覆土立式油罐的设计要点

2017-04-06彭建萍

石油库与加油站 2017年6期

彭建萍

〔中石化石油工程设计有限公司山东东营 257026〕

随着国民经济的快速发展，石油及石油类产品的应用越来越来广泛，各类油库及储备库日益增多，而油罐是储存散装油品最为重要的设备，油罐储油是目前应用最多的一种储油方式。按照油罐安装位置的不同通常分为露天油罐、地下(半地下)油罐和山洞油罐三种。为了提高国家石油储备库的战时生存能力，许多地面或半地下油罐通常进行覆土掩埋(覆土油罐)。覆土立式油罐具有能有效减少油品蒸发损耗、对空具有一定隐蔽防护能力等特点，广泛应用于军队和国家成品油储备中。根据实际需要和GB 50074—2014石油库设计规范，对油罐之间的防火间距、罐室基础、罐室环墙及球壳顶、外防水等方面阐述了需要进行专业系统设计的要点。

1 覆土立式油罐的定义

覆土立式油罐是独立设置在用土掩埋的罐室或护体内的立式油品储罐。将立式储油罐安装在地下掩体内，掩体由防护墙和顶盖组成，防护墙采用砖、石、混凝土预制砌筑，或现场浇筑混凝土而成。罐室球壳顶应与墙顶混凝土圈梁连成整体，罐顶覆土厚度不应小于0.5 m。

2 覆土立式油罐的优缺点分析

覆土立式油罐适用于在低山、丘陵等凹凸地形地带建设，是军队和国家成品油储备常用的一种储罐形式。目前国内最大单罐容量为10 000 m3。由于覆土立式油罐能够充分利用地形并具有掩体保护，故其具有如下优点：

(1)不受紫外线照射，外部环境影响小，可以有效地减少油品蒸发损耗，益于储罐的安全防火和储存油品质量的稳定。由于覆土油罐室密闭性较好，且顶部和周围都覆有不小于0.5 m厚的土，因此罐室内温度比较稳定，受大气环境温度的影响较小，有利于减少油罐小呼吸蒸发损耗，延缓油品变质。

(2)可以做到不占用好地和基本粮田。

(3)具有一定的对空隐蔽防护能力，比较安全，建成后可与周围地形基本协调。覆土油罐通过覆土及植被的遮盖，能减少被敌人侦查发现和遭敌袭击的可能性。而且，油罐室护体(掩体)，有一定的防护能力，既可以一定程度上抵御敌人的袭击，又可以在油罐着火爆炸后阻止油品漫流，减轻对相邻油罐的影响程度。

但是建覆土立式油罐需挖土砌护体，使得造价提高、施工周期长，而且罐基础降低，导致输油泵的吸入条件变差，对输油泵房建设带来一定影响；如果地下水位较高时，还需要对罐室和油罐作特殊的防水处理。通常覆土立式油罐的建设费用为地上油罐的1.5～1.7倍，土石方挖填量一般为油罐容量的3.5～4.5倍。

3 覆土立式油罐设计要点

3.1 油罐之间的防火距离

覆土立式油罐之间的防火距离，应符合下列规定：

(1)甲B、乙、丙A类油品覆土立式油罐之间的防火距离，不应小于相邻两罐罐室直径之和的1/2。当按相邻两罐罐室直径之和的1/2计算超过30 m时，可取30 m。

(2)丙B类油品覆土立式油罐之间的防火距离，不应小于相邻较大罐室直径的0.4倍。

(3)当丙B类油品覆土立式油罐与甲B、乙、丙A类油品覆土立式油罐相邻时，两者之间的防火距离应按本条第1款执行。

3.2 建筑设计

覆土立式油罐罐室的设计应符合下列规定：

(1)罐室应采用圆筒形直墙与钢筋混凝土球壳顶的结构形式。罐室及出入通道的墙体，应采用密实性材料构筑，并保证在油罐出现泄漏事故时不泄漏。

(2)罐室球壳顶内表面与金属油罐顶的距离不应小于1.2 m, 罐室壁与金属罐壁之间的环形走道宽度不应小于0.8 m。

(3)罐室顶部周边应均匀：设置采光通风孔。直径小于或等于12 m的罐室，采光通风孔不应少于2个；直径大于12 m的罐室，至少应设4个采光通风孔。采光通风孔的直径或任意边长不应小于0.6 m，其口部高出覆土面层不宜小于0.3 m，并应装设带锁的孔盖。

