石油化工钢储罐基础结构设计

杨振玲

摘 要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的石油化工产业得到了快速的发展，与传统的房屋建筑进行对比，储罐环墙存在很大的不同。通常情况下，在建筑建筑工程中，房屋建筑的条形基础是最重要的一项内容，其中房屋的上部结构都是完全靠基础进行传递和扩散的。另外，环墙式罐基础是环墙中的各种垫层共同实现的。环墙的承受能力主要是一小部分的介质荷载、储罐壁等，剩下的大量荷载都是环墙内各垫层所承受的。与此同时，在软场的土地上，主要是环墙式罐基础，通常都是浮顶罐和内浮顶罐。

关键词：钢储罐;基础设计;构造

钢储罐是石油化工装置经常遇到的结构物。由于平面抗弯刚度较大、抵抗不均匀沉降能力较强、占地少和经济性原因，其基础型式经常采用环墙式钢筋混凝土基础。本文探讨《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》SH/T3068-2007和《钢制储罐地基基础设计规范》GB50473-2008在环墙基础环向拉力计算工况、计算公式和参数取值等方面存在的差异，并通过某装置中的6座20000m3重油储罐设计实例，探讨对计算结果的影响。

1 设计相关条件

1.1 地质条件

从工程岩土工程勘察报告中可以看出，该污水缓冲罐基础设计时应注意以下地质问题：拟建场区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，场地土类型为中软土，场地类别为Ⅲ类场地。在勘探深度20.0m深度范围内，地层按物理力学性质自上而下可分为三大层，分述如下：杂填土：干，较为松散，主要由粉砂、粉土组成，含有少量油污。层厚0.70～1.80m;粉质粘土：可塑～硬塑狀态，表层30～50cm被原油污染。含有氧化铁斑纹，局部夹有粉土团块和粉砂薄层。无摇震反应，有光泽反应，干强度中等，韧性中等。压缩系数0.105MPa-1、压缩模量15.66MPa，承载力特征值fak=140kPa。层厚0.60～3.50m;粉砂：稍湿～饱和，稍密～中密，局部夹有薄层粉土及粉质粘土。颗粒级配不良，颗粒形状以亚圆形为主，混粒结构，成份以长石、石英及暗色矿物为主，含粘粒较少。承载力特征值fak=160kPa。工程中最大勘探深度为18.1m，该层末穿透。场地土及地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土均为强腐蚀性。本场地地下水埋深2.8～6.3m。本地区最大冻结深度按1.12m考虑，标准冻结深度为0.63m。

1.2 针对罐基础选型

最常用的基础型主要有：环梁式、外环梁式、护坡式等;针对罐基础选型上要结合施工的技术、工艺的各种要求和投资造价等各个方面，另外要考虑到经济指标的论证。①从经济角度分析和环梁式相比较，护坡式在成本的造价上很低，施工的场地也不会受到影响，其中罐和罐之前距离比较远，如果工艺方面满足的前提下，就要选择护坡式;②油罐的底部和罐外如果高度有很大的落差，其中罐的距离小并且罐区的空间不是很足的装填下，要选择使用环梁式;③针对地基承载力进行修正后，和基底的压力过小的时候，要选择桩基础。其中桩基础的承台面都需要安装环梁。

2 环境保护

当储罐基础坐落在静流水源地或储存不可降解介质，且储罐存储介质泄露会污染地下水或附近环境时，储罐基础部分应采取防渗漏措施。实际工程一般采用压实系数为0.97、厚度大于500mm的粘土层，不得采用淤泥、耕土、膨胀土、冻土，以及有机杂质含量大于5%的土料。有时候会遇到有的业主提出用中粗砂代替粘土，因为有的地方砂往往取材方便，而且容易压实。但是储罐里面的介质一旦泄露，砂容易渗漏，污染环境。在经济条件允许的情况下可以作如下处理：首先按设计要求铺一层砂填料层，再在其上铺600g/m2长丝无坊土工布，接着铺2mm厚HDPE土工膜，最后再铺600g/m2长丝无坊土工布，增加了以上防渗措施才用砂代替粘土。施工时，应采取严格隔离措施，防止钢构件对土工膜的破坏，并确保焊接时的火花不损害土工膜。

