油罐基礎糾偏加固方案設計與分析

劉桐海

摘? ? 要：軟土地基大型油罐，會出現不同程度的不均勻沉降。本文以華潤電力（常熟）有限公司1號油罐基礎糾偏為例，對大型罐體結構不均勻沉降原因進行了分析探討，提出了幾種常用糾偏方法，為類似罐體糾偏提供參考與借鑒。

關鍵詞：油罐基礎;傾斜;糾偏;加固

1? 引言

華潤電力（常熟）有限公司1號油罐直徑13.1m，高14.587m，重46.823t。油罐基礎形式為鋼筋混凝土整板基礎，外側2.5m鋼筋砼環墻，基礎下砂夾石1.5m，地基處理采用水泥攪拌樁。油罐自2005年建成投入使用，使用后不久罐體即出現傾斜現象，直至糾偏時罐體傾斜度超過1%（規范要求的傾斜度為6‰），對油罐正常使用造成一定影響，并產生較大安全隱患。

2? 油罐不均勻沉降的原因分析

油罐不均勻沉降并產生傾斜的原因很多，對現場情況及相關建設資料、地質勘測報告查閱，分析、總結傾斜原因：（1）油罐地基土質與地質的優劣及施工過程的質量控制問題，是引起油罐基礎傾斜的主要原因。（2）油罐罐內進油或進水速度過快，會使地基局部軟弱，引起不均勻沉降問題，并造成油罐局部邊緣剪切破壞。（3）在大型油罐群中，如相鄰油罐間凈距離較小，油罐相互之間荷載逐漸疊加，會影響油罐的基礎和底板，造成油罐局部不均勻沉降。（4）在地震作用下，飽和的粉土或砂土也會使基礎地基發生大規模的沉降現象。結合該公司1號油罐傾斜情況、使用情況及周圍地質情況，得出以上（1）、（2）為該油罐產生不均勻沉降的主要原因。

3? 油罐基礎沉降產生的影響

油罐基礎沉降對生產的影響主要是：（1）整體不均勻沉降。當整體不均勻沉降嚴重時，導致配管間的連接部位產生開裂、扭曲、變形等現象，嚴重影響連接油罐的正常使用。（2）整體傾斜沉降。沉降會使罐壁部位產生不均勻沉降，當這種沉降嚴重時會破壞油罐的真圓度，從而給浮頂上下移動帶來障礙，并影響密封性能，儲油量減少。（3）底板周圍的局部沉降。在環板或底板上，有可能產生局部性的異常應力。（4）底板整體凹形沉降圓筒形荷載地基不均勻應力，導致底板中部比周邊變形大，此時會使底板承受過大的拉應力，從而通過罐頂支承柱使罐頂產生變形。（5）底板的局部沉降。地基不均勻沉降會使底板產生局部性的波狀變形，導致底板產生異常應力。

4? 油罐糾偏方案確定

常用油罐基礎糾偏方法有：頂升調正糾偏法，掏土迫降糾偏法，對公司1號油罐基礎糾偏方案設計時，對以上兩種糾偏方法進行了對比分析。

4.1? 頂升調正糾偏法

頂升調正糾偏法即用數臺千斤頂將油罐整體逐步頂起，頂起高度根據基礎偏沉情況而定，然后在油罐基礎底面進行注漿。當偏沉較大時，也可分多次頂升調正，直至墊平油罐底板，調正好基礎的不均勻沉降為止。

（1）千斤頂數量及位置確定。千斤頂選用額定荷載100kN螺旋式千斤頂，抬升時設計使用最大荷載760kN，抬升點數量可按下式估算：

式中：

n——抬升點數量（個）;

F——建（構）筑物需抬升的豎向荷載（kN）;

[Na]——抬升支承點的抬升荷載值（kN），一般取千斤頂額定工作荷載的80%（放在施工中）;

k——安全系數，一般可取1.5～2.0。

考慮到各墻體荷載情況和對稱布置要求，通過計算得出總計需布置14臺千斤頂。根據罐體數據及油罐計算模型，計算出抬升點設計抬升荷載、基礎底板最大彎矩、最大剪力、底板拉應力滿足抬升時承載要求即可。施工步驟：先在油罐西側沿油罐基礎外邊開挖施工工作槽，工作槽開挖至基礎底部。在基礎底板距離基礎外邊向內1.0m位置，對稱布置7個抬升點，抬升點設置在基礎底面以下，每個抬升點布置2臺100噸機械式千斤頂，對油罐基礎進行整體抬升，根據油罐的傾斜情況，通過調節各點的抬升量以達到糾偏，最后進行基底壓密注漿加固完成糾偏。

