鋼儲(chǔ)罐地基處理方案設(shè)計(jì)

徐飛 任春來(lái) 王磊

【摘要】油品鋼儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)原油、成品油的需求日益增大。各地相繼新建了許多大型油罐，另外，石化裝置鋼儲(chǔ)罐的數(shù)量、單罐容量及總?cè)萘恳苍絹?lái)越大。如2005年投入使用的中石化白沙灣油庫(kù)15萬(wàn)立方米儲(chǔ)油罐、2012年建成的曹妃甸國(guó)儲(chǔ)庫(kù)15萬(wàn)立原油罐組，大型油罐建設(shè)遍地開(kāi)花。大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)荷重大、因工藝要求對(duì)沉降要求敏感，需要更高的地基承載力和地基穩(wěn)定性。目前建于軟土、濕陷性黃土、巖石土等各種復(fù)雜地質(zhì)條件上的罐基礎(chǔ)已愈發(fā)普遍。這就對(duì)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】石化鋼儲(chǔ)罐 軟土地基 濕陷性黃土 剛性樁 剛、柔性復(fù)合地基處理

目前單罐規(guī)模在1萬(wàn)-5萬(wàn)立方的鋼儲(chǔ)罐一般采用環(huán)墻基礎(chǔ)，既能滿足基礎(chǔ)的強(qiáng)度、剛度調(diào)節(jié)不均勻沉降又節(jié)省造價(jià)。單罐規(guī)模10萬(wàn)立及以上的鋼儲(chǔ)罐，直徑大、地基的抗壓縮性能和承載力要求較高，一般采用筏形基礎(chǔ)、護(hù)坡式基礎(chǔ)。

本文根據(jù)筆者近年來(lái)對(duì)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)典型案例對(duì)軟弱土層地基、濕陷性黃土地基等復(fù)雜地基上進(jìn)行鋼儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作出的一些探討和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并希望對(duì)以后儲(chǔ)油罐設(shè)計(jì)提供一些經(jīng)驗(yàn)。

圖1 工程設(shè)計(jì)實(shí)例圖

具體工程場(chǎng)地概況及設(shè)計(jì)方案選擇如下：

1.1 新疆奎山寶塔石化公司

項(xiàng)目位于新疆奎屯-獨(dú)山子石化工業(yè)區(qū)，勘探結(jié)果表明，該場(chǎng)地處于奎屯河沖擊區(qū)，由新生代沉積物組成，厚度巨大，主要為第三系硬質(zhì)巖。上部第四系主要堆積物卵石、礫石為主，厚度800米以上。卵石層承載力fa=450kPa，壓縮模量Es=45MPa。

經(jīng)分析，該場(chǎng)地屬硬質(zhì)場(chǎng)地，地基承載力和穩(wěn)定性良好，均能滿足基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的需要，且土層開(kāi)挖淺，無(wú)超開(kāi)挖。故決定采用天然地基，選用卵石層為持力層，基礎(chǔ)采用環(huán)墻基礎(chǔ)。

1.2 山東天弘化學(xué)公司

項(xiàng)目位于山東東營(yíng)港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，勘探結(jié)果表明，該場(chǎng)地為第四紀(jì)河流沖積及海陸交互相沉積物所覆蓋，以粘性土、粉土、粉細(xì)砂等中軟土為主，局部分布有軟土地層?？碧浇Y(jié)果表明，在罐基礎(chǔ)影響深度范圍內(nèi)各主要土層的地基承載力fa介于90-100 kPa之間，壓縮模量Es介于 4-8 MPa之間。屬中軟場(chǎng)地。

經(jīng)分析，本場(chǎng)地軟土層分布層多、厚度大，地表以下28米內(nèi)均有軟土層分布。若采用復(fù)合地基處理，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)常用的水泥土攪拌處理后承載力最多能達(dá)到200kPa，且處理深度有限，復(fù)合地基不能滿足3萬(wàn)立方罐的地基承載力和變形需要；又因土層有含水率高的黏性土層，故不能采用強(qiáng)夯置換處理；最終設(shè)計(jì)采用兩種設(shè)計(jì)方案：方案2A為管樁和筏板基礎(chǔ)，方案2B為管樁-水泥土攪拌樁復(fù)合地基、環(huán)墻基礎(chǔ)，管樁持力層為28米下的中粗砂層。管樁和管樁-粉噴樁復(fù)合地基詳見(jiàn)上圖。

1.3 中石油慶陽(yáng)石化公司

項(xiàng)目位于甘肅省慶陽(yáng)市西峰區(qū)董志鎮(zhèn)，屬于我國(guó)最大的黃土塬-董志塬?？碧浇Y(jié)果表明，該場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造為鄂爾多斯臺(tái)地，自第四世以來(lái)沉積了300多米的原生黃土地層，且為自重濕陷性黃土，場(chǎng)地黃土的濕陷性等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

經(jīng)分析，必須對(duì)場(chǎng)地地基土進(jìn)行處理以部分消除濕陷性，并提高承載力后方可作為原油罐的良好地基，依據(jù)《濕陷性黃土地基建筑規(guī)范》設(shè)計(jì)采用12000kN.m夯擊能分5遍夯擊進(jìn)行強(qiáng)夯處理。經(jīng)檢測(cè)，強(qiáng)夯加固處理后的地基承載力特征值fak≥250kPa，壓縮模量Es≥20MPa。有效處理深度不小11m，場(chǎng)地整體夯沉量15米。強(qiáng)夯處理后場(chǎng)地地面標(biāo)高不低于設(shè)計(jì)豎向地面標(biāo)高以下1.0m。

2 方案對(duì)比

以上4種方案針對(duì)不同的軟土和濕陷性黃土場(chǎng)地選擇了較為經(jīng)濟(jì)適用的地基處理方案，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)證明均能滿足設(shè)計(jì)和使用要求。列表1如下：

可以看出，采用環(huán)墻基礎(chǔ)，可以大大節(jié)省基礎(chǔ)的造價(jià)。在相同的軟土場(chǎng)地，采用剛?cè)嵝詮?fù)合地基處理比采用剛性樁費(fèi)用降低很多，且處理效果良好。濕陷性黃土經(jīng)過(guò)處理后可以滿足一般儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求。 3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上4種設(shè)計(jì)方案以及更多相似工程的成功實(shí)施，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和投產(chǎn)后的觀測(cè)表明：在軟土地基上較大型油罐使用管樁-粉噴樁（剛?cè)嵝詮?fù)合地基）對(duì)處理儲(chǔ)罐的不均勻沉降傾斜和提高承載力是經(jīng)濟(jì)、有效的；對(duì)于濕陷土地基、液化土地基通過(guò)強(qiáng)夯、置換擠密等措施處理后已能滿足正常使用的沉降要求。

油罐基礎(chǔ)與一般的設(shè)備基礎(chǔ)相比，雖然要求更高的地基土強(qiáng)度和壓縮性能，但單個(gè)基礎(chǔ)底面積大，便于選用各種不同的地基處理方法，針對(duì)不同的施工條件靈活選用優(yōu)化的地基方案可以加快工程進(jìn)度、節(jié)省投資。

參考文獻(xiàn)

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