3 材料要求

3.1 罐基础材料

钢筋混凝土环墙采用C40级混凝土（采用抗硫酸盐水泥）HPB300、HRB400级钢筋现浇，混凝土保护层厚45mm。环向受力钢筋接头，应采用焊接连接或机械连接。钢筋混凝土环墙宜留后浇缝，在保证钢筋连续的原则下均分三段浇灌，缝宽宜为300～500mm，接缝应采用C45级微膨胀混凝土浇灌并捣实或采取其他有效措施。混凝土浇筑后必须加强养护，严防干裂，顶面抹30mm厚1：2水泥砂浆找平，顶表面的水平度每9m圆周长不得超过±3mm。钢筋混凝土环墙外刷环氧沥青涂层，厚度≥500um。

3.2 砂垫层

砂垫层采用质地坚硬的中砂或粗砂，亦可采用最大粒径不超过20mm的砂石混合料。不宜采用细砂，不得采用粉砂或冰结砂，不得含有盐渍土、草根等有机杂质，含泥量不得超过5%。铺设时可采用振实、撼实、夯实，压实等方法。施工时应分层进行，下层密实度经检验合格后，方可进行上层施工。砂垫层密实度的质量检验标准用干密度控制，即γ=16kN/m。

4 构造的要求

储罐的底板在锥面坡度上是1.5%，为此，储罐基础的锥面坡度要满足地基，也需要将其设计为1.5%，但是如果地基是软弱状态下，罐基础的沉降量就会比罐时候的沉降大很多，要想让沉降符合实际的标准，就需要将坡度设计成0.8%，把基础的锥面坡度需要从之前的1.5%上升到3.5%;浮顶要尽量选择外环式罐以及护坡式，需要在罐壁的位置对其安装钢筋混凝土环梁;罐基础顶四周要设计出离地面高的位置，一般情况下要将沉降量进行分析，同时要采取升高，要≥300mm;针对罐基础顶面，首先要进行设置沥青砂绝缘层，厚度要控制在80～150mm。其中，需要按照重量进行合理的配比，中砂和石油沥青的比例是93：7。沥青砂绝缘层是为了避免砂石填料层和潮气出现化学物质的扩散，给罐底板造成严重的腐蚀;需要针对砂石土填料层采取覆盖，让实现稳固;在沥青砂绝缘层的底部位置要加入一层粗砂垫层，厚度要>300mm。主要的作用就是让压力在分布上更加均匀，可以针对地基的不均匀沉降要进行降低和调整，厚度>300mm时，就能避免地下毛细管水的水有所渗透，如果底板出现泄漏，就能实现漏油信号的通道;护坡式罐基础周围人行道的宽度宜为800mm～1000mm;护坡式罐基础的护坡坡度宜为1：1.5。当采用混凝土或碎石灌浆护坡时，其厚度不宜小于100mm;当采用浆砌毛石护坡时，其厚度应不小于200mm。护坡施工应待储罐充水试压后方可进行。因为罐在充水试压时，有大量的沉降产生，为避免护坡的开裂，因此不应与罐基础同时施工。而且特别注意，储罐在充水试压时，应防止罐顶上雨水的冲刷，或其他人为的对护坡的破坏，可采取临时的防护措施，否则易造成严重的滑坡事故;环墙式罐基础环墙的埋深（以沉降基本稳定为准）不宜小于600mm，在地震区，当地基土有液化可能时，埋深不宜小于1000m;在寒冷地区罐基础埋深宜满足冻土深度要求，若不能满足冻土深度要求则应采取处理措施;钢筋混凝土环墙宽度不宜小于250mm。环墙顶面应在罐壁向内20mm处做成1：2的坡度。罐壁至环墙外缘尺寸不宜小于100mm。环墙底部不宜放脚扩宽;钢筋混凝土环墙，应设置泄漏孔。泄露孔应沿罐周均匀设置，其间距宜为10m～15m。泄露孔的孔径为50mm，其进口处孔底宜与砂垫层底标高相同，并以不小于5%的坡度坡向环墙外侧。泄露孔进口处应设置由砾石和粒径为20mm～40mm的卵石组成反滤层和钢筋滤网，出口应高出设计地面。钢筋混凝土环墙设置泄漏孔，埋设漏油信号管，当底板漏油时经过砂垫层和反滤层沿该管流出，以便安全人员及时检查，采取对策。

5 结语

综上所述，伴随着国民经济的进步，人们在石油需求量不断增多。在工程建设过程中，不能单纯的追求施工的进度，将工程的整体质量有所忽视。为此，在设计环节就需要进行规范，给安全生产提供基础的保障。

参考文献：

[1] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设局，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2011.

[2] SH/T3068-2007.石油化工钢储罐地基与基础设计规范[S].中华人民共和国国家发展和改革委员会，2008.