大型儲罐地基的選擇以及計算

1、 大型儲罐地基的選擇以及計算 當前我國石油工業(yè)飛速發(fā)展， 諸多相關(guān)設(shè)備和技術(shù)都呈現(xiàn)出 顯著的發(fā)展， 在這個飛速發(fā)展的環(huán)境之下， 原油的鋼制儲罐也不 斷走向大型化規(guī)模化的總體方向。 在這個發(fā)展過程中， 儲罐基礎(chǔ) 設(shè)計和地基的處理， 是確保儲罐穩(wěn)定工作的重要先決條件， 并且 也因此得到了石油工業(yè)環(huán)境的廣泛關(guān)注。 1 大型儲罐基礎(chǔ)設(shè)計的相關(guān)原則 目前大型儲罐通常選用鋼板焊接而成， 其容器呈現(xiàn)出薄壁特 征結(jié)構(gòu)， 柔性大而剛度較小， 這種結(jié)構(gòu)特征對于地基沉降有著相 對較好的適應能力，通常而言，只要是均勻沉降，都不會對儲罐 的使用帶來太大影響。 鑒于此種結(jié)構(gòu)特征， 在對儲罐的基礎(chǔ)展開 設(shè)計工作的時候， 僅

2、需要重點考慮兩個方面的問題， 其一在于從 荷重角度， 地基應當滿足大型儲罐自重以及試水重量要求。 如果 不能滿足要求， 就必須對地基實際情況進行考察并且采取相應措 施，以達到地基承載力要求為準。 其二則是要充分關(guān)注地基的沉 降和變形問題， 如果僅僅是發(fā)生均勻沉降， 則通常不會對儲罐工 作帶來太大影響， 而如果發(fā)生了不均勻沉降， 就必須要詳細考察 是否在儲罐能夠接受的范圍之內(nèi)。 在實際的工作過程中， 應當依據(jù)地基的具體情況采取相應的 處理方法，確保其能夠滿足儲罐對于地基的要求。例如，通常會 對淺層地基采用墊層處理的方式， 針對軟弱地區(qū)換土墊層或者墊 以砂卵石或礦渣墊層； 對于過于松散的地基則應當

3、通過振動、 擠 壓等方法使地基土孔隙比減小， 強度提高， 最終達到罐體對于地 基的要求；與此同時，還應當關(guān)注地基中的含水狀況，在含水量 過大的情況下應當采用相應措施將地基中的孔隙間水分排出， 降 低孔隙比， 最終實現(xiàn)提升地基土有效應力， 增強地基強度的最終 目標。 目前對于大型儲罐基礎(chǔ)施工的主要形式， 重點包括護坡式基 礎(chǔ)設(shè)計、 護圈式基礎(chǔ)設(shè)計、 環(huán)墻式基礎(chǔ)設(shè)計以及裝配式環(huán)墻基礎(chǔ) 設(shè)計幾種。 并且各自有其不同的應用環(huán)境。 例如護坡式基礎(chǔ)設(shè)計 通常應用于地基較好、 固定頂蓋的拱頂罐基礎(chǔ)， 但同時在容積較 小且為活動頂蓋的浮頂罐基礎(chǔ)環(huán)境下也有很多應用。 護圈式基礎(chǔ) 設(shè)計最顯著的作用就在于防止土層側(cè)

4、滑， 此類基礎(chǔ)設(shè)置多用于土 質(zhì)較好、 基礎(chǔ)沉降較小的地區(qū)， 并且更多出現(xiàn)在容積較小的儲罐 地基環(huán)境中。 環(huán)墻式基礎(chǔ)設(shè)計的特點在于將儲罐壁板直接放在鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)墻上， 因此多用于土質(zhì)較差、 地基承載力不足 基礎(chǔ)沉降較大的地基環(huán)境中， 環(huán)墻本身的剛度與土質(zhì)均勻特征以 及沉降情況保持對應， 且多用于大型儲罐基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)境。 裝配式 環(huán)墻基礎(chǔ)設(shè)計則是在建設(shè)環(huán)形墻之前先針對地基進行必要的處 理，這種設(shè)計方式的最大特點在于有效解決了鋼筋混凝土的環(huán)墻 因為過長或受到的應力不均而產(chǎn)生裂縫的問題， 多用于地基土層 為軟土層的情況。 2 大型儲罐地基沉降算法應用 由于油罐通常都直接與地基土相接觸， 因此大型

5、儲罐的天然 地基通常都選用柔性基礎(chǔ)， 這就導致其沉降特征與常規(guī)地基的剛 性沉降特征表現(xiàn)出極大地不同。為了更好地了解到地基沉降狀 況，行業(yè)中的很多學者都給出了頗具價值的計算方法， 其中以單 向壓縮分層總和法以及三維沉降計算法相對而言比較具有代表 性。 2.1 單向壓縮分層總和法 鋼制儲罐地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 曾經(jīng)對這種計算方法進行了 推薦，這種計算方法假設(shè)地基土層從側(cè)向角度不存在變形問題， 而只是在豎向尺度上能夠產(chǎn)生壓縮。 因此單向壓縮分層總和法的 主要應用環(huán)境為當壓縮土層厚度同基底荷載分布寬度相比很薄 的情況。其計算公式參見式（ 1）和式（ 2）。 （1） （2） 在上面兩個式子中，（Pa）表示地

6、基土的豎向正應力，則表 示圓形面積上均勻荷載情況下各個點的附加應力系數(shù)， 表示基底 附加壓力（kPa）。表示地基沉降量，表示沉降計算經(jīng)驗系數(shù)， 通常依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007進行確定，表示儲 罐基礎(chǔ)地面至第層土底面距離， 而則是指儲罐基礎(chǔ)底面計算點至 第層土底面范圍內(nèi)平均附加應力系數(shù)。 2.2 三維沉降計算法 三維沉降算法本質(zhì)上是三向變形分層總和法， 在實際的計算 過程中，它對于三維應力狀態(tài)多有所考慮。在實際環(huán)境中，此種 方法由于對三個方向的變形都有所考慮， 因此計算結(jié)果相對于單 向壓縮分層總和法而言更具有實際意義，其計算式參見式（3）、 （4）、（ 5）、（ 6）。 （3） （4） （5） （6） 其中，為單一維度沉降化為三維沉降時的轉(zhuǎn)化系數(shù)， 則為各 個土層中的單維沉降，表示土的體積壓縮系數(shù)（），為土層的變 形模量（Pa）,為土層的泊松比，為土層厚度（ m。 3 結(jié)論 對于大型儲罐天然地基計算的方法種類繁多， 除了上文中提 及到的兩種算法以外，有限元法、耶戈羅夫法、等值層法等也都 在實際工作過程中得到廣泛認可