覆土立式油罐的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

彭建萍

〔中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司 山東東營(yíng) 257026〕

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油及石油類產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越來(lái)廣泛，各類油庫(kù)及儲(chǔ)備庫(kù)日益增多，而油罐是儲(chǔ)存散裝油品最為重要的設(shè)備，油罐儲(chǔ)油是目前應(yīng)用最多的一種儲(chǔ)油方式。按照油罐安裝位置的不同通常分為露天油罐、地下(半地下)油罐和山洞油罐三種。為了提高國(guó)家石油儲(chǔ)備庫(kù)的戰(zhàn)時(shí)生存能力，許多地面或半地下油罐通常進(jìn)行覆土掩埋(覆土油罐)。覆土立式油罐具有能有效減少油品蒸發(fā)損耗、對(duì)空具有一定隱蔽防護(hù)能力等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)和國(guó)家成品油儲(chǔ)備中。根據(jù)實(shí)際需要和GB 50074—2014石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)油罐之間的防火間距、罐室基礎(chǔ)、罐室環(huán)墻及球殼頂、外防水等方面闡述了需要進(jìn)行專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

1 覆土立式油罐的定義

覆土立式油罐是獨(dú)立設(shè)置在用土掩埋的罐室或護(hù)體內(nèi)的立式油品儲(chǔ)罐。將立式儲(chǔ)油罐安裝在地下掩體內(nèi)，掩體由防護(hù)墻和頂蓋組成，防護(hù)墻采用磚、石、混凝土預(yù)制砌筑，或現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土而成。罐室球殼頂應(yīng)與墻頂混凝土圈梁連成整體，罐頂覆土厚度不應(yīng)小于0.5 m。

2 覆土立式油罐的優(yōu)缺點(diǎn)分析

覆土立式油罐適用于在低山、丘陵等凹凸地形地帶建設(shè)，是軍隊(duì)和國(guó)家成品油儲(chǔ)備常用的一種儲(chǔ)罐形式。目前國(guó)內(nèi)最大單罐容量為10 000 m3。由于覆土立式油罐能夠充分利用地形并具有掩體保護(hù)，故其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)不受紫外線照射，外部環(huán)境影響小，可以有效地減少油品蒸發(fā)損耗，益于儲(chǔ)罐的安全防火和儲(chǔ)存油品質(zhì)量的穩(wěn)定。由于覆土油罐室密閉性較好，且頂部和周圍都覆有不小于0.5 m厚的土，因此罐室內(nèi)溫度比較穩(wěn)定，受大氣環(huán)境溫度的影響較小，有利于減少油罐小呼吸蒸發(fā)損耗，延緩油品變質(zhì)。

(2)可以做到不占用好地和基本糧田。

(3)具有一定的對(duì)空隱蔽防護(hù)能力，比較安全，建成后可與周圍地形基本協(xié)調(diào)。覆土油罐通過(guò)覆土及植被的遮蓋，能減少被敵人偵查發(fā)現(xiàn)和遭敵襲擊的可能性。而且，油罐室護(hù)體(掩體)，有一定的防護(hù)能力，既可以一定程度上抵御敵人的襲擊，又可以在油罐著火爆炸后阻止油品漫流，減輕對(duì)相鄰油罐的影響程度。

但是建覆土立式油罐需挖土砌護(hù)體，使得造價(jià)提高、施工周期長(zhǎng)，而且罐基礎(chǔ)降低，導(dǎo)致輸油泵的吸入條件變差，對(duì)輸油泵房建設(shè)帶來(lái)一定影響；如果地下水位較高時(shí)，還需要對(duì)罐室和油罐作特殊的防水處理。通常覆土立式油罐的建設(shè)費(fèi)用為地上油罐的1.5～1.7倍，土石方挖填量一般為油罐容量的3.5～4.5倍。

3 覆土立式油罐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 油罐之間的防火距離

覆土立式油罐之間的防火距離，應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)甲B、乙、丙A類油品覆土立式油罐之間的防火距離，不應(yīng)小于相鄰兩罐罐室直徑之和的1/2。當(dāng)按相鄰兩罐罐室直徑之和的1/2計(jì)算超過(guò)30 m時(shí)，可取30 m。

(2)丙B類油品覆土立式油罐之間的防火距離，不應(yīng)小于相鄰較大罐室直徑的0.4倍。

(3)當(dāng)丙B類油品覆土立式油罐與甲B、乙、丙A類油品覆土立式油罐相鄰時(shí)，兩者之間的防火距離應(yīng)按本條第1款執(zhí)行。

3.2 建筑設(shè)計(jì)

