王輝 占三軍

摘 要：某聯(lián)合循環(huán)電廠內(nèi)設(shè)有兩個(gè)直徑37m，高度18.6m，儲(chǔ)油量20000m3的大型油罐，單個(gè)質(zhì)量高達(dá)21500t，油罐頂采用固定頂形式。鑒于該工程油罐基礎(chǔ)的特殊性，將針對(duì)該大型油罐基礎(chǔ)方案選型及地基處理方案進(jìn)行介紹，為以后的大型油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選型提供借鑒。

關(guān)鍵詞：大型油罐 基礎(chǔ)選型 地基處理

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（a）-00-02

Abstract：In a power plant， there are two large oil tanks， which diameter is 37m， height is 18.6m and storage capacity is 20000m3. The single mass is up to 21500t. The top form of the tank is fixed cover. In view of the particularity of the foundation of the oil tank of this project， this paper will introduce the selection of large oil tank foundation and ground treatment， which will provide reference for the design and selection of the large tank foundation in future.

Key words：Large Oil Tank； Foundation selection； Ground Treatment

1 工程概況及區(qū)域地質(zhì)情況

該工程新建1×440MW級(jí)（F級(jí)，補(bǔ)燃）燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)空冷發(fā)電機(jī)組，廠區(qū)設(shè)有兩個(gè)直徑37m，高度18.6m，儲(chǔ)油量20000m3的大型油罐，單個(gè)質(zhì)量高達(dá)21500t，灌頂采用固定頂形式。本項(xiàng)目位于伊朗北部ZANJAN省ZANJAN市北部的Alborz和Zagros造山帶之間的高原上，廠址屬平原地貌，地形總體開闊平坦，地表高程1197～1187m，地勢(shì)稍有起伏，西南側(cè)高，東北側(cè)低。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探、原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果綜合分析，廠址場(chǎng)地內(nèi)各巖土層可統(tǒng)一為泥巖砂巖互層半成巖，其巖性特征描述如下：泥巖、砂巖互層半成巖：淺黃、灰黃色，稍濕，半成巖狀態(tài)，主要由粘土、粉砂及砂礫等膠結(jié)組成，為第三系未完全沉積變質(zhì)巖類，同時(shí)具有土和巖石的特征?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)大于50擊，土層剪切波束大于500m/s。整體物理、力學(xué)性質(zhì)較好，開挖暴露于空氣中、泡水后極易風(fēng)化層土。厚度大于15m，全場(chǎng)均勻分布，如表1所示。

2 油罐基礎(chǔ)選型

大型油罐對(duì)地基及基礎(chǔ)的主要作用荷載是油罐體及儲(chǔ)液自重，該作用荷載的主要特點(diǎn)是：分布面積大，荷載強(qiáng)度大，對(duì)地基影響深度深，一般地基因之產(chǎn)生的沉降量也較大。大型油罐基礎(chǔ)選型，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)油罐的形式、容積、地基條件、材料供應(yīng)情況、施工技術(shù)條件及地基處理方法和經(jīng)濟(jì)合理性等條件綜合考慮。

根據(jù)《SH/T 3068-2007石油化工鋼儲(chǔ)油罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，油罐基礎(chǔ)按地質(zhì)條件的選型，宜符合下列規(guī)定。

（1）當(dāng)修正后的地基承載力特征值大于等于基底平均壓力，地基變形滿足本規(guī)范規(guī)定的允許值且場(chǎng)地不受限制時(shí)，可采用護(hù)坡式、環(huán)墻或外環(huán)墻式（鋼筋混凝土）油罐基礎(chǔ)。

（2）當(dāng)修正后的地基承載力特征值小于基底平均壓力（但經(jīng)過地基處理后或經(jīng)充水預(yù)壓后能滿足承載力特征值要求），且地基變形不能滿足規(guī)范第8.3.1條規(guī)定的允許值（但經(jīng)過地基處理后或經(jīng)充水預(yù)壓后能滿足規(guī)范第8.3.1條規(guī)定的允許值要求）或地震作用地基土有液化時(shí)，宜采用環(huán)墻式（鋼筋混凝土）油罐基礎(chǔ)。

