石油化工鋼儲罐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

楊振玲

摘 要：經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會在不斷的進(jìn)步，我國的石油化工產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，與傳統(tǒng)的房屋建筑進(jìn)行對比，儲罐環(huán)墻存在很大的不同。通常情況下，在建筑建筑工程中，房屋建筑的條形基礎(chǔ)是最重要的一項內(nèi)容，其中房屋的上部結(jié)構(gòu)都是完全靠基礎(chǔ)進(jìn)行傳遞和擴(kuò)散的。另外，環(huán)墻式罐基礎(chǔ)是環(huán)墻中的各種墊層共同實現(xiàn)的。環(huán)墻的承受能力主要是一小部分的介質(zhì)荷載、儲罐壁等，剩下的大量荷載都是環(huán)墻內(nèi)各墊層所承受的。與此同時，在軟場的土地上，主要是環(huán)墻式罐基礎(chǔ)，通常都是浮頂罐和內(nèi)浮頂罐。

關(guān)鍵詞：鋼儲罐;基礎(chǔ)設(shè)計;構(gòu)造

鋼儲罐是石油化工裝置經(jīng)常遇到的結(jié)構(gòu)物。由于平面抗彎剛度較大、抵抗不均勻沉降能力較強(qiáng)、占地少和經(jīng)濟(jì)性原因，其基礎(chǔ)型式經(jīng)常采用環(huán)墻式鋼筋混凝土基礎(chǔ)。本文探討《石油化工鋼儲罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》SH/T3068-2007和《鋼制儲罐地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50473-2008在環(huán)墻基礎(chǔ)環(huán)向拉力計算工況、計算公式和參數(shù)取值等方面存在的差異，并通過某裝置中的6座20000m3重油儲罐設(shè)計實例，探討對計算結(jié)果的影響。

1 設(shè)計相關(guān)條件

1.1 地質(zhì)條件

從工程巖土工程勘察報告中可以看出，該污水緩沖罐基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)注意以下地質(zhì)問題：擬建場區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，場地土類型為中軟土，場地類別為Ⅲ類場地。在勘探深度20.0m深度范圍內(nèi)，地層按物理力學(xué)性質(zhì)自上而下可分為三大層，分述如下：雜填土：干，較為松散，主要由粉砂、粉土組成，含有少量油污。層厚0.70～1.80m;粉質(zhì)粘土：可塑～硬塑狀態(tài)，表層30～50cm被原油污染。含有氧化鐵斑紋，局部夾有粉土團(tuán)塊和粉砂薄層。無搖震反應(yīng)，有光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。壓縮系數(shù)0.105MPa-1、壓縮模量15.66MPa，承載力特征值fak=140kPa。層厚0.60～3.50m;粉砂：稍濕～飽和，稍密～中密，局部夾有薄層粉土及粉質(zhì)粘土。顆粒級配不良，顆粒形狀以亞圓形為主，混粒結(jié)構(gòu)，成份以長石、石英及暗色礦物為主，含粘粒較少。承載力特征值fak=160kPa。工程中最大勘探深度為18.1m，該層末穿透。場地土及地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋、混凝土均為強(qiáng)腐蝕性。本場地地下水埋深2.8～6.3m。本地區(qū)最大凍結(jié)深度按1.12m考慮，標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.63m。

1.2 針對罐基礎(chǔ)選型

最常用的基礎(chǔ)型主要有：環(huán)梁式、外環(huán)梁式、護(hù)坡式等;針對罐基礎(chǔ)選型上要結(jié)合施工的技術(shù)、工藝的各種要求和投資造價等各個方面，另外要考慮到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的論證。①從經(jīng)濟(jì)角度分析和環(huán)梁式相比較，護(hù)坡式在成本的造價上很低，施工的場地也不會受到影響，其中罐和罐之前距離比較遠(yuǎn)，如果工藝方面滿足的前提下，就要選擇護(hù)坡式;②油罐的底部和罐外如果高度有很大的落差，其中罐的距離小并且罐區(qū)的空間不是很足的裝填下，要選擇使用環(huán)梁式;③針對地基承載力進(jìn)行修正后，和基底的壓力過小的時候，要選擇樁基礎(chǔ)。其中樁基礎(chǔ)的承臺面都需要安裝環(huán)梁。