（2）抬升量計算。施工前確定糾傾測量控制點后，現場側量各點沉降量、傾斜率，根據最大傾斜值或沉降量計算各點抬升量，按下式計算（各字母后加i下標）：

式中：

[Δh]——抬升量（mm）;

l——轉動點至計算抬升點水平距離（m）;

L——轉動點至沉降最大點的水平距離（m）;

Sv——糾傾需要調整的最大抬升量（mm）。

（3）地基壓密注漿加固。油罐糾偏至規范允許值后，在油罐基礎的抬升側底部水平方向插入注漿管，向基礎底部壓力灌注砂漿，將基礎底板空隙填充密實。

4.2? 掏土迫降糾偏法

掏土迫降糾偏是指在傾斜油罐基礎沉降小的部位采取掏土迫降措施，形成基底下土體部分臨空，使這部分基礎的接觸面積減少，接觸應力增加，產生一定側向擠出變形，迫使基礎下沉，使不均勻沉降得到調整達到糾偏目的，最后進行基底壓密注漿加固完成糾偏。施工步驟：首先建立沉降觀測系統，控制迫降量;在油罐東側（沉降量小的一側）沿油罐基礎外邊開挖施工工作槽，工作槽開挖至基礎底部，進行槽底硬化，設置集水井;確定沖孔位置、方向、設置導向管并進行沖孔排土，利用油罐自重或負載施壓完成迫降糾偏。

（1）人工掏土。人工掏土應均勻分階段、分批次間隔進行，每次取土深度根據監測數據分析結果確定，宜為300mm～500mm，若地下水位高時，應輔以孔內降水。每批孔每次掏土完成后，至少觀測一天，待糾偏沉降速率低于設計的最大糾偏速率后再進行掏土施工。（2）確定掏孔直徑、間距、深度、位置。掏孔直徑d的確定應結合現場實際施工情況，根據計算的掏土量、掏土范圍、深度及操作條件等綜合確定;本此糾偏施工掏土孔采用等截面孔，孔徑150mm，角度0[°]～10[°]。按照塑性方法確定的塑性影響范圍，取Rp=3RI。當掏孔直徑d=150時，其最大塑性區半徑約為Rp=150mm，最小孔間距D約為300mm。為保證油罐均勻沉降，使油罐保持相對穩定，需保持一定的孔距。為保證油罐糾偏不致加大傾斜一側的下沉量，掏挖區應控制在傾斜反側的油罐重心線以外范圍，重心線以內的地基土不掏挖，通過油罐自重與基礎的下沉予以調整。掏孔位置距基底的距離應控制在一定范圍內，一般100mm～500mm;距離過遠，易造成開挖深度增大;距離過近，基底下地基土變薄，基底反力變化過大，基礎受力不均勻，導致基礎對地基土的沉降調整能力下降。（3）地基壓密注漿加固。方法同頂升調正糾偏法

4.3? 方案比較確定

以上兩種油罐基礎糾偏方法的原理和施工方法不同，經過對比分析兩種方案：（1）頂升調正糾偏法適用于各種基礎型式，對油罐整體校正、局部校正和更換罐底板，施工設備簡單，工期短費用省;對于一般罐體基礎發生傾斜或地基變形超過規范允許值時，可選用頂升調正糾偏法進行校正與修復。（2）掏土迫降糾偏法的鉆孔取土是利用基底軟土側向擠出的原理用以調整變形和傾斜，施工復雜、周期長、造價高，安全性高。根據公司油罐傾斜情況及現場條件，確定采用掏土迫降糾偏法對油罐進行糾偏調正。

5? 結語

華潤電力（常熟）有限公司1號油罐基礎糾偏于2018年實施，油罐糾偏后傾斜度完全滿足規范要求，消除了重大安全隱患。罐體基礎傾斜受很多因素影響，糾偏難度比較大，每一種糾偏方法都有其適用性和局限性，需對罐體基礎糾偏時根據具體地質情況及周圍環境采用一種或幾種方法解決罐體傾斜問題。油罐基礎糾偏施工有一個時間過程，切忌盲目加快糾偏速度，矯枉過正，使油罐產生不可控制的傾覆。

參考文獻：

[1] 李榮.油罐地基產生不均勻沉降原因分析與糾偏方法[J].商品與質量，2014.

[2] JGJ 270—2012.建筑物傾斜糾偏技術規程[S].

[3] JGJ 123—2012.既有建筑地基基礎加固技術規范[S].