覆土立式油罐罐室的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)罐室應(yīng)采用圓筒形直墻與鋼筋混凝土球殼頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。罐室及出入通道的墻體，應(yīng)采用密實(shí)性材料構(gòu)筑，并保證在油罐出現(xiàn)泄漏事故時(shí)不泄漏。

(2)罐室球殼頂內(nèi)表面與金屬油罐頂?shù)木嚯x不應(yīng)小于1.2 m, 罐室壁與金屬罐壁之間的環(huán)形走道寬度不應(yīng)小于0.8 m。

(3)罐室頂部周邊應(yīng)均勻：設(shè)置采光通風(fēng)孔。直徑小于或等于12 m的罐室，采光通風(fēng)孔不應(yīng)少于2個(gè)；直徑大于12 m的罐室，至少應(yīng)設(shè)4個(gè)采光通風(fēng)孔。采光通風(fēng)孔的直徑或任意邊長(zhǎng)不應(yīng)小于0.6 m，其口部高出覆土面層不宜小于0.3 m，并應(yīng)裝設(shè)帶鎖的孔蓋。

(4)罐室出入通道寬度不宜小于1.5 m，高度不宜小于2.2 m。

(5)儲(chǔ)存甲B、乙、丙A 類油品的覆土立式油罐，罐室通道出入口應(yīng)高于罐室地坪不小于2.0 m。

(6)罐室的出入通道口，應(yīng)設(shè)置向外開啟并滿足口部緊急時(shí)刻封堵強(qiáng)度要求的防火密閉門，耐火極限不得低于1.5 h。通道口部的設(shè)計(jì)，應(yīng)有利于在緊急時(shí)刻采取封堵措施。

(7)罐室及出入通道應(yīng)有防水措施。閥門操作間應(yīng)設(shè)積水坑。推薦做法：沿罐室環(huán)墻根部設(shè)置內(nèi)排水明溝，溝寬一般為100 mm，并引至積水坑。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 罐室球殼頂

(1)罐室球殼頂?shù)挠?jì)算荷載，應(yīng)按殼頂自重、防水層重量、覆土重量、覆土面可變荷載以及油罐的安裝荷載等確定。

(2)球殼頂應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土殼體，球殼頂應(yīng)與環(huán)墻頂混凝土圈梁連成整體。其連接區(qū)域的構(gòu)造要求：①圈梁附近的殼板，應(yīng)根據(jù)內(nèi)力大小均勻逐漸加厚至不小于2倍的殼體厚度。加厚范圍自圈梁內(nèi)邊緣算起，水平距離不宜小于殼體凈跨的1/12～1/10或斜距不小于凈跨的1/7.5。②在殼體增厚區(qū)內(nèi)，至少配置φ6～10 mm間距不大于200 mm的雙層雙向鋼筋網(wǎng)，且均應(yīng)錨入圈梁內(nèi)。③在殼體受壓區(qū)及主拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度的受拉區(qū)域內(nèi)，可按構(gòu)造要求配筋，且鋼筋直徑不小于φ6 mm。單層配筋時(shí)，鋼筋最大間距不大于250 mm，雙層配筋時(shí)，上下兩層鋼筋網(wǎng)應(yīng)錯(cuò)開配置，鋼筋最大間距不大于300 mm。

(3)罐室球面殼被覆應(yīng)作強(qiáng)度驗(yàn)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)的內(nèi)力分析可按JGJ/T 22中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。計(jì)算時(shí)可只考慮圈梁側(cè)面的彈性抗力，不考慮殼體的彈性抗力。穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)球面殼的法向均布計(jì)算荷載不應(yīng)超式(1)計(jì)算的臨界荷載值：

qcr=0.06Eh(δh/Rk)2

(1)

式中 qcr——球面殼的法向均布計(jì)算臨界荷載，MPa；

Eh——混凝土的彈性模量，MPa；

δh——球面殼的厚度，m；

Rk——球面殼的曲率半徑，m。

(4)墻頂圈梁上的計(jì)算荷載，除無(wú)側(cè)向彈性抗力和側(cè)向抵抗力矩外，其余荷載均與洞庫(kù)罐室圈梁相同。計(jì)算圈梁頂面集中荷載時(shí)應(yīng)計(jì)入罐頂可變荷載。圈梁底面與墻頂?shù)哪Σ亮刹豢紤]。圈梁計(jì)算同洞庫(kù)罐室墻頂圈梁。

