曹艷（東華工程科技股份有限公司，上海 200433）

石油化工行業(yè)屬于高危行業(yè)，其設(shè)備的安全運行對于企業(yè)的安全運營有著至關(guān)重要的影響。所以，對石油化工裝置安裝和設(shè)計中安全隱患有所認(rèn)識，才能更好的確?；ぱb置的安全運行。而塔型設(shè)備是石油化工設(shè)備中具有特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備，同時也是引用較為廣泛的設(shè)備。因此，對塔型設(shè)備傾斜與地基變形的問題進行研究，以便更好的完成設(shè)備的設(shè)計和安裝，才能更好的確保石油化工企業(yè)的安全生產(chǎn)，繼而為人們的生命財產(chǎn)安全提供保障。

1 塔型設(shè)備的傾斜和變形問題分析

1.1 塔型設(shè)備傾斜和變形的后果

針對高聳建筑物基礎(chǔ)的傾斜和沉降問題，一直以來都有相關(guān)的規(guī)定進行管理。但是，在化工廠的塔型設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜和沉降方面，卻缺乏明確的規(guī)定。從國外的研究情況來看，日本要求塔型設(shè)備基礎(chǔ)傾斜不超過0.001，而法國則要求設(shè)備的基礎(chǔ)沉降不超過3厘米。然而就實際情況而言，不同地質(zhì)條件下的塔型設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜和變形將造成不同的后果。

就目前來看，石油化工企業(yè)的塔型設(shè)備主要可以分成兩類，即空心塔和帶塔盤的塔。一般的情況下，人們對空心塔的基礎(chǔ)傾斜和沉降有著較低的要求。因為，帶塔盤的塔設(shè)備一定出現(xiàn)一定程度的傾斜和變形，就將導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的塔盤齒縫從液面露出。在這種情況下，塔盤的鼓泡作用將停止，塔盤的效率也將降低，繼而使塔設(shè)備的使用效果變差[1]。而在塔設(shè)備的基礎(chǔ)沉降過大的情況下，油品的輸送就會變得較為困難。在嚴(yán)重沉降出現(xiàn)時，塔設(shè)備的管道還將產(chǎn)生開裂，繼而使化工企業(yè)遭受嚴(yán)重的損失。因此，考慮到塔型設(shè)備的液面水平度的要求，需要較好的研究塔型設(shè)備的基礎(chǔ)傾斜和地基變形問題，以便更好的控制設(shè)備的傾斜和變形。

1.2 導(dǎo)致塔型設(shè)備傾斜和變形的原因

實際上，塔型設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜和地基變形與很多因素有關(guān)。在實際應(yīng)用的過程中，塔的外形、塔盤結(jié)構(gòu)、荷載大小、荷載偏心、加荷速度快慢和土層土質(zhì)分布都會影響到塔型設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜和變形。就目前來看，不同化工廠的塔型設(shè)備的大小、荷載、土質(zhì)和基礎(chǔ)設(shè)計都不盡相同。而根據(jù)生產(chǎn)需要，塔型設(shè)備內(nèi)部的充油和充水的速率也不相同，所以每臺設(shè)備基礎(chǔ)的沉降也都有一定的差距。在塔型設(shè)備的使用年限在5到13年之間時，大多數(shù)塔型設(shè)備有著較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)沉降，所以在生產(chǎn)上的應(yīng)用情況也大致相同。

就實際情況而言，在設(shè)備的基礎(chǔ)沉降超過3厘米，并且傾斜也超過0.001時，設(shè)備也都能正常的投入使用。而在確定導(dǎo)致塔型設(shè)備基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降和傾斜原因時可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因?qū)⒅饕性趲c上。首先，在塔基礎(chǔ)底面的土層的厚度不均勻時，塔型設(shè)備基礎(chǔ)容易出現(xiàn)傾斜問題。其次，在塔型設(shè)備的上部荷重出現(xiàn)偏心問題時，塔基礎(chǔ)也容易出現(xiàn)傾斜問題。同時，設(shè)備充水加荷的速度較快，將造成塔型設(shè)備的荷重驟然加劇，繼而容易導(dǎo)致設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜。再者，在塔型設(shè)備內(nèi)，如果出現(xiàn)基礎(chǔ)布置較密的狀況，設(shè)備基礎(chǔ)將容易因基礎(chǔ)之間的相互影響而出現(xiàn)傾斜[2]。此外，在地面排水無組織的情況下，一旦水進入到地基，就容易造成塔型設(shè)備基礎(chǔ)因地基濕陷而出現(xiàn)傾斜。最后，在塔型設(shè)備基礎(chǔ)附近進行氣動打樁或挖土方等項目工程的施工，也容易使塔基礎(chǔ)出現(xiàn)傾斜。