(4)罐室出入通道宽度不宜小于1.5 m，高度不宜小于2.2 m。

(5)储存甲B、乙、丙A 类油品的覆土立式油罐，罐室通道出入口应高于罐室地坪不小于2.0 m。

(6)罐室的出入通道口，应设置向外开启并满足口部紧急时刻封堵强度要求的防火密闭门，耐火极限不得低于1.5 h。通道口部的设计，应有利于在紧急时刻采取封堵措施。

(7)罐室及出入通道应有防水措施。阀门操作间应设积水坑。推荐做法：沿罐室环墙根部设置内排水明沟，沟宽一般为100 mm，并引至积水坑。

3.3 结构设计

3.3.1 罐室球壳顶

(1)罐室球壳顶的计算荷载，应按壳顶自重、防水层重量、覆土重量、覆土面可变荷载以及油罐的安装荷载等确定。

(2)球壳顶应采用现浇钢筋混凝土壳体，球壳顶应与环墙顶混凝土圈梁连成整体。其连接区域的构造要求：①圈梁附近的壳板，应根据内力大小均匀逐渐加厚至不小于2倍的壳体厚度。加厚范围自圈梁内边缘算起，水平距离不宜小于壳体净跨的1/12～1/10或斜距不小于净跨的1/7.5。②在壳体增厚区内，至少配置φ6～10 mm间距不大于200 mm的双层双向钢筋网，且均应锚入圈梁内。③在壳体受压区及主拉应力小于混凝土抗拉强度的受拉区域内，可按构造要求配筋，且钢筋直径不小于φ6 mm。单层配筋时，钢筋最大间距不大于250 mm，双层配筋时，上下两层钢筋网应错开配置，钢筋最大间距不大于300 mm。

(3)罐室球面壳被覆应作强度验算和稳定性验算。强度验算时的内力分析可按JGJ/T 22中的有关规定执行。计算时可只考虑圈梁侧面的弹性抗力，不考虑壳体的弹性抗力。稳定性验算时球面壳的法向均布计算荷载不应超式(1)计算的临界荷载值：

qcr=0.06Eh(δh/Rk)2

(1)

式中 qcr——球面壳的法向均布计算临界荷载，MPa；

Eh——混凝土的弹性模量，MPa；

δh——球面壳的厚度，m；

Rk——球面壳的曲率半径，m。

(4)墙顶圈梁上的计算荷载，除无侧向弹性抗力和侧向抵抗力矩外，其余荷载均与洞库罐室圈梁相同。计算圈梁顶面集中荷载时应计入罐顶可变荷载。圈梁底面与墙顶的摩擦力可不考虑。圈梁计算同洞库罐室墙顶圈梁。

3.3.2 罐室环墙

(1)罐室环墙上的计算荷载，可按混凝土顶和墙顶圈梁传来的荷载、回填土侧压力、墙身自重及变截面台阶上的回填土重等因素进行确定。圈梁底面摩擦力和抵抗弯矩在计算时可不考虑。环墙顶面作为圈梁地基，应对其进行强度验算。

(2)罐室环墙可按上、下端铰接的圆筒壳计算，径向截面按砌体中心受压构件计算，环向截面按偏心受压构件计算，纵向弯曲系数取1.0。

(3)罐室截面承载力计算、环墙地基基础设计，以及构造要求等，应按有关规范执行。

3.3.3 油罐基础推荐做法

(1)油罐基础构造由上而下依次为： ①100 mm厚沥青砂绝缘层(或150～200 mm厚中粗砂垫层)；②200～300 mm厚级配砂石垫层；③防渗膜大于或等于100 mm厚钢筋防渗混凝土底板，并与罐室环墙基础连成一体；④填料层。

采用中粗砂代替沥青砂绝缘层时，中粗砂应采用中性、干燥和过筛的干净砂子。采用防渗膜代替钢筋防渗混凝土层时，防渗膜的做法宜参照《石油化工工程防渗技术规范》GB/T 50934—2013的有关规定执行。