3.3.2 罐室環(huán)墻

(1)罐室環(huán)墻上的計(jì)算荷載，可按混凝土頂和墻頂圈梁傳來(lái)的荷載、回填土側(cè)壓力、墻身自重及變截面臺(tái)階上的回填土重等因素進(jìn)行確定。圈梁底面摩擦力和抵抗彎矩在計(jì)算時(shí)可不考慮。環(huán)墻頂面作為圈梁地基，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

(2)罐室環(huán)墻可按上、下端鉸接的圓筒殼計(jì)算，徑向截面按砌體中心受壓構(gòu)件計(jì)算，環(huán)向截面按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，縱向彎曲系數(shù)取1.0。

(3)罐室截面承載力計(jì)算、環(huán)墻地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，以及構(gòu)造要求等，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

3.3.3 油罐基礎(chǔ)推薦做法

(1)油罐基礎(chǔ)構(gòu)造由上而下依次為： ①100 mm厚瀝青砂絕緣層(或150～200 mm厚中粗砂墊層)；②200～300 mm厚級(jí)配砂石墊層；③防滲膜大于或等于100 mm厚鋼筋防滲混凝土底板，并與罐室環(huán)墻基礎(chǔ)連成一體；④填料層。

采用中粗砂代替瀝青砂絕緣層時(shí)，中粗砂應(yīng)采用中性、干燥和過(guò)篩的干凈砂子。采用防滲膜代替鋼筋防滲混凝土層時(shí)，防滲膜的做法宜參照《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》GB/T 50934—2013的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

(2)油罐罐壁下宜設(shè)鋼筋混凝土環(huán)梁，環(huán)梁的上表面宜高出罐室環(huán)形通道設(shè)計(jì)地坪20～50。

(3)油罐基礎(chǔ)宜設(shè)檢漏管，檢漏管應(yīng)由防滲混凝土底板或防滲膜的上表面級(jí)配砂石墊層引出罐室環(huán)形通道地面以上20～30 mm，檢漏管的公稱直徑應(yīng)為50 mm。檢漏管應(yīng)沿油罐基礎(chǔ)環(huán)向均布設(shè)置，間距不大于25 m，且每罐至少2個(gè)。

3.4 外防水

(1)罐室及出入通道的外墻面和頂部外表面，應(yīng)采用瀝青等防水材料做防水。

(2)罐室及出入通道的外墻根部應(yīng)設(shè)排水盲管或盲溝。排水盲管或盲溝沿外墻體敷設(shè)的頂部標(biāo)高，應(yīng)低于相應(yīng)各點(diǎn)的室內(nèi)地坪標(biāo)高，且排水坡度不應(yīng)小于0.3%。采用排水盲管時(shí)，排水盲管的直徑不應(yīng)小于300 mm；采用排水盲溝時(shí)，排水盲溝的排水?dāng)嗝娌粦?yīng)小于0.1m2。

(3)覆土立式油罐的防洪標(biāo)準(zhǔn)一般按洪水重現(xiàn)期100年考慮。山坡匯水面積較大時(shí)，應(yīng)在罐室迎水面的山坡或切坡上游設(shè)置截洪溝。

3.5 覆土

(1)罐室、出入通道和墻體周圍1.0 m范圍內(nèi)應(yīng)采用細(xì)土回填，壓實(shí)系數(shù)一般不小于0.85。

(2)罐室及出入通道的頂部覆土厚度應(yīng)大于或等于0.5 m，周圍覆土坡度不應(yīng)大于65%(大約1∶1.5)，并對(duì)覆土面層采取栽種草皮等相應(yīng)的穩(wěn)固措施。

3.6 事故油品的防控

3.6.1 罐室要設(shè)置事故外輸管道，事故外輸管道的設(shè)置一般要滿足下列要求：

(1)應(yīng)滿足用泵騰空泄漏在罐室的油品要求，其公稱直徑宜與油罐出油管道的公稱直徑相一致，但不得小于100 mm。

(2)事故外輸管道應(yīng)由罐室閥門操作間處的積水坑處引出罐室外，并宜滿足在事故時(shí)能與輸油干管相連通。

(3)事故外輸管道應(yīng)設(shè)控制閥門和隔離裝置?？刂崎y門和隔離裝置應(yīng)設(shè)在罐室外便于人員操作和事故時(shí)不易遭受危及的部位。

(4)事故外輸管道應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，控制閥門應(yīng)采用鋼制閥門。

