淺析大型儲罐基礎(chǔ)設(shè)計與地基處理

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)，我國的儲罐建設(shè)得到了飛速發(fā)展。大型油罐、化學(xué)品儲罐等項目建設(shè)日新月異，新工藝、新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，國家及相關(guān)企業(yè)部門對此付出了艱辛的努力。為保障儲罐地基基礎(chǔ)設(shè)計做到經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、技術(shù)先進(jìn)和保護(hù)環(huán)境，作者從儲罐基礎(chǔ)選型、特點(diǎn)、設(shè)計原則、基礎(chǔ)材料、構(gòu)造、地基處理等幾個方面闡述了儲罐基礎(chǔ)設(shè)計。希望該文能對各位同行提供借鑒與交流，共同促進(jìn)大型儲罐基礎(chǔ)建設(shè)水平更上一層樓。

關(guān)鍵詞：儲罐基礎(chǔ) 設(shè)計選型 構(gòu)造材料及原則 地基處理

中圖分類號：TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0068-02

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對化學(xué)品、油品以及清潔燃料的依賴程度超過以往任何時候。因此近年來各地新建、擴(kuò)建各種化學(xué)品庫、油庫、燃料油庫。油庫總?cè)萘恳喑噬仙厔荨蝹€儲罐的容量也是越來越大，特別是大型儲罐，直徑、高度大，對地基土的承載能力和變形要求高，影響深度大，尤其是軟土地基、山區(qū)地基以及特殊性土地基，地層復(fù)雜。

1 大型儲罐基礎(chǔ)的型式選擇

儲罐基礎(chǔ)的選型，應(yīng)根據(jù)儲罐的形式、容積、地質(zhì)條件、材料供應(yīng)情況、業(yè)主要求及施工技術(shù)條件、地基處理方法和經(jīng)濟(jì)合理性等條件綜合考慮。

儲罐基礎(chǔ)一般做法是在緊鄰罐底板之下做一層瀝青砂絕緣層用于阻斷地下潮氣對罐底板的腐蝕，在瀝青砂墊層之下做一層砂墊層，調(diào)節(jié)罐底板受力狀態(tài)，其下是壓實(shí)填土層。

儲罐基礎(chǔ)的形式基本上有如下兩種。

1.1 環(huán)墻式基礎(chǔ)（圖1）

當(dāng)?shù)鼗翞檐浲燎也粷M足承載力的要求、計算沉降及沉降差也不在允許范圍之內(nèi)或地震作用下地基土有液化時，宜采用環(huán)墻基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)是將鋼筋混凝土環(huán)墻設(shè)在儲罐壁板之下，利用該環(huán)墻將罐體傳來的壓力傳至地基。

1.2 護(hù)坡式基礎(chǔ)（圖2）

當(dāng)?shù)鼗聊軡M足承載力設(shè)計值和沉降差要求及建罐場地不受限制時，可采用護(hù)坡式基礎(chǔ)。護(hù)坡式基礎(chǔ)一般用于硬和中硬場地土，多用于固定頂罐，近年來也有用于大型浮頂儲罐的成功實(shí)例。

2 大型儲罐基礎(chǔ)的特點(diǎn)與設(shè)計原則

大型儲罐的類型很多，下面就簡單介紹儲罐基礎(chǔ)的特點(diǎn)與設(shè)計原則。

（1）儲罐基礎(chǔ)的特點(diǎn)不同于一般建筑物的基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)特點(diǎn)主要是以下幾方面。

①對于地基承載力的要求不是很高；根據(jù)儲罐的容量不同，地基承載力達(dá)到80～250 kPa一般就可滿足要求。

②工藝生產(chǎn)對基礎(chǔ)沉降的要求不很嚴(yán)格。儲罐基礎(chǔ)均勻沉降30～50 cm時，對工藝生產(chǎn)操作沒有什么影響，有的儲罐甚至沉降大1.5～2 m還可以繼續(xù)使用。

③儲罐自重與滿載時的重量相比，要輕的多。因此，基礎(chǔ)的沉降往往要在試水后或投產(chǎn)經(jīng)過相當(dāng)一段時間才能完成。如果地基承載力不足，而在試水期或投產(chǎn)初期加荷太快，就有可能產(chǎn)生太大的地基變形，甚至破壞。因此，儲罐基礎(chǔ)事故往往發(fā)生在試水期或投產(chǎn)期。

④儲罐本身是柔性結(jié)構(gòu)，在一定程度上能夠適應(yīng)地基的不均勻沉降。但在設(shè)計時要十分重視不均勻沉降對罐體結(jié)構(gòu)的影響。

（2）儲罐基礎(chǔ)的設(shè)計原則。要考慮到以下幾點(diǎn)。

①地基應(yīng)能支撐罐體和儲存液體的重量；

②地基不均勻沉降不應(yīng)超過儲罐容許值；

③基礎(chǔ)最終沉降量必須滿足工藝管道的使用要求；

④罐基礎(chǔ)應(yīng)高出地面，以免積水，甚至可能影響使用。

3 儲罐基礎(chǔ)材料與構(gòu)造要求

儲罐基礎(chǔ)不論采用哪種基礎(chǔ)形式，都離不開鋪填砂墊層和瀝青砂絕緣層這兩種基礎(chǔ)材料。砂墊層是儲罐基礎(chǔ)中普遍采用的一種鋪墊材料，砂宜采用質(zhì)地堅硬的中、粗砂，亦可采用最大粒徑不超過20 mm的砂石混合物，不宜采用細(xì)砂，不得采用粉砂或其它含水冰結(jié)砂石（不得采用海砂）。

砂中不得含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)，應(yīng)級配良好。當(dāng)使用粉、細(xì)砂時，應(yīng)摻入25%～30%的碎石或石屑。最大粒徑不宜大于20 mm，對濕陷性黃土地基的儲罐基礎(chǔ)，不得選用砂石等滲水材料。瀝青砂絕緣層可采用熱攪拌及冷攪拌兩種方法施工。其中熱攪拌用得較普遍。瀝青砂絕緣層厚度不得小于80 mm，采用中砂，砂中含泥量不得超過5%。

護(hù)坡式基礎(chǔ)的護(hù)坡坡度宜為1∶1.5，護(hù)坡可用混凝土預(yù)制板或塊石砌體灌漿，其厚度不宜小于10 cm.環(huán)墻式基礎(chǔ)的環(huán)墻，一般采用鋼筋混凝土制作。環(huán)墻內(nèi)的環(huán)向鋼筋宜采用Ⅱ、Ⅲ級鋼筋，豎向鋼筋宜采用Ⅰ級鋼筋。鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于35 mm，水泥宜采用不低于42.5級的普通水泥；儲罐環(huán)墻基礎(chǔ)四周應(yīng)做出80 cm寬的散水護(hù)坡或人行道，以便罐區(qū)的排水和生產(chǎn)操作。

4 儲罐基礎(chǔ)的地基處理

儲罐的荷載通過基礎(chǔ)傳給地基，當(dāng)罐基礎(chǔ)下為軟弱地基、不良地質(zhì)現(xiàn)象的山區(qū)地基、特殊土地基以及地震作用地基土有液化時或地基土的承載力設(shè)計值及沉降差不能滿足設(shè)計要求時，均應(yīng)對地基進(jìn)行處理。根據(jù)地基土性質(zhì)及軟弱地基土層厚度分布情況可分別采用墊層法、振沖法、剛性樁法、強(qiáng)夯法、復(fù)合地基法、充水預(yù)壓及排水固結(jié)法、夯擴(kuò)樁、CFG樁等多種方法。

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