大型储油罐基础沉降分析及_堆土夯实法_的应用

1、大型储油罐基础沉降分析及 “堆土夯实法” 的应用蔡志伟 , 李 坚(武汉船舶职业技术学院船舶工程系 , 湖北武汉 430050摘 要 结合长江输油码头的储油罐工程实例 , , 对策并提出采用堆土夯实法 , 有效地防止了油罐基础的沉降 。关键词 储油罐 ; 基础沉降 ; 沉降性中图分类号 TU272. 2 -(03-0018-03收稿日期 :2007-04-25作者简介 :蔡志伟 , 男 , 高级工程师 , 副研究员 , 副教授。 主要从事焊接方面的教学和科研工作 。 m 3上的油 罐 , 、 占地面积广 , 复杂 的地质条件对罐体基础的沉降性有着重要影响 。 本文所述油罐地处长江中下游沿岸 ,

2、 其地质条件 具有许多不确定性因素 , 这对储油罐的沉降和倾 斜构成严重威胁 。因此 , 必须对当地的地质状况 进行勘察 、 取样分析 。在取得 地质勘察报告书 的基础之上 , 制定有效的基础施工措施并组织 实施 。1 储油罐的地质条件及基础沉降的影响因素1. 1 储油罐的地质条件在储油罐的自重和荷载的作用下 , 地质条件 对储油罐地基承载力有重大影响 。 由于油罐位于 长江岸边 , 地质条件比较复杂 , 对该罐区进行地质 勘察 、 罐区勘探点平面布置示意图如图 1所示 , 地 基土层取样表如表 1所示 。通过勘察可以看出淤泥层 、 粉质黏土 、 强风化 岩层分布的范围和深度都比较大 , 对该

3、油罐的稳 定性构成很大的威胁 。上述三种土层含水量较 高 、 土层的孔隙比较大 、 抗剪强度低 , 属于高压缩 性的土 。 如果采用桩基的话 , 对于这种大型的储 油罐 , 它的持力层就必须达到中风化岩层 ; 如果采 用筏型基础 , 可以考虑以粉土层为持力层 , 以淤泥 层为下卧层 。图 1 油罐区地质勘察取样图1. 2 储油罐基础沉降的分析及影响因素 1. 2. 1 储油罐基础沉降性的分析该工程原设计方案是在地基基础施工阶段采 用钢管桩为主 , 辅之以水泥桩的方法 。虽然此法 强化了地基基础 , 但难以抑制淤泥层软土的浮动 , 一旦长江涨水或者是遇到了洪水 , 软土的流失使 基础沉降难以避免

4、 。 而且在上部结构储油罐荷载 的作用下 , 桩帽对上部罐底 , 桩尖对下部土层都有 “破竹” 之势 。 因此 , 仅靠桩基工程强化油罐基础 是不可靠的 。据地质资料反映 , 桩尖持力层所在 的中风化岩层太深 , 施工难度大 , 易产生流沙现 象 。 这样使基础工程造价提高 。综合考虑 , 只有 整体夯实地基 , 提高地基承载力才是较好的办法 。81船海工程 武汉船舶职业技术学院学报 2007年第 3 期 1. 2. 2 油罐地基沉降的影响因素油罐地基的沉降主要表现在两个方面 :一是 油罐地基整体下沉 , 造成进出输油管道的破坏 ; 二 是油罐地基区域范围内地质条件不均匀等因素 , 造成油罐底

5、部基础沉降不均匀 , 超过国家规范允 许值 , 使储油罐发生倾斜或扭曲变形 。造成地基 沉降的影响因素主要有以下几个方面 :(1 长江岸边的地质条件受长江水位影响较 大 , 特别是泥砂土层干旱时土质较坚固 , 涨水时土 体因浸湿而很松软 。(2 土壤分布的不均匀性较严重 , 靠近江边 的泥砂分布较多 , 而远离江边的则相对较少 , 受潮 水影响较大 。(3 原设计中的桩基础采用钢管桩为主 , 水 泥桩为辅的方法 。 由于桩的大小 、 材质不同 , 其支 承性存在差异 , 影响了罐体的承载能力 。(4 采用筏型基础 , 受自然条件的影响较大 , 风 、 雨 、 雪 、 日照以及季节的变化都会导致

