2万m3立式钢制储罐基础不均匀沉降掏土法纠偏实例分析

姜俊荣

（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东东营 257064）

2万m3立式钢制储罐基础不均匀沉降掏土法纠偏实例分析

姜俊荣

（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东东营 257064）

大型立式圆筒形钢制储罐及诸多设备可能由于软弱地基或天然地质不良造成基础的不均匀沉降，而导致设备本身的倾斜甚至破坏，需要采取纠偏措施消除安全隐患。某2万m3立式圆筒形浮顶油罐工程施工后罐体倾斜，采取掏土法进行纠偏，达到预期效果。文章详细介绍了掏土法纠偏的具体实施过程。该方法施工简便、安全可靠、费用低，适用于软土地基。

油罐地基；不均匀沉降；掏土；纠偏

大中型立式圆筒形钢制原油储罐，由于占地面积大、使用过程中重量大，对天然地基的附加应力也较大，各种原因产生的基础不均匀沉降时有发生，由此将导致罐体倾斜。常见的几种倾斜有：平面倾斜、基础四周沉降、碟形沉降。本文介绍的储罐倾斜事例为平面倾斜，基础沉降方向单一，经过分析采用简单经济的方法进行纠偏——掏土纠偏。

1 工程概况

产生不均匀沉降的储罐为某输油首站扩建工程中的南、北2座2万m3立式圆筒形浮顶油罐5号罐、6号罐，它们是在拆除原来的6座5000m3无力矩罐的位置上新建的，罐平面布置见图1。2座2万m3浮顶油罐的地基采用CFG桩与砂桩混合法进行了处理。工程勘察资料显示，该场地在最大控制深度42m范围内所揭露的地基土可分11层，除表层为素填土外，其余均为粉土及粉质黏土。

罐基础沉降标准要求：对于平面倾斜，沿任意直径方向沉降差≤0.004 D（D为油罐直径/mm）；对于非平面倾斜 （基础不均匀沉降），任意相邻两点沉降差≤0.002 5 L（L为相邻两点的距离/mm）。

罐基础沉降实际状况：经反复准确地测量发现，环梁直径最大沉降偏差，6号罐为95 mm，5号罐为100 mm，在规范允许范围之内。局部倾斜（相邻两测点沉降差）6号罐有10点超过了规范允许值，最大值59 mm；5号罐有8点超过了规范允许值，最大值40 mm。5号罐、6号罐基础环梁顶面标高测量点和测量值分别见图2、图3，其相邻点高差值详见表1。

表1 5号罐、6号罐基础环梁顶面标高测量值

2 纠偏方案简述

本着尽可能缩小施工范围，降低施工费用的要求，采用掏土法进行纠偏。根据环梁现状标高与设想纠偏以后的高差，确定纠偏量，尽量消除瓢偏，使之满足规范要求。然后算出取土量，使环梁下沉到预计的高度。

取土工具采用水平螺旋钻，钻头直径不大于100 mm。根据测量选取掏土点位置，在需要取土的梁段外侧间隔布置取土坑，在取土坑内沿径向和斜向钻孔取土 （孔距可根据该点的取土量计算确定）。钻孔取土以后，由于剩余土体侧向应力减小，且砂垫层为松散颗粒，在上部压力作用下，剩余土体向周边扩散，把取土孔填平，环梁标高相应下降。

3 纠偏步骤及过程

（1）根据环梁沉降现状，确定纠偏后环梁各点标高等数据，见图4、图5。

（2）计算各测点纠偏量。纠偏前后各测点高差见图4、 图5。

（3）确定取土位置。根据所需纠偏量，确定在5号罐3～6与11～15点之间取土纠偏，6号罐4～8与12～16点之间取土纠偏，见图6、图7。

（4）取土量计算。根据纠偏量以及每个钻孔取土体积，计算出各点之间钻孔间距及各点之间钻孔数量，各点之间钻孔间距应均匀变化，例如6号罐5、6点之间布孔50个，间距从110 mm均匀过渡到200 mm，钻孔布置见图8。每孔取土量：600 mm深钻孔，取土量为0.005 m3；1 000 mm深钻孔，取土量为0.008 m3；800 mm深钻孔，取土量为0.006 m3；1 400 mm深钻孔，取土量为0.012 m3。

