对大型储罐的基础设计及构造相关论述与分析

李文

【摘要】本文围绕大型储罐基础设计以及构造要求进行分析，首先概括大型储罐基础设计的主要形式，包括护坡式基础、外环墙式基础、环墙式基础、以及钢混桩筏基础，然后对构造材料要求进行分析，最后结合某LNG储罐实例，对基础结构设计要点进行总结，为储罐基础设计提供参考。

【关键词】大型储罐;基础设计;构造

1.大型储罐设计要点

1.1 基础设计形式

大型储罐基础形式可选型护坡式基础、外环墙式基础、环墙式基础、以及钢混桩筏基础，在选型时必须综合对所处现场地质条件，材料供应情况，储罐容积以及储罐型式等相关因素的考量，目前应用相对平凡的基础形式为环墙式基础，兼具施工方便，技术条件成熟，地基处理方法简单可靠，节约用地等一系列优势。该基础结构设计形式下，将储罐壁板直接安装于环墙上，多用于软～中软场地浮顶罐、内浮顶罐。由于其平面抗弯刚度高，因此对地基基础不均匀沉降有良好的优化效果，对控制罐壁表型的效果明显。并且，储罐罐体自身荷载作用力还可经由地基基础传递均匀压力，对预防砂垫层或土体侧向变形有积极效果，整体结构呈现出了良好的稳定性。

在采用这种形式下，基础设计过程中必须着重考虑以下几个方面的问题：（1）环墙高度。除结合工艺安装标高进行考虑以外，储罐基础周边应當高于设计地面30.0cm以上，同时还需引入最终沉降量因素影响，对高度进行预抬处理。结合现行石油化工钢储罐地基与基础设计规范中的有关要求，环墙埋深应当在0.6m以上，并且当考虑地震作用影响或地基基础液化风险时，应适当提高埋深至1.0m;（2）环墙宽度。该指标需要根据储罐容积、地基土质量、以及环墙设计高度进行综合确定，同时认真评估基础不均匀沉降以及储罐类型对环墙刚度所产生影响，并对截面宽度作出相应调整;（3）截面配筋。环墙式储罐基础设计过程中，应当按照正常工作以及冲水预压实验两种状态进行对比，按照较大者作为截面配筋计算依据。

1.2 构造要求

遵循现行设计规范，在大型储罐构造设计中，不考虑预抬高高度的情况下，基础顶面周边应当高于地面高度300.0mm以上。同时，基础设计人员应沿储罐周边均匀设计泄露孔，泄露孔的布置间距按照10.0m～15.0m标准控制。预埋管向外形成的坡道应当达到5.0%标准以上。除此以外，对于采用环墙式基础形式的大型储罐，在环墙内侧预埋管入库应设置由卵石（卵石粒径按照20.0mm～40.0mm标准控制）组成的反滤层和钢筋滤网，且预埋管的出口宜高出设计地面。

2.实例分析

某LNG气源工程项目应用单容式LNG双壁贮罐，罐体有效容积为10000.0m?，外罐直径为27.0m，高度为28.9m，内罐直径为25.0m，内部储存低温LNG液体。其结构形式如下图（见图1）所示。项目现场为二类场地，抗震设防烈度为7度，风压计算取值0.35kN/m?，现场土层分布情况为①填土（土层厚度为1.0m～1.5m），②黏土（土层厚度为13.8m～15.9m）③强风化砂岩层（土层厚度为0.7m～1.6m）④中风化砂岩层（土层厚度为4.5m～7.2m）。

储罐基础设计过程中必须充分考虑到，本储罐内部储存介质为低温深冷LNG液体，运行过程中LNG冷量通过底部传输至地基基础，周边土体以及持力层可能因受冷发生破坏，导致变形问题加剧，沉降难以控制。考虑这一因素，基础类型设计可以考虑在地面筏形基础，高架板式基础以及高桩承台基础三种方案中进行综合比选。进一步通过对运营造价，经济效益以及抗震性能等指标的综合对比，最终确定选用高架板式基础方案，并进行改良，以单桩承台以及条形承台替代传统多桩承台板，在节约材料的同时确保桩承台基础与地基梁结构能够形成一个完整整体，在提高抗震性能的同时达到控制地基基础不均匀性沉降问题的目的。为验证该基础设计方案的可靠性，对储罐基础沉降进行观测，下表（表1）为充水试压状态下各点位沉降观测数据示意表，表1中相关数据表明：在充水周期范围内，该储罐基础沉降均匀，且沉降值始终控制在允许范围内;累积沉降最大值符合最大允许标准要求，仅为4.0mm;充水预压周期中该储罐基础已经完成主要沉降，地基基础基本处于稳定状态，提示该基础设计形式具有高度可靠性。

3.结束语

在对大型储罐进行基础设计的过程中，受到不均匀沉降，材料质量等一系列因素影响，可能会导致其在实际运用中出现一系列的问题。针对这些问题，必须在储罐基础设计中密切结合实际情况，充分考虑基础形式选型以及构造材料要求的问题。本文在概括分析上述问题的基础之上，结合某LNG大型储罐设计实例，对储罐基础设计中应注意的问题进行分析与研究，望能够引起业内人士的关注。

参考文献：

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[2]陈忠，钱宝源，邓岳保， 等.大型油库储罐桩基础差异沉降处理有限元分析[J].工程勘察，2019，47（10）：7-13.