6、土壤的 性质发生变化及罐体承载力的变化 。(5 罐体的承载性能的变化对地基已产生影响 , 大型油罐配备了搅拌设备 , 对罐体造成的震动 , 也是沉降不均匀的因素 。2 油罐基础施工方案及防止地基下沉的措施2. 1 油罐基础的夯实方案为了夯实油罐基础 , , 的面积上 , 。 从而使地基土壤被压 , 并在一定的时间范围内观察 沉降量 , 当沉降量相对稳定 , 达到规范允许范围内 时 , 即认为地基已夯实 。 此法特点是工程量大 , 压 载强度高 , 方法较为原始 , 但可靠 , 尤其是黄土的 密度大于水和油 (约 2倍 其基础实际压载量远远 大于罐体的满载量 , 这对罐体的抗沉降提供了可 靠的保

7、证 。2. 2 油罐基础的夯实方法用运输车将黄土拖至油罐基础地面上 , 使黄 土堆积形成如图 2所示的形状 。在运输过程中 , 实行中间控制 , 观察沉降量 。 堆土完成后 , 再卸去 油罐基础上的黄土 , 再在该基础上建设油罐基础 , 即圈梁 。图 2 堆土法示意图图 3 油罐基础施工简图1-地脚 ;2-圈梁 ;3-黄土 ;4-矿石砂 ;5-沥青2. 3 油罐基础的施工在油罐基础上的黄土去掉后 , 保留 1m 的高度 , 取其罐底面积 , 并沿罐底周向挖掘地沟 , 再用 矿石垫底 , 在地沟基础上铺设 “圈梁” , 见图 3所 示 。 基础地平面采用矿石铺垫 , 然后用沥青石子91大型储油罐

8、基础沉降分析及 “ 堆土夯实法” 的应用 蔡志伟等压平至规定要求 。圈梁施工采用钢混结构 , 并采用钢模板施工 方法 , 圈梁制成后 , 靠近内壁的黄土应严格夯实 , 确保内部黄土的严实性和干密度要求 。 2. 4 罐体基础沉降的测控油罐基础建成后 , 在其上建设储油罐体 , 对油 罐的沉降情况可采用充水法 , 在罐体内灌水可分 2-3次 , 即在油罐高度的 1/3, 1/2, 3/4时 , 如图 4所示 , 观察下沉量 , 每次 3-5天 , 直到水装满罐 体 , 最后一次观察 15天以上 , 验证沉降量 (见表 所示 。图 4 充水法测罐体上沉量示意图1-基础 ;2-罐体 ;3-水位线表

9、2 油罐基础沉降量统计表压载持续 时间 (d 测量点 (cm 1处 2处 3处平均沉降量(cm 1/3处 31. 01. 11. 21. 11/2处30. 50. 60. 70. 63/4处50. 20. 10. 10. 351500. 0100累计1. 81. 813, 土壤地基产 。 为了保证储油罐的安全 , 必须采取加固和改善地 基的有效措施 。 在该工程中 , 结合地质条件 , 采用 堆土法改善地基条件可取得较好的效果 。Analysis of Sink for Oversize Oil T ank B ase andApplication of Piling and T amping

10、 Soil MethodCAI Zhi 2w ei(Wuhan Instit ute of ship building technology , Wuhan 430050, China Abstract :This paper , by giving an example of a practical p roject conveying oil port in Yan 2gtze , analyzes t he properties of sink of reserving oil tank base systematically and brings for 2ward co unter 2measures to p revent oil