摘要：近年來(lái)東南沿海一帶各種原油、成品油庫(kù)區(qū)大量的建設(shè)，其中大量的分布在沿海一帶的各種島嶼之上。本文結(jié)合冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地工程實(shí)例，分析島嶼區(qū)域典型的地質(zhì)條件以及相應(yīng)的地基處理措施。

關(guān)鍵詞：石油化工；大型儲(chǔ)罐；島嶼地質(zhì)；防止不均勻沉降

引言

近年來(lái)受國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)等各方面的影響，原油的價(jià)格波動(dòng)越來(lái)越劇烈，提高原油的儲(chǔ)備能力，是應(yīng)對(duì)價(jià)格波動(dòng)、保證國(guó)家能源安全的有效手段之一。國(guó)內(nèi)原油很大一部分依賴于進(jìn)口，于是一批大型原油儲(chǔ)備庫(kù)在江浙沿海一帶島嶼上應(yīng)運(yùn)而生，由于建設(shè)用地緊張，罐體也向大型化發(fā)展，常用罐型達(dá)到10×[104m3]。由于罐體大型化，基礎(chǔ)的荷載也隨之增大，占地面積也變大，遭遇不均勻土層的可能性也增加，再加上龐大的罐體，對(duì)基礎(chǔ)的平整度有很高的要求，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的不均勻沉降將引起罐體變形，如變形量過(guò)大，將導(dǎo)致罐頂?shù)母”P(pán)無(wú)法升降，嚴(yán)重影響儲(chǔ)罐的使用以及生產(chǎn)安全。因此做好有效的地基處理方案，避免不均勻沉降，是儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1、常見(jiàn)地質(zhì)條件

結(jié)合島嶼的普遍的地質(zhì)情況，江浙一帶沿海島嶼儲(chǔ)備庫(kù)場(chǎng)地普遍為開(kāi)山及回填場(chǎng)地，地形較為復(fù)雜，場(chǎng)地各土層及基巖通常都有一定的坡度。下面我們以中石化冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目為工程實(shí)例，大致的介紹分析一下，該類工程經(jīng)常遇到的地質(zhì)情況以及相應(yīng)的處理措施。冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目所在的場(chǎng)地，是比較常見(jiàn)的島嶼開(kāi)山及回填場(chǎng)地，具有一定的代表性。通常對(duì)于單個(gè)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)而言，遭遇的地質(zhì)條件基本可以分為以下幾類：1、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)完全坐落于開(kāi)山區(qū)域，天然地基承載力很高。2、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)完全坐落于軟土地基區(qū)域或者回填區(qū)域，天然地基承載力差。3、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)部分坐落于開(kāi)山區(qū)，部分坐落于回填區(qū)或軟土地基區(qū)，地質(zhì)條件不均。以下我們就這主要的三種情況，詳細(xì)的展開(kāi)分析一下，具體的處理方法及措施。

2、具體處理措施

首先我們計(jì)算一下儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的豎向荷載。冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目興建的10×[104m3]原油儲(chǔ)罐基本參數(shù)如下：儲(chǔ)罐內(nèi)徑為D=80m，基礎(chǔ)底面積S=5024[m2]，儲(chǔ)罐高度H=21.8m，儲(chǔ)罐自重為1915000kg，充水水重為101536000kg。根據(jù)《石油化工鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3068-2007）的要求，罐底板下應(yīng)設(shè)置中粗砂墊層，厚度不小于300mm，中粗砂墊層總重量約為[（80/2）2×3.14×0.3×1.6×103=2412000kg]，所以罐體充水后加砂墊層的重量共1915000+101536000+2412000=105863000kg，基底壓強(qiáng)為1058630 kN /5024[m2]=210.7 kPa。

當(dāng)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)完全坐落于開(kāi)山區(qū)域，基礎(chǔ)持力層一般為強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化基巖，天然地基承載力完全能滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)《石油化工鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3068-2007），可采用環(huán)墻式基礎(chǔ)。環(huán)墻寬度及配筋的計(jì)算如下：

環(huán)墻寬度[b=gk（1-β）γLhL-（γc-γm）h]

=[76.2（1-0.4）×9.1×20.2-（25-16）×1.5]=0.787m

取環(huán)墻寬度為0.8m。

環(huán)墻單位高環(huán)向力設(shè)計(jì)值為：

[Ft=（γQWγwhw+γQmγmh）KR]

=（1.1×9.8×20.2+1.0×16×1.5）×0.33×40=3191kN/m

環(huán)墻單位高環(huán)向鋼筋的截面面積為：

[As=γ0Ftfy=1.0×3191×103310=10293mm2]

環(huán)墻實(shí)際配筋為32Φ25，環(huán)墻單位高實(shí)配鋼筋截面面積：10475[mm2].

