天津中德工程设计有限公司
摘要：该文能对各位同行提供借鉴与交流，共同促进大型储罐基础建设水平更上一层楼。
关键词：储罐基础 设计选型 构造材料及原则 地基处理
一、 大型储罐基础的特点与设计原则
大型储罐的类型很多，下面就简单介绍储罐基础的特点与设计原则。
（1）储罐基础的特点不同于一般建筑物的基础，其基础特点主要是以下几方面。
①对于地基承载力的要求不是很高；根据储罐的容量不同，地基承载力达到80～250 kPa一般就可满足要求。
②工艺生产对基础沉降的要求不很严格。储罐基础均匀沉降30～50 cm时，对工艺生产操作没有什么影响，有的储罐甚至沉降大1.5～2 m还可以继续使用。
③储罐自重与满载时的重量相比，要轻的多。因此，基础的沉降往往要在试水后或投产经过相当一段时间才能完成。如果地基承载力不足，而在试水期或投产初期加荷太快，就有可能产生太大的地基变形，甚至破坏。因此，储罐基础事故往往发生在试水期或投产期。
④储罐本身是柔性结构，在一定程度上能够适应地基的不均匀沉降。但在设计时要十分重视不均匀沉降对罐体结构的影响。
（2）储罐基础的设计原则。要考虑到以下几点。
①地基应能支撑罐体和储存液体的重量；
②地基不均匀沉降不应超过储罐容许值；
③基础最终沉降量必须满足工艺管道的使用要求；
④罐基础应高出地面，以免积水，甚至可能影响使用。
二、储罐基础材料与构造要求
储罐基础不论采用哪种基础形式，都离不开铺填砂垫层和沥青砂绝缘层这两种基础材料。砂垫层是储罐基础中普遍采用的一种铺垫材料，砂宜采用质地坚硬的中、粗砂，亦可采用最大粒径不超过20 mm的砂石混合物，不宜采用细砂，不得采用粉砂或其它含水冰结砂石（不得采用海砂）。
砂中不得含植物残体、垃圾等杂质，应级配良好。当使用粉、细砂时，应掺入25%～30%的碎石或石屑。最大粒径不宜大于20 mm，对湿陷性黄土地基的储罐基础，不得选用砂石等渗水材料。沥青砂绝缘层可采用热搅拌及冷搅拌两种方法施工。其中热搅拌用得较普遍。沥青砂绝缘层厚度不得小于80 mm，采用中砂，砂中含泥量不得超过5%。
护坡式基础的护坡坡度宜为1∶1.5，护坡可用混凝土预制板或块石砌体灌浆，其厚度不宜小于10 cm.环墙式基础的环墙，一般采用钢筋混凝土制作。环墙内的环向钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，竖向钢筋宜采用Ⅰ级钢筋。钢筋保护层厚度不应小于35 mm，水泥宜采用不低于42.5级的普通水泥；储罐环墙基础四周应做出80 cm宽的散水护坡或人行道，以便罐区的排水和生产操作。
三、 储罐基础的地基处理
储罐的荷载通过基础传给地基，当罐基础下为软弱地基、不良地质现象的山区地基、特殊土地基以及地震作用地基土有液化时或地基土的承载力设计值及沉降差不能满足设计要求时，均应对地基进行处理。根据地基土性质及软弱地基土层厚度分布情况可分别采用垫层法、振冲法、刚性桩法、强夯法、复合地基法、充水预压及排水固结法、夯扩桩、CFG桩等多种方法。
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大储罐地基处理是在储罐建造前对一般地面的承载力进行提高的基础施工过程， 是储罐基础设计的重要组成部分，而基础选型亦是基础设计的关键环节，二者的目的都是为了保证储罐能在正常使用过程中不会因土地承载力不足而发生地面沉降， 进而影响储罐结构的完整性。
四、大型储罐基础选型与施工
大型储罐基础经过多年积累也已经归类出几种常用基础形式，以下对其中的几种常用基础类型及施工注意事项进行分析探讨。
1. 夯扩桩法