2 環(huán)境保護(hù)

當(dāng)儲罐基礎(chǔ)坐落在靜流水源地或儲存不可降解介質(zhì)，且儲罐存儲介質(zhì)泄露會污染地下水或附近環(huán)境時，儲罐基礎(chǔ)部分應(yīng)采取防滲漏措施。實際工程一般采用壓實系數(shù)為0.97、厚度大于500mm的粘土層，不得采用淤泥、耕土、膨脹土、凍土，以及有機(jī)雜質(zhì)含量大于5%的土料。有時候會遇到有的業(yè)主提出用中粗砂代替粘土，因為有的地方砂往往取材方便，而且容易壓實。但是儲罐里面的介質(zhì)一旦泄露，砂容易滲漏，污染環(huán)境。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下可以作如下處理：首先按設(shè)計要求鋪一層砂填料層，再在其上鋪600g/m2長絲無坊土工布，接著鋪2mm厚HDPE土工膜，最后再鋪600g/m2長絲無坊土工布，增加了以上防滲措施才用砂代替粘土。施工時，應(yīng)采取嚴(yán)格隔離措施，防止鋼構(gòu)件對土工膜的破壞，并確保焊接時的火花不損害土工膜。

3 材料要求

3.1 罐基礎(chǔ)材料

鋼筋混凝土環(huán)墻采用C40級混凝土（采用抗硫酸鹽水泥）HPB300、HRB400級鋼筋現(xiàn)澆，混凝土保護(hù)層厚45mm。環(huán)向受力鋼筋接頭，應(yīng)采用焊接連接或機(jī)械連接。鋼筋混凝土環(huán)墻宜留后澆縫，在保證鋼筋連續(xù)的原則下均分三段澆灌，縫寬宜為300～500mm，接縫應(yīng)采用C45級微膨脹混凝土澆灌并搗實或采取其他有效措施?；炷翝仓蟊仨毤訌?qiáng)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)防干裂，頂面抹30mm厚1：2水泥砂漿找平，頂表面的水平度每9m圓周長不得超過±3mm。鋼筋混凝土環(huán)墻外刷環(huán)氧瀝青涂層，厚度≥500um。

3.2 砂墊層

砂墊層采用質(zhì)地堅硬的中砂或粗砂，亦可采用最大粒徑不超過20mm的砂石混合料。不宜采用細(xì)砂，不得采用粉砂或冰結(jié)砂，不得含有鹽漬土、草根等有機(jī)雜質(zhì)，含泥量不得超過5%。鋪設(shè)時可采用振實、撼實、夯實，壓實等方法。施工時應(yīng)分層進(jìn)行，下層密實度經(jīng)檢驗合格后，方可進(jìn)行上層施工。砂墊層密實度的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)用干密度控制，即γ=16kN/m。

