新疆塔河地区大型罐基础的设计探讨

摘要 通过工程实例，该文分析了塔河油田3×104m3罐基础的环墙设计、地基处理、变形验算及充水预压等内容，可为类似工程借鉴。

关键词 罐基础 戈壁土 不均匀沉降

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

塔河油田重质原油外输系统输油首站新建2座3万m3储罐，储罐位于西北分公司塔河油田二号联合站南侧。储罐基础直径46.5m，为中石化西北分公司塔河油田最大的罐基础，对于西北油田的地面建设工程十分重要。

2 场区地质及地基处理方案

1）场地地层结构及岩性特征如下：

①细砂：灰黄色，松散，稍湿，层厚1.00～4.90m，地基承载力特征值为100kPa。

②粉质粘土：灰褐色～黄褐色，可塑，层厚2.10～5.00m，地基承载力特征值为155kPa。

③细砂：青灰色，饱和，中密～密实，未揭穿，地基承载力特征值为180kPa。

③1粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑状态，层厚1.30～1.40m，地基承载力特征值为180kPa。

2）由以上地质特征可见罐区地质条件一般，故需进行地基处理，考虑到西北油田基底处理的常用做法以及新疆塔河地区环境的特殊性，本工程地基处理方法为将①细砂清除换填戈壁土进行设计。

3 设计简图

本工程拟采用钢筋混凝土环墙式基础，基础顶面采用沥青砂垫层。

设计简图示意如下：

4 环墙设计

1）环墙尺寸示意图如下：

2）宽度计算：

罐壁底端传至环墙顶端的竖向线分布荷载标准值经计算为

故基础宽度为，取b=0.5m

3）配筋计算：

环墙单位高度环向力设计值，按两种情况进行计算如下：

当充水施压时：，当正常使用时：

取正常使用时，故计算配筋为

由以上可得在2.1m高环墙中置3825钢筋（HRB3335，fy=300N/mm2），即沿环墙高每米8878mm2。

5 地基承载力验算

1）基底压力计算：

因为罐底高出罐区地坪1.4m，设计环墙高度为2.1m，埋深0.7m，宽度为0.5m，罐总重为303200kN，所以基底最大平均压应力

2）地基处理后基底以下每层土质的承载力计算如下：

第一层为回填的级配戈壁土厚2.9m（3.6m-0.7m）

级配戈壁土垫层回填时每层300，分层夯实，压实系数不小于0.97，其承载力能够满足要求。

第二层为粉质粘土层厚0.47m～3.38

将此层作为软弱下卧层验算，此层上部的附加应力为

此层顶面以上的自重土压力为

软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值为

故

满足要求

6 地基变形计算

1）两罐基础的钻孔平面位置图如下：

2）取东边的3万方罐基础计算各点（ZK7～ZK12）沉降：

根据以上各点深度的土层深度，经处理后第一层为回填戈壁土层，第二层为粉质粘土层，第三层为细砂层。

3）各点沉降计算

沉降计算采用分层总和法，最终算出各点沉降量如下：

中

4）验算沉降：

根据《钢制储罐地基基础设计规范》储罐地基的整体倾斜（任意直径方向）地基变形沉降差容许值

[S]=0.004Dt=0.004×46000＝184mm。

参考本工程地基周边各点的沉降差最大值为

S=88-79=9mm

罐周边不均匀沉降S/l≤0.0025

本工程S/l最大值为ZK7、ZK8之间，其值为

S/l=（88-79）/28000=0.00032≤0.0025满足要求。

5）设计取值：

根据以上计算设计取值参考ZK7~~ZK12中的沉降量,其中周边沉降最大值，中心沉降量，考虑到实际的施工情况取基础预抬高度为同一值（此值参考中心沉降量），且考虑到地基的不确定性以及勘察测量的局限性，基础预抬高度取。

7 实际施工情况

1）在施工过程中基础底部土质含水量较大，在最底一层戈壁土回填后，机械碾压时，导致局部地基表面液化，出现橡皮土现象，后经调查发现因地下水位接近基坑底部，而施工方没有及时采取有效的降水措施，且施工时采用的碾压机碾压戈壁土时震动较大，从而导致局部地基土液化，故出现了以上情况。根据施工过程中出现的问题，采取回填大粒径石块（厚400mm）挤淤，从而解决了此问题，保障了施工的顺利进行。

2）因为此工程采用的是戈壁土回填，戈壁土的防渗性能很差，根据为了使泄露的油经过砂垫层和反滤层沿泄露孔流出，以便安全核查人员及时发现，采取对策，故在砂垫层和戈壁土垫层之间铺淋膜编织布一层(热沥青灌缝)，从而既使得泄露的油无法渗透到戈壁土里面，顺利的从泄漏孔流出，又使得土壤不被污染，保护了自然环境。

8 实际充水试压沉降

1）罐基础施工完充水试压三个月后，现场测量罐基础周边沉降，共测了10个点，分别为51mm、54mm、55mm、52mm、50mm、49mm、49mm、48mm、51mm、50mm。

由上现场记录可得：周边沉降最高为55mm，最低为48mm，此两点间距约27.5m。

2）罐基础整体倾斜地基变形沉降差参考本工程地基周边各点的沉降差最大值为

S=55-48=7mm

3）罐基础周边不均匀沉降为

S/l=（55-48）/27500=0.00026≤0.0025 满足要求。

9 结论

现场充水试压三个月后现场测得基础周边沉降结果为50mm左右，而根据计算中得出的周边沉降结果为80mm左右（见第6部分地基变形计算），考虑到罐体已充水3个月，此时罐基础的沉降应占全部沉降的绝大部分，而今后长期使用下罐基础的缓慢沉降仅占很小部分，故罐基础沉降的实际情况完全在设计的控制范围之内，此罐基础的设计完全符合相关规范及实际使用的要求。