石油化工鋼儲罐基礎結構設計

楊振玲

摘 要：經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，我國的石油化工產業得到了快速的發展，與傳統的房屋建筑進行對比，儲罐環墻存在很大的不同。通常情況下，在建筑建筑工程中，房屋建筑的條形基礎是最重要的一項內容，其中房屋的上部結構都是完全靠基礎進行傳遞和擴散的。另外，環墻式罐基礎是環墻中的各種墊層共同實現的。環墻的承受能力主要是一小部分的介質荷載、儲罐壁等，剩下的大量荷載都是環墻內各墊層所承受的。與此同時，在軟場的土地上，主要是環墻式罐基礎，通常都是浮頂罐和內浮頂罐。

關鍵詞：鋼儲罐;基礎設計;構造

鋼儲罐是石油化工裝置經常遇到的結構物。由于平面抗彎剛度較大、抵抗不均勻沉降能力較強、占地少和經濟性原因，其基礎型式經常采用環墻式鋼筋混凝土基礎。本文探討《石油化工鋼儲罐地基與基礎設計規范》SH/T3068-2007和《鋼制儲罐地基基礎設計規范》GB50473-2008在環墻基礎環向拉力計算工況、計算公式和參數取值等方面存在的差異，并通過某裝置中的6座20000m3重油儲罐設計實例，探討對計算結果的影響。

1 設計相關條件

1.1 地質條件

從工程巖土工程勘察報告中可以看出，該污水緩沖罐基礎設計時應注意以下地質問題：擬建場區抗震設防烈度為6度，設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，地層按物理力學性質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;粉質粘土：可塑～硬塑狀態，表層30～50cm被原油污染。含有氧化鐵斑紋，局部夾有粉土團塊和粉砂薄層。無搖震反應，有光澤反應，干強度中等，韌性中等。壓縮系數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粘土。顆粒級配不良，顆粒形狀以亞圓形為主，混粒結構，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構中的鋼筋、混凝土均為強腐蝕性。本場地地下水埋深2.8～6.3m。本地區最大凍結深度按1.12m考慮，標準凍結深度為0.63m。

1.2 針對罐基礎選型

最常用的基礎型主要有：環梁式、外環梁式、護坡式等;針對罐基礎選型上要結合施工的技術、工藝的各種要求和投資造價等各個方面，另外要考慮到經濟指標的論證。①從經濟角度分析和環梁式相比較，護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，如果工藝方面滿足的前提下，就要選擇護坡式;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的空間不是很足的裝填下，要選擇使用環梁式;③針對地基承載力進行修正后，和基底的壓力過小的時候，要選擇樁基礎。其中樁基礎的承臺面都需要安裝環梁。

2 環境保護

當儲罐基礎坐落在靜流水源地或儲存不可降解介質，且儲罐存儲介質泄露會污染地下水或附近環境時，儲罐基礎部分應采取防滲漏措施。實際工程一般采用壓實系數為0.97、厚度大于500mm的粘土層，不得采用淤泥、耕土、膨脹土、凍土，以及有機雜質含量大于5%的土料。有時候會遇到有的業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一旦泄露，砂容易滲漏，污染環境。在經濟條件允許的情況下可以作如下處理：首先按設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，應采取嚴格隔離措施，防止鋼構件對土工膜的破壞，并確保焊接時的火花不損害土工膜。

3 材料要求

3.1 罐基礎材料

鋼筋混凝土環墻采用C40級混凝土（采用抗硫酸鹽水泥）HPB300、HRB400級鋼筋現澆，混凝土保護層厚45mm。環向受力鋼筋接頭，應采用焊接連接或機械連接。鋼筋混凝土環墻宜留后澆縫，在保證鋼筋連續的原則下均分三段澆灌，縫寬宜為300～500mm，接縫應采用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蟊仨毤訌婐B護，嚴防干裂，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。鋼筋混凝土環墻外刷環氧瀝青涂層，厚度≥500um。

3.2 砂墊層

砂墊層采用質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。不宜采用細砂，不得采用粉砂或冰結砂，不得含有鹽漬土、草根等有機雜質，含泥量不得超過5%。鋪設時可采用振實、撼實、夯實，壓實等方法。施工時應分層進行，下層密實度經檢驗合格后，方可進行上層施工。砂墊層密實度的質量檢驗標準用干密度控制，即γ=16kN/m。

4 構造的要求

儲罐的底板在錐面坡度上是1.5%，為此，儲罐基礎的錐面坡度要滿足地基，也需要將其設計為1.5%，但是如果地基是軟弱狀態下，罐基礎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準，就需要將坡度設計成0.8%，把基礎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式罐以及護坡式，需要在罐壁的位置對其安裝鋼筋混凝土環梁;罐基礎頂四周要設計出離地面高的位置，一般情況下要將沉降量進行分析，同時要采取升高，要≥300mm;針對罐基礎頂面，首先要進行設置瀝青砂絕緣層，厚度要控制在80～150mm。其中，需要按照重量進行合理的配比，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化學物質的擴散，給罐底板造成嚴重的腐蝕;需要針對砂石土填料層采取覆蓋，讓實現穩固;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行降低和調整，厚度>300mm時，就能避免地下毛細管水的水有所滲透，如果底板出現泄漏，就能實現漏油信號的通道;護坡式罐基礎周圍人行道的寬度宜為800mm～1000mm;護坡式罐基礎的護坡坡度宜為1：1.5。當采用混凝土或碎石灌漿護坡時，其厚度不宜小于100mm;當采用漿砌毛石護坡時，其厚度應不小于200mm。護坡施工應待儲罐充水試壓后方可進行。因為罐在充水試壓時，有大量的沉降產生，為避免護坡的開裂，因此不應與罐基礎同時施工。而且特別注意，儲罐在充水試壓時，應防止罐頂上雨水的沖刷，或其他人為的對護坡的破壞，可采取臨時的防護措施，否則易造成嚴重的滑坡事故;環墻式罐基礎環墻的埋深（以沉降基本穩定為準）不宜小于600mm，在地震區，當地基土有液化可能時，埋深不宜小于1000m;在寒冷地區罐基礎埋深宜滿足凍土深度要求，若不能滿足凍土深度要求則應采取處理措施;鋼筋混凝土環墻寬度不宜小于250mm。環墻頂面應在罐壁向內20mm處做成1：2的坡度。罐壁至環墻外緣尺寸不宜小于100mm。環墻底部不宜放腳擴寬;鋼筋混凝土環墻，應設置泄漏孔。泄露孔應沿罐周均勻設置，其間距宜為10m～15m。泄露孔的孔徑為50mm，其進口處孔底宜與砂墊層底標高相同，并以不小于5%的坡度坡向環墻外側。泄露孔進口處應設置由礫石和粒徑為20mm～40mm的卵石組成反濾層和鋼筋濾網，出口應高出設計地面。鋼筋混凝土環墻設置泄漏孔，埋設漏油信號管，當底板漏油時經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 結語

綜上所述，伴隨著國民經濟的進步，人們在石油需求量不斷增多。在工程建設過程中，不能單純的追求施工的進度，將工程的整體質量有所忽視。為此，在設計環節就需要進行規范，給安全生產提供基礎的保障。

參考文獻：

[1] GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設局，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2011.

[2] SH/T3068-2007.石油化工鋼儲罐地基與基礎設計規范[S].中華人民共和國國家發展和改革委員會，2008.