(5)事故外輸管道在罐室閥門操作間內(nèi)的管口應(yīng)設(shè)防鼠網(wǎng)。

3.6.2 罐區(qū)要設(shè)置事故存油坑(池)。

儲(chǔ)存甲、乙、丙A類油品的覆土立式油罐區(qū)，應(yīng)按不小于罐區(qū)內(nèi)儲(chǔ)罐可能發(fā)生油品泄漏事故時(shí)，油品漫出罐室部分最多一個(gè)油罐的泄漏油品設(shè)置區(qū)域?qū)Я鳒霞笆鹿蚀嬗涂?池)。

3.7 消防

(1)覆土臥式油罐和儲(chǔ)存丙B類油品的覆土立式油罐，可不設(shè)泡沫滅火系統(tǒng)，但應(yīng)按《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074—2014的規(guī)定配置滅火器材。

(2)儲(chǔ)存甲B、乙和丙A類油品的覆土立式油罐，應(yīng)設(shè)低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。

(3)覆土立式油罐可采用移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)。

(4)著火的覆土儲(chǔ)罐及其相鄰的覆土儲(chǔ)罐可不冷卻，但應(yīng)考慮滅火時(shí)的保護(hù)用水量(指人身掩護(hù)和冷卻地面及儲(chǔ)罐附件的水量)。

(5)儲(chǔ)罐的消防冷卻水供水范圍和供給強(qiáng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：①覆土立式油罐的保護(hù)用水供給強(qiáng)度不應(yīng)小于0.3L/(s·m2)，用水量計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)為最大儲(chǔ)罐的周長(zhǎng)。當(dāng)計(jì)算用水量小于15L/s時(shí)，應(yīng)按不小于15L/s計(jì)。②覆土臥式油罐的保護(hù)用水供給強(qiáng)度，應(yīng)按同時(shí)使用不少于2支移動(dòng)水槍計(jì)，且不應(yīng)小于15L/s。

(6)覆土立式油罐的消防冷卻水最小供給時(shí)間不應(yīng)少于4h。

(7)儲(chǔ)存甲B、乙和丙A類油品的覆土立式油罐，應(yīng)配備帶泡沫槍的泡沫滅火系統(tǒng)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①油罐直徑小于或等于20 m的覆土立式油罐，同時(shí)使用的泡沫槍數(shù)不應(yīng)少于3支。②油罐直徑大于20 m的覆土立式油罐，同時(shí)使用的泡沫槍數(shù)不應(yīng)少于4支。③每支泡沫槍的泡沫混合液流量不應(yīng)小于240 L/min，連續(xù)供給時(shí)間不應(yīng)小于1h。

3.8 其他

(1)應(yīng)有一個(gè)罐頂人孔設(shè)在罐頂中央板上，用于油罐檢修時(shí)連接通風(fēng)管道。

(2)罐頂上的儀表安裝孔，與罐壁、人孔、排水槽、進(jìn)出油接合管等附件的水平距離不應(yīng)小于1.0 m。其公稱直徑應(yīng)按所選的儀表安裝要求確定。

(3)甲、乙類油品覆土立式油罐的量油口(帶鎖)，不應(yīng)設(shè)在罐室內(nèi)(引出上部覆土地面)。

(4)油罐進(jìn)出流量大于170 m3/h時(shí)，一般設(shè)兩根通氣管，引出覆土面1.0～1.5 m,且每根通氣管的流速不宜超過(guò)1.4 m/s。通氣管口按規(guī)定裝設(shè)呼吸閥和阻火器。

(5)罐室一般不允許引入強(qiáng)電；對(duì)甲、乙類覆土油罐，罐室內(nèi)的測(cè)量?jī)x表等應(yīng)采用本安型。

(6)基本施工步驟：罐室基礎(chǔ)與環(huán)墻→鋼筋混凝土頂→油罐安裝→通道(或預(yù)留油罐安裝進(jìn)料口，待油罐安裝完后再封口)→外防水→覆土等。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于覆土立式油罐的特殊性，油罐之間的防火間距確定、罐室球殼頂、罐室基礎(chǔ)、罐室環(huán)墻及外防水、消防等方面是覆土立式油罐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在具體實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格按照《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074—2014等規(guī)范要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

[1] 建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)檢總局.GB50074—2014 石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

[2] 李選民,潘路,陳衛(wèi)兵. 建設(shè)覆土油罐的利弊分析[J]. 石油庫(kù)與加油站,2004,(3)：35-37.

[3] 范乾權(quán),張贊牢,姜玉泉.國(guó)內(nèi)覆土油罐現(xiàn)狀探討[J]. 中國(guó)儲(chǔ)運(yùn),2010,(04)：99-100.