钢储罐地基处理方案设计

徐飞 任春来 王磊

【摘要】油品钢储罐设计现状：近年来，随着国民经济的快速发展，国家对原油、成品油的需求日益增大。各地相继新建了许多大型油罐，另外，石化装置钢储罐的数量、单罐容量及总容量也越来越大。如2005年投入使用的中石化白沙湾油库15万立方米储油罐、2012年建成的曹妃甸国储库15万立原油罐组，大型油罐建设遍地开花。大型储罐基础荷重大、因工艺要求对沉降要求敏感，需要更高的地基承载力和地基稳定性。目前建于软土、湿陷性黄土、岩石土等各种复杂地质条件上的罐基础已愈发普遍。这就对储罐基础的设计提出了更高的要求。

【关键词】石化钢储罐 软土地基 湿陷性黄土 刚性桩 刚、柔性复合地基处理

目前单罐规模在1万-5万立方的钢储罐一般采用环墙基础，既能满足基础的强度、刚度调节不均匀沉降又节省造价。单罐规模10万立及以上的钢储罐，直径大、地基的抗压缩性能和承载力要求较高，一般采用筏形基础、护坡式基础。

本文根据笔者近年来对储罐基础的设计经验，通过典型案例对软弱土层地基、湿陷性黄土地基等复杂地基上进行钢储罐基础设计作出的一些探讨和经验总结，并希望对以后储油罐设计提供一些经验。

图1 工程设计实例图

具体工程场地概况及设计方案选择如下：

1.1 新疆奎山宝塔石化公司

项目位于新疆奎屯-独山子石化工业区，勘探结果表明，该场地处于奎屯河冲击区，由新生代沉积物组成，厚度巨大，主要为第三系硬质岩。上部第四系主要堆积物卵石、砾石为主，厚度800米以上。卵石层承载力fa=450kPa，压缩模量Es=45MPa。

经分析，该场地属硬质场地，地基承载力和稳定性良好，均能满足基础设计的需要，且土层开挖浅，无超开挖。故决定采用天然地基，选用卵石层为持力层，基础采用环墙基础。

1.2 山东天弘化学公司

项目位于山东东营港经济开发区，勘探结果表明，该场地为第四纪河流冲积及海陆交互相沉积物所覆盖，以粘性土、粉土、粉细砂等中软土为主，局部分布有软土地层。勘探结果表明，在罐基础影响深度范围内各主要土层的地基承载力fa介于90-100 kPa之间，压缩模量Es介于 4-8 MPa之间。属中软场地。

经分析，本场地软土层分布层多、厚度大，地表以下28米内均有软土层分布。若采用复合地基处理，根据当地经验常用的水泥土搅拌处理后承载力最多能达到200kPa，且处理深度有限，复合地基不能满足3万立方罐的地基承载力和变形需要；又因土层有含水率高的黏性土层，故不能采用强夯置换处理；最终设计采用两种设计方案：方案2A为管桩和筏板基础，方案2B为管桩-水泥土搅拌桩复合地基、环墙基础，管桩持力层为28米下的中粗砂层。管桩和管桩-粉喷桩复合地基详见上图。

1.3 中石油庆阳石化公司

项目位于甘肃省庆阳市西峰区董志镇，属于我国最大的黄土塬-董志塬。勘探结果表明，该场地地质构造为鄂尔多斯台地，自第四世以来沉积了300多米的原生黄土地层，且为自重湿陷性黄土，场地黄土的湿陷性等级为Ⅱ级。

经分析，必须对场地地基土进行处理以部分消除湿陷性，并提高承载力后方可作为原油罐的良好地基，依据《湿陷性黄土地基建筑规范》设计采用12000kN.m夯击能分5遍夯击进行强夯处理。经检测，强夯加固处理后的地基承载力特征值fak≥250kPa，压缩模量Es≥20MPa。有效处理深度不小11m，场地整体夯沉量15米。强夯处理后场地地面标高不低于设计竖向地面标高以下1.0m。

2 方案对比

以上4种方案针对不同的软土和湿陷性黄土场地选择了较为经济适用的地基处理方案，经过实践检验证明均能满足设计和使用要求。列表1如下：

可以看出，采用环墙基础，可以大大节省基础的造价。在相同的软土场地，采用刚柔性复合地基处理比采用刚性桩费用降低很多，且处理效果良好。湿陷性黄土经过处理后可以满足一般储罐的基础设计要求。 3 结束语

通过对以上4种设计方案以及更多相似工程的成功实施，经现场检测和投产后的观测表明：在软土地基上较大型油罐使用管桩-粉喷桩（刚柔性复合地基）对处理储罐的不均匀沉降倾斜和提高承载力是经济、有效的；对于湿陷土地基、液化土地基通过强夯、置换挤密等措施处理后已能满足正常使用的沉降要求。

油罐基础与一般的设备基础相比，虽然要求更高的地基土强度和压缩性能，但单个基础底面积大，便于选用各种不同的地基处理方法，针对不同的施工条件灵活选用优化的地基方案可以加快工程进度、节省投资。

参考文献

[1] SH/T 3068-2007.石油化工钢储罐地基与基础设计规范.北京：中国石化出版社

[2] JGJ/T210-2010.刚-柔性复合地基技术规程.北京：中国建筑工业出版社