（5）开挖取土坑。取土坑平面尺寸为1.0 m×1.5 m，间距2.0 m，深度以到砂垫层底部为宜。如果开挖过程中出现地下水，可在取土坑端头设集水坑。取土坑可根据现场情况作必要调整。

（6）取土顺序。取土时各钻孔应间隔进行，先施工深孔 （1 000 mm和1 400 mm），待罐体充水到一半液面高度，且沉降满足要求时再施工浅孔（600 mm和800 mm）。先在各取土段中间取土 （5号罐5、13点，6号罐6、14点），再对称向两侧进行。在取土过程中时刻注意罐体情况，做好安全防范。

（7）测量控制。施工开始前确定测量控制点和测量点 （每罐根据需要设16个），以便在施工过程中控制各点沉降速率；环墙顶测量点应平整，做好标记，做到每次测量准确无误。施工过程中，从开挖至充水、放水，均应对各测点进行测量，间隔不超过12 h；各点沉降量每天不应超过10 mm，如果超过，应停止施工，待每天沉降量少于5 mm时，再继续施工。同时应注意观察整个过程中环梁沉降和裂缝情况，发现裂缝或发现沉降差增大，应停止施工，分析产生的原因，制订措施后再继续施工。

（8）充水。深孔取土在空罐时进行，完成后并且各测量点沉降量少于5 mm/d时，方可罐内充水。充水过程中，只要有一个沉降观测点的沉降速率达到10 mm/d或任意相邻沉降观测点高差增大，应立即停止充水，待所有沉降观测点的沉降速率小于5 mm/d、任意相邻沉降观测点沉降差不继续增大时再继续充水，反复如此控制，直至充水到罐体一半高度。在此充水高度下，沉降速率满足要求时，再进行浅孔取土。浅孔取土完成，控制沉降率不大于5 mm/d，继续充水，直到达到最高液面。

持续观测，沉降量不超过1 mm/d时，方可放水，放水过程中，也应当进行观测，环墙反弹量不超过1 mm/d。至此，基础不均匀沉降造成的整体倾斜纠偏结束。

（9）纠偏效果。通过以上的纠偏过程，由于基础不均匀沉降造成的罐体倾斜变形基本恢复，整个纠偏过程先施工6号罐后施工5号罐，历时45 d，纠偏结束后经验收合格并予以投产。

4 结束语

储罐基础掏土纠偏法达到了预期效果，该方法具有施工费用较低、安全性较高、施工简便、对设备及基础几乎为零破坏等优点。该方法适用于软土地基。

国内外对基础纠偏的方法有很多，如预压法、排水法、顶升调正法、应力消除法。掏土法实际上是一种应力消除法，通过钻孔将具有较强变形能力的软弱土取出，成孔促使软弱土扩散，带动上部结构的竖向位移。掏土法纠偏应注意对整个过程中的精确测量、对数据的及时分析及计算取土量的精确把握，此法对于纠正平面倾斜沉降差较小的储罐基础具有较好的效果。

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Case Study of Earth Undercutting Method Applied to Correct Unevenly Settled Foundation of 20 000 m3Vertical Steel Storage Tank

JIANG Jun-rong（Shengli Oilfield Petroleum and Chemical Construction Corp.,Dongying 257064,China）

Uneven foundation settlement of vertical cylindrical steel storage tanks and many other facilities may happen due to weak foundation or bad natural geological condition,which induces equipment tilt even destruction.A 20 000 m3vertical cylindrical floating roof tank was becoming tilted after its construction finished,so the earth undercutting method was applied to correct its uneven foundation,and the expected effect was obtained.The practical implementation of the tank foundation correction is described.This method is simple,safe,reliable and economical,and is suitable for soft foundation.

oil tank foundation;uneven settlement;earth undercutting;tilt correction

TE972

B

1001－2206（2011）04－0092－04

姜俊荣 (1964-)，女，山东蓬莱人，高级工程师，1986年毕业于石油大学 （华东）石油储运专业，主要从事油田地面安装工程、长输管道工程、滩浅海平台和海底管道工程的施工技术管理工作。

2011-05-05