浮顶油罐地基与基础设计规范

浮顶油罐地基与基础设计规范

1预压提高地基承载力油罐的第一个阶段是计划在2.4米的范围内游泳，直径为37m，充水高度为19m，底部压力设计为250kpa。油罐的基础由砾石桩和塑料排水板综合处理，然后充水预压，提高地基的承载能力。采用环墙式基础，基础高度2.2m，基础底部覆盖500mm厚的砾石垫层，两侧油罐编号t401和t403，两侧油罐净距离为14m。南北向排列,平面布置如图1所示。T401罐于1997年9月18日开始充水,T403罐于1997年9月26日开始充水,同年11月10日T403罐出现相邻点沉降差偏大。《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》要求其平面倾斜不大于5‰(本工程相当于对径沉降差185mm),环墙相邻点沉降差不大于2.5‰(本工程为18mm)。2其它土层材料场区地质剖面如图2所示,剖面的位置如图1,①1层为表土层,素填土,褐黄—褐灰,粉质粘土,含少量工业垃圾,流塑—可塑;①2层属浜土,灰黑色,粉质粘土,流塑,高含水量,高压缩性,分布与厚度极不均匀。浜土的分布范围见图1。其它土层的物理力学指标如表1所示。地基土采用挤密碎石桩和塑料排水板加固,挤密碎石桩采用正三角形布置,桩间距为1.5m,桩长15m,桩径为600mm。在浜土范围还加密了3.0m的碎石桩。3环墙沉降展开图沿环墙基础表面均匀布置16个沉降观测点,以监测环墙基础的变形,自从环墙建成回填砂时开始监测,充水预压期间测量周期一般为每日一次,特殊时期为每日两次,1997年11月10日,充水高度为11.57m,监测得到数据如表2所示。环墙沉降展开图如图3所示,由表2可知,油罐对径沉降差没有超过规范要求,但相邻点差异沉降达到21mm>18mm,由图3可知,环墙沉降展开图呈余弦曲线形状,出现了平面倾斜,但考虑相邻点差异沉降偏离规范允许值的程度有限,所以未停止加荷。至1997年11月29日,充水高度为14.47m时,沉降有所发展,其观测值如表2,相应的基础沉降展开图如图4所示,其对径点沉降差数值虽未超过规范允许值,但已出现对径沉降差以2mm/d的速率发展的情况,如果按此速率发展下去,后期的差异沉降会更大,会造成重心偏移,到那时就难以利用环墙的作用将不均匀沉降调整过来,因此暂停充水,加强监测,分析基础倾斜原因,并及时制定处理措施。4夹层分布不均匀1)浜土不均匀的影响,浜土具有高含水量、高压缩性的特点,有机质含量高,其厚度和分布极不均匀,在油罐南部分布范围较小,厚度也较小,尽管采用碎石桩处理,在其置换率相同时,变形是不一致的,因此会产生不均匀沉降。2)③3夹层分布不均匀的影响,该层埋藏在9.0m以下,夹在③3层中间由罐南部尖灭于罐中心部位(如图2所示),该层的承载力、压缩模量为③3层的两倍多,该层的厚度为2.1～2.8m,由于罐体直径大,附加应力衰减较慢,该深度范围仍为主要受力层,因此该层厚度的不均匀造成了油罐南北两侧的差异沉降。另外,在挤密法施工碎石桩的过程中,砂层的挤密效果明显好于软土层,这使得这种差异沉降更加显著。3)相邻罐充水预压的影响,由于T401罐与T403罐净距只有14m,在T403罐基础底部附加应力迭加明显,而T401罐先于T403充水预压,T403罐T401罐充水预压加载时使得T403罐北侧土层因应力迭加而出现了较大的压缩变形,因而加重了罐基础向北倾斜的现象。5基础沉降为调整加荷纠偏法事应见下一步目前,油罐纠偏的方法有顶升局部调整法、半圆周挖沟法和钻孔取土纠偏法等,由于罐直径37m,底板很薄(4～6mm),所以顶升法难以将罐全部顶起,且钢板挠度大,施工难度大,此法不太适用。半圆周挖沟法其原理是解除沉降少的一侧地基土的侧向约束力,使该侧地基土发生侧向变形,同时还可采用排水的辅助方法,使之形成降水漏斗,地基土产生有效应力差,从而减少差异沉降。具体操作是在监测控制条件下,沿环墙外侧半圆周人工挖浅沟,根据土质情况和罐体倾斜方向来决定挖沟的位置、长度和深度。钻孔取土纠偏法的原理是沿基础沉降少的一侧,掏出部分地基土,使之加大沉降达到纠偏的目的。操作方法是用钻机打直孔或斜孔,逐渐掏出一定深度的地基土,使之缓慢下沉,其掏土量预先计算确定。两者比较,半圆周挖沟法简单易行,速度快、造价低。而钻孔取土纠偏法施工复杂,周期长、造价高。因而决定在南侧半圆周挖沟并排水。出现了基础倾斜,一般是立即放水卸荷直至放空,这是保证油罐不至于倾覆的万无一失的方法,另一种方法是停止加荷,使倾斜发展缓慢下来,但并不能保证再次加荷时油罐不会朝此方向倾斜。观察罐周土体没有隆起现象,倾斜的发展也不是激增,这为不卸荷或加荷纠偏创造了条件,本次挖沟没有放水卸荷,而是稳压下挖沟,对径沉降差稳定后又继续加荷,使得最终沉降差得到控制。本次挖沟初次断面图如图5所示,深度和宽度均为初始值,以后根据沉降情况再加深加宽。挖沟长度为沿沉降最小点向两侧各延伸1/4周长,挖沟同时注意沟内排水,及时清除挤出碎石和泥土,沉降观测次数由每日一次增为每日两次,根据观测数据逐渐加深、加宽沟槽,1997年11月29日开始挖沟,1997年11月30日对径点沉降差开始以2mm/d的速率递减,稳压5天后,又以4～6kPa/d的加荷速率继续加荷至设计荷载,加荷至1997年12月27日后又稳压10天,共加深、加宽沟槽4次,每次加深200mm、加宽100mm,此时对径点最大沉降差为±0.2mm/d和相邻点最大沉降差为±0.1mm/d,差异沉降得到有效控制,沉降观测数据如表2所示,环墙沉降展开图如图6所示。至此,油罐基础的沉降基本是均匀的差异沉降的发展得到了控制,实现了加荷纠偏的目的,争取了工期。当环墙沉降速率不大于2mm/d时,稳压结束,开始卸荷,至此冲水预压全部结束。6半东北部挖沟纠偏1)通过某20000m3油罐纠偏的工程实践,对于碎石桩复合地基可以充分发挥环墙基础调整变形的能