結(jié)構(gòu)。