環(huán)墻配筋斷面如下圖：

當(dāng)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)完全坐落于軟土地基區(qū)域或者回填區(qū)域時(shí)，未經(jīng)處理的天然地基承載力較差，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。由于沿海島嶼土層中淤泥質(zhì)土分布很廣，該土層一般含水率很高，層厚較大，強(qiáng)夯等地基處理手段很難取得理想效果。如淤泥軟土層厚度不大且較均勻，可以考慮采用排水固結(jié)或CFG復(fù)合地基等地基處理方案，提高天然地基承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目中，共有兩臺(tái)罐屬于該種情況，由于所處位置淤泥層厚度很不均勻，采用排水固結(jié)或CFG樁存在很大的不均勻沉降風(fēng)險(xiǎn)。因此，這兩臺(tái)罐基礎(chǔ)最終全部采用樁基礎(chǔ)，由于對(duì)單樁豎向抗壓承載力要求較高，持力層選取為中風(fēng)化基巖層。島嶼場(chǎng)地中風(fēng)化基巖往往有較大的坡度，有側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)，故采用嵌巖樁較為合理。冊(cè)子島項(xiàng)目最終樁型為直徑800的沖孔嵌巖灌注樁，單樁豎向抗壓承載力特征值為4000kN。10X[104m3]原油儲(chǔ)罐罐體充水后加沙墊層總重為105863000kg，由于罐基礎(chǔ)采用樁基，砂墊層下需要增加鋼筋砼底板，底板厚度約600mm，重量約為：[（80/2）2×3.14×0.5×2.5×103=7536000kg]，所以罐體加基礎(chǔ)總重為113399000kg，荷載約為1133990kN，故共需要直徑800的鉆孔嵌巖樁數(shù)量為：

1133990/3000=378根。實(shí)際布樁為：環(huán)墻內(nèi)布樁349根，樁間距為3700mm，環(huán)墻上布樁80根，樁間距為3140，共布樁429根。樁基礎(chǔ)的罐基礎(chǔ)須設(shè)置承臺(tái)底板，底板可以簡(jiǎn)化為無(wú)梁板計(jì)算，上部為均布荷載223 kN /[m2]，取板厚為600，計(jì)算配筋結(jié)果為Φ18@190雙層雙向配筋。樁頂位置板局部須進(jìn)行沖切驗(yàn)算：[Fl≤（0.7βhft+0.15σpc，m）ηumh0]，如沖切驗(yàn)算不能滿足要求，儲(chǔ)罐底板應(yīng)局部加厚或者設(shè)置樁帽。

當(dāng)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)部分坐落于開(kāi)山區(qū)，部分坐落于回填區(qū)或軟土地基區(qū)，地質(zhì)條件不均。由于大型儲(chǔ)罐上部荷載大，對(duì)基礎(chǔ)平整度要求很高。為了盡量減少儲(chǔ)罐基礎(chǔ)在生產(chǎn)使用中的不均勻沉降量，選擇統(tǒng)一的持力層非常關(guān)鍵。開(kāi)山區(qū)域部分持力層一般為強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化基巖，沉降量極小，因此回填區(qū)域也應(yīng)選擇強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化基巖，才能盡可能的減小儲(chǔ)罐的不均勻沉降。當(dāng)回填區(qū)域基巖埋深較淺，易于開(kāi)挖出基巖面時(shí)，可直接開(kāi)挖出基巖，將基巖面以上的回填土或軟土換填。為確保換填部分的密實(shí)度及承載力，又兼顧建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，毛石砼是較為合理的選擇。如果回填區(qū)基巖面坡度較大，應(yīng)該開(kāi)鑿成階梯，并根據(jù)基巖面坡度，按一定密度設(shè)置錨桿，避免回填的毛石砼與基巖面產(chǎn)生滑移。換填適合基巖埋深較淺區(qū)域，如基巖埋深較大，則開(kāi)挖方量太大，圍護(hù)費(fèi)用也較高，回填的毛石砼方量也大。在工程中，如基巖埋深大于約6m，該區(qū)域采用嵌巖樁基，工程造價(jià)反而比開(kāi)挖換填低。冊(cè)子島原油儲(chǔ)備基地項(xiàng)目中有兩臺(tái)罐采用該種處理方案，處理的平面布置與斷面圖如下：

3、結(jié)論

大型儲(chǔ)罐的地基處理，最重要的工作是控制沉降量，防止出現(xiàn)不均勻沉降。在島嶼區(qū)域建設(shè)各種大型儲(chǔ)罐，應(yīng)結(jié)合儲(chǔ)罐所處位置

參考文獻(xiàn)：

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