夯扩桩法在沿海发达地区使用已经有十余年的时间，是一项成熟的施工工艺技术，与其它地基处理桩型相比，具有工期短、进度快、单桩承载力高等特点，且该地基处理方法的地层适应能力强、应用范围广、质量可控性强。其工作原理是按照一定的施工工艺，采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型，通过增大桩端截面和挤密地基土层，使桩的承载力大幅提高，大量工程实践证明，该桩型具有施工技术可靠、工艺科学、无泥浆污染及工程性价比高等优点。目前，该地基处理方法在许多大型大型储罐地基处理项目中取得了比较好的地基处理效果。另外，CFG 桩复合地基、载体桩复合地基、筏式基础与挤密桩相结合等地基处理方法亦可用于处理新区的粉土及砂土互层地基，但其适用性及地基处理效果有待进一步的探索及验证。
2.护圈式基础
为了防止土层侧向变形，须外加护圈。国外一般利用钢筋混凝土环墙、板桩环墙进行护圈设计。国内的护圈式基础通常用红砖砌护圈墙或现浇钢筋混凝土，厚度介于24到37cm之间。砖砌护圈通常用在容积在10～500m的固定顶储罐。护圈内材料铺设和护坡式基础大致差不多。其主要特征是护圈墙距离储罐壁板10～20cm，也可以用在储存高温介质的储罐上，可以使得储罐底板处的局部温度降低。此种基础往往用在土质优良、基础沉降很小的地区。
3.环墙式基础
对场地受限或当土质较差、地基承载力欠缺、基础沉降较大的储罐基础，可采用环墙式基础或外环墙式基础。其特点是将储罐壁板直接搁置在环墙上，环墙一般采用钢筋混凝土结构。环墙内铺设的砂垫层和沥青砂等材料的构造和做法。
4. 强夯法
也叫做动力固结法，其是用起吊设备，把重达10～25吨的重锤提升到10～25 m的高空处然后让它自由下落，利用其强大的夯击能及冲击波的作用来进行土层的夯实。强夯法一般情况下用在湿陷性土层、砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。通常可获得3～8 m 的有效夯实深度。此类地基处理方法多用于容积较小的罐基础，已建成项目运行稳定，未发现地基下沉，罐体开裂等现象。其相同点是场区上部土层基本上以具I～II级自重湿陷性的粉土及砾砂为主，粉土层含水量普遍较小，比较适用强夯法进行地基处理。如上部处理土层含水量较大时，可采用强夯置换法，可根据具体情况在夯坑内填入碎石类土、建筑垃圾等。
作为储罐承重的基础，需要考虑采用强夯法是否方便可靠，并要根据可能出现的夯实不均匀程度，在设计中留有足够的安全系数。对露天回填如何保证土方的含水量应提出具体的措施，并且应考虑阴雨季节土方分筛堆放的困难。在设计之初应取得详细的地勘资料， 并对取得数据合理利用， 制定详细可行的设计方案， 避免因对原土层的地质数据缺乏造成设计失误。
5.其他基础形式。除了上面探讨的几种储罐基础的形式外，还有很多其他的基础形式，例如：护坡式基础、装配式环墙基础等。
五、结束语
大型储罐是危险系数较高的设备，储罐发生变形或者泄露会导致严重的火灾，爆炸事故。因此储罐基础的设计尤为重要。大型储罐地基处理及基础选型时应综合考虑，地质、气候、水文等多方面自然因素，这样才能保证储罐的安全可靠运行。
参考文献：
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[2]谭立净，等.石油化工钢储罐地基与基础设计规范[M].北京：中国石化出版社，2008：11-12.
[3]徐至钧.大型储罐基础设计与地基处理[M].北京：中国石化出版，1999：37-44.
论文作者:沙小同
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/15
标签：地基论文; 基础论文; 储罐论文; 土层论文; 护坡论文; 承载力论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;