覆土立式油罐的設計要點

彭建萍

〔中石化石油工程設計有限公司 山東東營 257026〕

隨著國民經濟的快速發展，石油及石油類產品的應用越來越來廣泛，各類油庫及儲備庫日益增多，而油罐是儲存散裝油品最為重要的設備，油罐儲油是目前應用最多的一種儲油方式。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。為了提高國家石油儲備庫的戰時生存能力，許多地面或半地下油罐通常進行覆土掩埋(覆土油罐)。覆土立式油罐具有能有效減少油品蒸發損耗、對空具有一定隱蔽防護能力等特點，廣泛應用于軍隊和國家成品油儲備中。根據實際需要和GB 50074—2014石油庫設計規范，對油罐之間的防火間距、罐室基礎、罐室環墻及球殼頂、外防水等方面闡述了需要進行專業系統設計的要點。

1 覆土立式油罐的定義

覆土立式油罐是獨立設置在用土掩埋的罐室或護體內的立式油品儲罐。將立式儲油罐安裝在地下掩體內，掩體由防護墻和頂蓋組成，防護墻采用磚、石、混凝土預制砌筑，或現場澆筑混凝土而成。罐室球殼頂應與墻頂混凝土圈梁連成整體，罐頂覆土厚度不應小于0.5 m。

2 覆土立式油罐的優缺點分析

覆土立式油罐適用于在低山、丘陵等凹凸地形地帶建設，是軍隊和國家成品油儲備常用的一種儲罐形式。目前國內最大單罐容量為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，故其具有如下優點：

(1)不受紫外線照射，外部環境影響小，可以有效地減少油品蒸發損耗，益于儲罐的安全防火和儲存油品質量的穩定。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，因此罐室內溫度比較穩定，受大氣環境溫度的影響較小，有利于減少油罐小呼吸蒸發損耗，延緩油品變質。

(2)可以做到不占用好地和基本糧田。

(3)具有一定的對空隱蔽防護能力，比較安全，建成后可與周圍地形基本協調。覆土油罐通過覆土及植被的遮蓋，能減少被敵人偵查發現和遭敵襲擊的可能性。而且，油罐室護體(掩體)，有一定的防護能力，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，減輕對相鄰油罐的影響程度。

但是建覆土立式油罐需挖土砌護體，使得造價提高、施工周期長，而且罐基礎降低，導致輸油泵的吸入條件變差，對輸油泵房建設帶來一定影響；如果地下水位較高時，還需要對罐室和油罐作特殊的防水處理。通常覆土立式油罐的建設費用為地上油罐的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 覆土立式油罐設計要點

3.1 油罐之間的防火距離

覆土立式油罐之間的防火距離，應符合下列規定：

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

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

(3)當丙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，兩者之間的防火距離應按本條第1款執行。

3.2 建筑設計

覆土立式油罐罐室的設計應符合下列規定：

(1)罐室應采用圓筒形直墻與鋼筋混凝土球殼頂的結構形式。罐室及出入通道的墻體，應采用密實性材料構筑，并保證在油罐出現泄漏事故時不泄漏。

(2)罐室球殼頂內表面與金屬油罐頂的距離不應小于1.2 m, 罐室壁與金屬罐壁之間的環形走道寬度不應小于0.8 m。

(3)罐室頂部周邊應均勻：設置采光通風孔。直徑小于或等于12 m的罐室，采光通風孔不應少于2個；直徑大于12 m的罐室，至少應設4個采光通風孔。采光通風孔的直徑或任意邊長不應小于0.6 m，其口部高出覆土面層不宜小于0.3 m，并應裝設帶鎖的孔蓋。

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

(6)罐室的出入通道口，應設置向外開啟并滿足口部緊急時刻封堵強度要求的防火密閉門，耐火極限不得低于1.5 h。通道口部的設計，應有利于在緊急時刻采取封堵措施。

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

3.3 結構設計

3.3.1 罐室球殼頂

(1)罐室球殼頂的計算荷載，應按殼頂自重、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)球殼頂應采用現澆鋼筋混凝土殼體，球殼頂應與環墻頂混凝土圈梁連成整體。其連接區域的構造要求：①圈梁附近的殼板，應根據內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在殼體增厚區內，至少配置φ6～10 mm間距不大于200 mm的雙層雙向鋼筋網，且均應錨入圈梁內。③在殼體受壓區及主拉應力小于混凝土抗拉強度的受拉區域內，可按構造要求配筋，且鋼筋直徑不小于φ6 mm。單層配筋時，鋼筋最大間距不大于250 mm，雙層配筋時，上下兩層鋼筋網應錯開配置，鋼筋最大間距不大于300 mm。

(3)罐室球面殼被覆應作強度驗算和穩定性驗算。強度驗算時的內力分析可按JGJ/T 22中的有關規定執行。計算時可只考慮圈梁側面的彈性抗力，不考慮殼體的彈性抗力。穩定性驗算時球面殼的法向均布計算荷載不應超式(1)計算的臨界荷載值：

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)墻頂圈梁上的計算荷載，除無側向彈性抗力和側向抵抗力矩外，其余荷載均與洞庫罐室圈梁相同。計算圈梁頂面集中荷載時應計入罐頂可變荷載。圈梁底面與墻頂的摩擦力可不考慮。圈梁計算同洞庫罐室墻頂圈梁。

