某联合循环电厂大型油罐基础选型及地基处理

王辉 占三军

摘 要：某联合循环电厂内设有两个直径37m，高度18.6m，储油量20000m3的大型油罐，单个质量高达21500t，油罐顶采用固定顶形式。鉴于该工程油罐基础的特殊性，将针对该大型油罐基础方案选型及地基处理方案进行介绍，为以后的大型油罐基础设计选型提供借鉴。

关键词：大型油罐 基础选型 地基处理

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（a）-00-02

Abstract：In a power plant， there are two large oil tanks， which diameter is 37m， height is 18.6m and storage capacity is 20000m3. The single mass is up to 21500t. The top form of the tank is fixed cover. In view of the particularity of the foundation of the oil tank of this project， this paper will introduce the selection of large oil tank foundation and ground treatment， which will provide reference for the design and selection of the large tank foundation in future.

Key words：Large Oil Tank； Foundation selection； Ground Treatment

1 工程概况及区域地质情况

该工程新建1×440MW级（F级，补燃）燃气蒸汽联合循环空冷发电机组，厂区设有两个直径37m，高度18.6m，储油量20000m3的大型油罐，单个质量高达21500t，灌顶采用固定顶形式。本项目位于伊朗北部ZANJAN省ZANJAN市北部的Alborz和Zagros造山带之间的高原上，厂址属平原地貌，地形总体开阔平坦，地表高程1197～1187m，地势稍有起伏，西南侧高，东北侧低。根据现场钻探、原位测试及室内试验结果综合分析，厂址场地内各岩土层可统一为泥岩砂岩互层半成岩，其岩性特征描述如下：泥岩、砂岩互层半成岩：浅黄、灰黄色，稍湿，半成岩状态，主要由粘土、粉砂及砂砾等胶结组成，为第三系未完全沉积变质岩类，同时具有土和岩石的特征。现场标贯试验击数大于50击，土层剪切波束大于500m/s。整体物理、力学性质较好，开挖暴露于空气中、泡水后极易风化层土。厚度大于15m，全场均匀分布，如表1所示。

2 油罐基础选型

大型油罐对地基及基础的主要作用荷载是油罐体及储液自重，该作用荷载的主要特点是：分布面积大，荷载强度大，对地基影响深度深，一般地基因之产生的沉降量也较大。大型油罐基础选型，应根据储油罐的形式、容积、地基条件、材料供应情况、施工技术条件及地基处理方法和经济合理性等条件综合考虑。

根据《SH/T 3068-2007石油化工钢储油罐地基与基础设计规范》，油罐基础按地质条件的选型，宜符合下列规定。

（1）当修正后的地基承载力特征值大于等于基底平均压力，地基變形满足本规范规定的允许值且场地不受限制时，可采用护坡式、环墙或外环墙式（钢筋混凝土）油罐基础。

（2）当修正后的地基承载力特征值小于基底平均压力（但经过地基处理后或经充水预压后能满足承载力特征值要求），且地基变形不能满足规范第8.3.1条规定的允许值（但经过地基处理后或经充水预压后能满足规范第8.3.1条规定的允许值要求）或地震作用地基土有液化时，宜采用环墙式（钢筋混凝土）油罐基础。

（3）当修正后的地基承载力特征值小于基底平均压力（但经过地基处理后或经充水预压后能满足承载力的要求），但地基变形满足本规范第8.3.1条规定的允许值时，可采用环墙式、外环墙式（钢筋混凝土）、护坡式油罐基础。

（4）当建油罐场地受限制时，宜采用环墙式（钢筋混凝土）油罐基础。

3 该工程油罐基础选型

该工程厂区设有两个直径37m，高度18.6m，储油量20000m3的大型油罐，单个质量高达21500t，灌顶采用固定顶形式。鉴于该工程油罐基础的特殊性，需要对该基础按照大型油罐基础设计方法进行选型。

护坡式油罐基础多用于固定顶油罐。其基础的平面抗弯刚度较差，对调整地基不均匀沉降作用小，而且占地面积大，但本工程的油罐区用地紧张，故而护坡式油罐基础不适合该工程。

对于环墙式油罐基础，多用于浮顶油罐与内浮顶油罐，同时由于环墙的竖向抗力刚度与环墙内填料层相差较大，当油罐内充油后，油罐底在环梁高度范围内的填料有一定的压缩性，而环梁本身没有变形，因而油罐心下沉会对油罐底板产生不均匀拉力，影响油罐体的安全。因此油罐壁和油罐底的受力状态较为不利，而且钢筋水泥耗量较大，造价相对较高。故而环墙式油罐基础亦不适合该工程。

外环墙式油罐基础，由于油罐壁位于环梁内，环梁与油罐体没有直接相连，因此当油罐内充油后，随着环梁高度范围内填料的压缩，油罐体的沉降更均匀，油罐体结构的安全性更好。因此，该工程油罐基础采用外环墙式油罐基础，对外环墙梁截面尺寸，顶宽500mm，高度1.7m，埋深-1.500m。同时，在进行外环墙式油罐基础设计时，严格遵循《GB 50473-2008钢制储罐地基基础设计规范》中第7章节关于油罐基础构造与材料的相关规范条文要求。

4 该工程油罐地基处理方法

根据地勘报告，场址内①泥岩、砂岩互层半成岩为良好的基础地基持力层，可作为油罐基础天然地基使用，承载力特征值fak=250kPa，根据机务专业提资：单个油罐直径37m，高度18.6m，质量21500t。

4.1 油罐地基承载力核算

综上，该工程地基土土质均匀、地基承载力满足设计要求，但沉降变形不满足规范要求。因此，该工程油罐基础地基采用充水预压固结法。充水预压固结法是油罐基础底面以下的软土层中设置排水板或砂井等竖向排水体，增加排水途径，缩短排水距离，利用油罐充水作为荷载，对下卧软土层进行预压加固，使其抗剪强度增长，提高地基土的承载能力和稳定性，并且使地基在加载预压期间完成大部分沉降，趋于稳定。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.SH/T 3068-2007，石油化工钢储罐地基与基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] 张东胜.大型储油罐底板与地基设计[J].化学工程与装备，2009（10）：45-49.

[3] 张继文.大型油罐基础选型探讨[J].炼油设计，2001（1）： 35-37.

[4] 姚德康.软土地基大型油罐基础设计方案改进[J].施工技术，2015（S1）：120-122.