2 塔型設(shè)備的傾斜與變形值分析

2.1 地基變形分析

就目前來看，可以用沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜等詞匯描述地基變形。而塔型設(shè)備基礎(chǔ)的地基變形，則主要是由沉降差和傾斜導(dǎo)致的。在塔型設(shè)備基礎(chǔ)出現(xiàn)較大的平均沉降的情況下，塔型設(shè)備可以得到正常的使用。但是一旦塔型設(shè)備基礎(chǔ)出現(xiàn)了大角度的傾斜，設(shè)備的運行就會受到影響[3]。所以，在進行塔型設(shè)備基礎(chǔ)傾斜與地基變形問題的分析時，可以主要研究設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜問題。

2.2 傾斜與變形值分析

實際上，大多數(shù)正常運行的塔型設(shè)備并沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的地基變形。就目前來看，尚沒有現(xiàn)成的計算公式可以用于計算大型設(shè)備基礎(chǔ)的傾斜。所以，需要用平均沉降控制相對傾斜的方法完成對地基變形值的計算。在完成塔型設(shè)備沉降值的統(tǒng)計和分析時，需要完成平均沉降和相對傾斜的三元網(wǎng)絡(luò)圖的繪制，以便描述二者之間的關(guān)系。而通過計算可以發(fā)現(xiàn)，在控制空心塔和帶塔盤的塔的基礎(chǔ)傾斜和沉降時，只需要使平均沉降不超過一定的數(shù)值，塔型設(shè)備的相對傾斜也就不會超過極限值。相較于帶塔盤的塔型設(shè)備，空心塔的沉降和傾斜的要求則可以適當(dāng)?shù)姆艑抂4]。在傾斜值小于最大限度的情況下，可以適當(dāng)提高設(shè)備基礎(chǔ)的平均沉降。因此，經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，相較于平均沉降，相對傾斜指標(biāo)對設(shè)備基礎(chǔ)的控制更加重要。但是，由于相對傾斜和平均沉降是相互聯(lián)系的變形值，所以還需要采取措施控制這兩項內(nèi)容。

3 控制塔型設(shè)備傾斜與變形的措施

在進行塔型設(shè)備基礎(chǔ)傾斜和地基變形的控制時，需要根據(jù)塔形基礎(chǔ)完成沉降值的計算，并在設(shè)計時使用基礎(chǔ)的預(yù)抬高。而針對已有的塔型設(shè)備，則需要利用設(shè)備充水試漏和試壓的機會完成進水過程的分層控制。在這一過程中，需要將每層進水荷載控制在總充水荷重的10%到15%之間。而如果設(shè)備基礎(chǔ)具有較好的土質(zhì)，則可以將水荷載控制在20%到25%之間。在完成水加荷后，則需要對塔型設(shè)備基礎(chǔ)的沉降速率進行嚴(yán)格的控制。具體來講，就是完成基礎(chǔ)沉降速率的監(jiān)測，確保天然地基上的塔型設(shè)備基礎(chǔ)沉降速度每天小于5毫米，樁基上的塔型設(shè)備基礎(chǔ)沉降速度每天小于0.1毫米。而在條件滿足的情況下，則可以將設(shè)備投入使用。需要注意的是，充水過程是對地基進行施壓，以便使塔基礎(chǔ)在充水時完成部分沉降。而放水時，也同樣要控制好卸荷的速度，即每天放一次水，水量不超過總荷載的20%。此外，在進行設(shè)備的檢修時，需要利用頂升調(diào)整的方法控制設(shè)備的傾斜。具體來講，就是在設(shè)備底部安裝臨時油壓千斤頂設(shè)備，以便利用該設(shè)備完成塔型設(shè)備傾斜的調(diào)整[5]。而在軟土地區(qū)的基礎(chǔ)沉降較大時，則可以利用柔性連接的管接頭完成塔型設(shè)備與其它容器的連接，以便減輕設(shè)備的豎向荷載。

4 結(jié)語

總而言之，塔型設(shè)備是石油化工廠的基礎(chǔ)設(shè)備，其傾斜和沉降問題則一直威脅著企業(yè)的生產(chǎn)運營。而通過檢測塔型設(shè)備的傾斜和沉降的實際情況，并完成對塔型設(shè)備基礎(chǔ)允許的變形值的計算，則可以在設(shè)計和安裝塔型設(shè)備的過程中有效提升地基的承載能力，繼而使塔型設(shè)備的使用更加安全。因此，本文對塔型設(shè)備傾斜與地基變形問題展開的研究，對于簡化塔型設(shè)備安裝基礎(chǔ)工程和保證化工企業(yè)的安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]林忠.石油化工高塔設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計實例剖析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,25:117.

[2]譚麗勇.化工裝置中塔設(shè)備的安全設(shè)計及監(jiān)察[J].化工管理,2015,08:244.

[3]劉銀卯,閆向剛.橫向風(fēng)振對石油化工塔型設(shè)備設(shè)計的影響[J].化工設(shè)計,2012,04:29-32+1.

[4]楊進宏.水平荷載作用下塔型設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)計計算[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,11:129-131.

[5]馮軍,譚志祥,鄧喀中.采動地表傾斜變形對風(fēng)力發(fā)電塔筒的影響研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2015,03:130-133+145.