3.3.2 罐室環墻

(1)罐室環墻上的計算荷載，可按混凝土頂和墻頂圈梁傳來的荷載、回填土側壓力、墻身自重及變截面臺階上的回填土重等因素進行確定。圈梁底面摩擦力和抵抗彎矩在計算時可不考慮。環墻頂面作為圈梁地基，應對其進行強度驗算。

(2)罐室環墻可按上、下端鉸接的圓筒殼計算，徑向截面按砌體中心受壓構件計算，環向截面按偏心受壓構件計算，縱向彎曲系數取1.0。

(3)罐室截面承載力計算、環墻地基基礎設計，以及構造要求等，應按有關規范執行。

3.3.3 油罐基礎推薦做法

(1)油罐基礎構造由上而下依次為： 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，并與罐室環墻基礎連成一體；④填料層。

采用中粗砂代替瀝青砂絕緣層時，中粗砂應采用中性、干燥和過篩的干凈砂子。采用防滲膜代替鋼筋防滲混凝土層時，防滲膜的做法宜參照《石油化工工程防滲技術規范》GB/T 50934—2013的有關規定執行。

(2)油罐罐壁下宜設鋼筋混凝土環梁，環梁的上表面宜高出罐室環形通道設計地坪20～50。

(3)油罐基礎宜設檢漏管，檢漏管應由防滲混凝土底板或防滲膜的上表面級配砂石墊層引出罐室環形通道地面以上20～30 mm，檢漏管的公稱直徑應為50 mm。檢漏管應沿油罐基礎環向均布設置，間距不大于25 m，且每罐至少2個。

3.4 外防水

(1)罐室及出入通道的外墻面和頂部外表面，應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設排水盲管或盲溝。排水盲管或盲溝沿外墻體敷設的頂部標高，應低于相應各點的室內地坪標高，且排水坡度不應小于0.3%。采用排水盲管時，排水盲管的直徑不應小于300 mm；采用排水盲溝時，排水盲溝的排水斷面不應小于0.1m2。

(3)覆土立式油罐的防洪標準一般按洪水重現期100年考慮。山坡匯水面積較大時，應在罐室迎水面的山坡或切坡上游設置截洪溝。

3.5 覆土

(1)罐室、出入通道和墻體周圍1.0 m范圍內應采用細土回填，壓實系數一般不小于0.85。

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

3.6 事故油品的防控

3.6.1 罐室要設置事故外輸管道，事故外輸管道的設置一般要滿足下列要求：

(1)應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，并宜滿足在事故時能與輸油干管相連通。

(3)事故外輸管道應設控制閥門和隔離裝置。控制閥門和隔離裝置應設在罐室外便于人員操作和事故時不易遭受危及的部位。

(4)事故外輸管道應采用無縫鋼管，控制閥門應采用鋼制閥門。

(5)事故外輸管道在罐室閥門操作間內的管口應設防鼠網。

3.6.2 罐區要設置事故存油坑(池)。

儲存甲、乙、丙A類油品的覆土立式油罐區，應按不小于罐區內儲罐可能發生油品泄漏事故時，油品漫出罐室部分最多一個油罐的泄漏油品設置區域導流溝及事故存油坑(池)。

3.7 消防

(1)覆土臥式油罐和儲存丙B類油品的覆土立式油罐，可不設泡沫滅火系統，但應按《石油庫設計規范》GB50074—2014的規定配置滅火器材。

(2)儲存甲B、乙和丙A類油品的覆土立式油罐，應設低倍數泡沫滅火系統。

(3)覆土立式油罐可采用移動式泡沫滅火系統。

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

(5)儲罐的消防冷卻水供水范圍和供給強度應符合下列規定：①覆土立式油罐的保護用水供給強度不應小于0.3L/(s·m2)，用水量計算長度應為最大儲罐的周長。當計算用水量小于15L/s時，應按不小于15L/s計。②覆土臥式油罐的保護用水供給強度，應按同時使用不少于2支移動水槍計，且不應小于15L/s。

(6)覆土立式油罐的消防冷卻水最小供給時間不應少于4h。

(7)儲存甲B、乙和丙A類油品的覆土立式油罐，應配備帶泡沫槍的泡沫滅火系統，并應符合下列規定：①油罐直徑小于或等于20 m的覆土立式油罐，同時使用的泡沫槍數不應少于3支。②油罐直徑大于20 m的覆土立式油罐，同時使用的泡沫槍數不應少于4支。③每支泡沫槍的泡沫混合液流量不應小于240 L/min，連續供給時間不應小于1h。

3.8 其他

(1)應有一個罐頂人孔設在罐頂中央板上，用于油罐檢修時連接通風管道。

(2)罐頂上的儀表安裝孔，與罐壁、人孔、排水槽、進出油接合管等附件的水平距離不應小于1.0 m。其公稱直徑應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)，不應設在罐室內(引出上部覆土地面)。

(4)油罐進出流量大于170 m3/h時，一般設兩根通氣管，引出覆土面1.0～1.5 m,且每根通氣管的流速不宜超過1.4 m/s。通氣管口按規定裝設呼吸閥和阻火器。

(5)罐室一般不允許引入強電；對甲、乙類覆土油罐，罐室內的測量儀表等應采用本安型。

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

4 結束語

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、罐室環墻及外防水、消防等方面是覆土立式油罐設計的關鍵，在具體實際項目設計過程中，要嚴格按照《石油庫設計規范》GB50074—2014等規范要求進行系統設計。

[1] 建設部、國家質檢總局.GB50074—2014 石油庫設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

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

[3] 范乾權,張贊牢,姜玉泉.國內覆土油罐現狀探討[J]. 中國儲運,2010,(04)：99-100.