(2)油罐罐壁下宜设钢筋混凝土环梁，环梁的上表面宜高出罐室环形通道设计地坪20～50。

(3)油罐基础宜设检漏管，检漏管应由防渗混凝土底板或防渗膜的上表面级配砂石垫层引出罐室环形通道地面以上20～30 mm，检漏管的公称直径应为50 mm。检漏管应沿油罐基础环向均布设置，间距不大于25 m，且每罐至少2个。

3.4 外防水

(1)罐室及出入通道的外墙面和顶部外表面，应采用沥青等防水材料做防水。

(2)罐室及出入通道的外墙根部应设排水盲管或盲沟。排水盲管或盲沟沿外墙体敷设的顶部标高，应低于相应各点的室内地坪标高，且排水坡度不应小于0.3%。采用排水盲管时，排水盲管的直径不应小于300 mm；采用排水盲沟时，排水盲沟的排水断面不应小于0.1m2。

(3)覆土立式油罐的防洪标准一般按洪水重现期100年考虑。山坡汇水面积较大时，应在罐室迎水面的山坡或切坡上游设置截洪沟。

3.5 覆土

(1)罐室、出入通道和墙体周围1.0 m范围内应采用细土回填，压实系数一般不小于0.85。

(2)罐室及出入通道的顶部覆土厚度应大于或等于0.5 m，周围覆土坡度不应大于65%(大约1∶1.5)，并对覆土面层采取栽种草皮等相应的稳固措施。

3.6 事故油品的防控

3.6.1 罐室要设置事故外输管道，事故外输管道的设置一般要满足下列要求：

(1)应满足用泵腾空泄漏在罐室的油品要求，其公称直径宜与油罐出油管道的公称直径相一致，但不得小于100 mm。

(2)事故外输管道应由罐室阀门操作间处的积水坑处引出罐室外，并宜满足在事故时能与输油干管相连通。

(3)事故外输管道应设控制阀门和隔离装置。控制阀门和隔离装置应设在罐室外便于人员操作和事故时不易遭受危及的部位。

(4)事故外输管道应采用无缝钢管，控制阀门应采用钢制阀门。

(5)事故外输管道在罐室阀门操作间内的管口应设防鼠网。

3.6.2 罐区要设置事故存油坑(池)。

储存甲、乙、丙A类油品的覆土立式油罐区，应按不小于罐区内储罐可能发生油品泄漏事故时，油品漫出罐室部分最多一个油罐的泄漏油品设置区域导流沟及事故存油坑(池)。

3.7 消防

(1)覆土卧式油罐和储存丙B类油品的覆土立式油罐，可不设泡沫灭火系统，但应按《石油库设计规范》GB50074—2014的规定配置灭火器材。

(2)储存甲B、乙和丙A类油品的覆土立式油罐，应设低倍数泡沫灭火系统。

(3)覆土立式油罐可采用移动式泡沫灭火系统。

(4)着火的覆土储罐及其相邻的覆土储罐可不冷却，但应考虑灭火时的保护用水量(指人身掩护和冷却地面及储罐附件的水量)。

(5)储罐的消防冷却水供水范围和供给强度应符合下列规定：①覆土立式油罐的保护用水供给强度不应小于0.3L/(s·m2)，用水量计算长度应为最大储罐的周长。当计算用水量小于15L/s时，应按不小于15L/s计。②覆土卧式油罐的保护用水供给强度，应按同时使用不少于2支移动水枪计，且不应小于15L/s。

(6)覆土立式油罐的消防冷却水最小供给时间不应少于4h。

(7)储存甲B、乙和丙A类油品的覆土立式油罐，应配备带泡沫枪的泡沫灭火系统，并应符合下列规定：①油罐直径小于或等于20 m的覆土立式油罐，同时使用的泡沫枪数不应少于3支。②油罐直径大于20 m的覆土立式油罐，同时使用的泡沫枪数不应少于4支。③每支泡沫枪的泡沫混合液流量不应小于240 L/min，连续供给时间不应小于1h。