4 構(gòu)造的要求

儲罐的底板在錐面坡度上是1.5%，為此，儲罐基礎(chǔ)的錐面坡度要滿足地基，也需要將其設(shè)計為1.5%，但是如果地基是軟弱狀態(tài)下，罐基礎(chǔ)的沉降量就會比罐時候的沉降大很多，要想讓沉降符合實際的標(biāo)準(zhǔn)，就需要將坡度設(shè)計成0.8%，把基礎(chǔ)的錐面坡度需要從之前的1.5%上升到3.5%;浮頂要盡量選擇外環(huán)式罐以及護(hù)坡式，需要在罐壁的位置對其安裝鋼筋混凝土環(huán)梁;罐基礎(chǔ)頂四周要設(shè)計出離地面高的位置，一般情況下要將沉降量進(jìn)行分析，同時要采取升高，要≥300mm;針對罐基礎(chǔ)頂面，首先要進(jìn)行設(shè)置瀝青砂絕緣層，厚度要控制在80～150mm。其中，需要按照重量進(jìn)行合理的配比，中砂和石油瀝青的比例是93：7。瀝青砂絕緣層是為了避免砂石填料層和潮氣出現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散，給罐底板造成嚴(yán)重的腐蝕;需要針對砂石土填料層采取覆蓋，讓實現(xiàn)穩(wěn)固;在瀝青砂絕緣層的底部位置要加入一層粗砂墊層，厚度要>300mm。主要的作用就是讓壓力在分布上更加均勻，可以針對地基的不均勻沉降要進(jìn)行降低和調(diào)整，厚度>300mm時，就能避免地下毛細(xì)管水的水有所滲透，如果底板出現(xiàn)泄漏，就能實現(xiàn)漏油信號的通道;護(hù)坡式罐基礎(chǔ)周圍人行道的寬度宜為800mm～1000mm;護(hù)坡式罐基礎(chǔ)的護(hù)坡坡度宜為1：1.5。當(dāng)采用混凝土或碎石灌漿護(hù)坡時，其厚度不宜小于100mm;當(dāng)采用漿砌毛石護(hù)坡時，其厚度應(yīng)不小于200mm。護(hù)坡施工應(yīng)待儲罐充水試壓后方可進(jìn)行。因為罐在充水試壓時，有大量的沉降產(chǎn)生，為避免護(hù)坡的開裂，因此不應(yīng)與罐基礎(chǔ)同時施工。而且特別注意，儲罐在充水試壓時，應(yīng)防止罐頂上雨水的沖刷，或其他人為的對護(hù)坡的破壞，可采取臨時的防護(hù)措施，否則易造成嚴(yán)重的滑坡事故;環(huán)墻式罐基礎(chǔ)環(huán)墻的埋深（以沉降基本穩(wěn)定為準(zhǔn)）不宜小于600mm，在地震區(qū)，當(dāng)?shù)鼗劣幸夯赡軙r，埋深不宜小于1000m;在寒冷地區(qū)罐基礎(chǔ)埋深宜滿足凍土深度要求，若不能滿足凍土深度要求則應(yīng)采取處理措施;鋼筋混凝土環(huán)墻寬度不宜小于250mm。環(huán)墻頂面應(yīng)在罐壁向內(nèi)20mm處做成1：2的坡度。罐壁至環(huán)墻外緣尺寸不宜小于100mm。環(huán)墻底部不宜放腳擴(kuò)寬;鋼筋混凝土環(huán)墻，應(yīng)設(shè)置泄漏孔。泄露孔應(yīng)沿罐周均勻設(shè)置，其間距宜為10m～15m。泄露孔的孔徑為50mm，其進(jìn)口處孔底宜與砂墊層底標(biāo)高相同，并以不小于5%的坡度坡向環(huán)墻外側(cè)。泄露孔進(jìn)口處應(yīng)設(shè)置由礫石和粒徑為20mm～40mm的卵石組成反濾層和鋼筋濾網(wǎng)，出口應(yīng)高出設(shè)計地面。鋼筋混凝土環(huán)墻設(shè)置泄漏孔，埋設(shè)漏油信號管，當(dāng)?shù)装迓┯蜁r經(jīng)過砂墊層和反濾層沿該管流出，以便安全人員及時檢查，采取對策。

5 結(jié)語

綜上所述，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人們在石油需求量不斷增多。在工程建設(shè)過程中，不能單純的追求施工的進(jìn)度，將工程的整體質(zhì)量有所忽視。為此，在設(shè)計環(huán)節(jié)就需要進(jìn)行規(guī)范，給安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2011.

[2] SH/T3068-2007.石油化工鋼儲罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會，2008.