（3）當(dāng)修正后的地基承載力特征值小于基底平均壓力（但經(jīng)過地基處理后或經(jīng)充水預(yù)壓后能滿足承載力的要求），但地基變形滿足本規(guī)范第8.3.1條規(guī)定的允許值時(shí)，可采用環(huán)墻式、外環(huán)墻式（鋼筋混凝土）、護(hù)坡式油罐基礎(chǔ)。

（4）當(dāng)建油罐場(chǎng)地受限制時(shí)，宜采用環(huán)墻式（鋼筋混凝土）油罐基礎(chǔ)。

3 該工程油罐基礎(chǔ)選型

該工程廠區(qū)設(shè)有兩個(gè)直徑37m，高度18.6m，儲(chǔ)油量20000m3的大型油罐，單個(gè)質(zhì)量高達(dá)21500t，灌頂采用固定頂形式。鑒于該工程油罐基礎(chǔ)的特殊性，需要對(duì)該基礎(chǔ)按照大型油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行選型。

護(hù)坡式油罐基礎(chǔ)多用于固定頂油罐。其基礎(chǔ)的平面抗彎剛度較差，對(duì)調(diào)整地基不均勻沉降作用小，而且占地面積大，但本工程的油罐區(qū)用地緊張，故而護(hù)坡式油罐基礎(chǔ)不適合該工程。

對(duì)于環(huán)墻式油罐基礎(chǔ)，多用于浮頂油罐與內(nèi)浮頂油罐，同時(shí)由于環(huán)墻的豎向抗力剛度與環(huán)墻內(nèi)填料層相差較大，當(dāng)油罐內(nèi)充油后，油罐底在環(huán)梁高度范圍內(nèi)的填料有一定的壓縮性，而環(huán)梁本身沒有變形，因而油罐心下沉?xí)?duì)油罐底板產(chǎn)生不均勻拉力，影響油罐體的安全。因此油罐壁和油罐底的受力狀態(tài)較為不利，而且鋼筋水泥耗量較大，造價(jià)相對(duì)較高。故而環(huán)墻式油罐基礎(chǔ)亦不適合該工程。

外環(huán)墻式油罐基礎(chǔ)，由于油罐壁位于環(huán)梁內(nèi)，環(huán)梁與油罐體沒有直接相連，因此當(dāng)油罐內(nèi)充油后，隨著環(huán)梁高度范圍內(nèi)填料的壓縮，油罐體的沉降更均勻，油罐體結(jié)構(gòu)的安全性更好。因此，該工程油罐基礎(chǔ)采用外環(huán)墻式油罐基礎(chǔ)，對(duì)外環(huán)墻梁截面尺寸，頂寬500mm，高度1.7m，埋深-1.500m。同時(shí)，在進(jìn)行外環(huán)墻式油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格遵循《GB 50473-2008鋼制儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中第7章節(jié)關(guān)于油罐基礎(chǔ)構(gòu)造與材料的相關(guān)規(guī)范條文要求。

4 該工程油罐地基處理方法

根據(jù)地勘報(bào)告，場(chǎng)址內(nèi)①泥巖、砂巖互層半成巖為良好的基礎(chǔ)地基持力層，可作為油罐基礎(chǔ)天然地基使用，承載力特征值fak=250kPa，根據(jù)機(jī)務(wù)專業(yè)提資：單個(gè)油罐直徑37m，高度18.6m，質(zhì)量21500t。

4.1 油罐地基承載力核算

綜上，該工程地基土土質(zhì)均勻、地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，但沉降變形不滿足規(guī)范要求。因此，該工程油罐基礎(chǔ)地基采用充水預(yù)壓固結(jié)法。充水預(yù)壓固結(jié)法是油罐基礎(chǔ)底面以下的軟土層中設(shè)置排水板或砂井等豎向排水體，增加排水途徑，縮短排水距離，利用油罐充水作為荷載，對(duì)下臥軟土層進(jìn)行預(yù)壓加固，使其抗剪強(qiáng)度增長，提高地基土的承載能力和穩(wěn)定性，并且使地基在加載預(yù)壓期間完成大部分沉降，趨于穩(wěn)定。

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