5000―10000立方米立式圆柱形钢制储罐地基及基础的处理

5000―10000立方米立式圆柱形钢制储罐地基及基础的处理

在储库建设中，5000-10000立方米立式圆柱形钢制储罐是比较常用的罐型，据初步统计，数量占到总储罐的60%以上。而从投资上讲，储罐地基及基础的费用占储罐建设总投资的20-40%，同时，储罐地基及基础也是储库建设过程的重点和难点。由此可见，处理好了储罐地基及基础，不仅可以为我们节省油库建设成本，同时还可以加快工程进度，缩短建设工期，早投产，早见效。

一.5000-10000立式钢制储罐基本参数及设计要点

一）5000立方米罐设计直径为20米，高度18米，总质量5200t；10000立方米罐设计直径为28米，高度20米，总质量11000t；

二）基础设计根据勘探资料和现场实际情况，可采用钢筋混凝土环墙基础、外环墙基础和护坡式基础，其中钢筋混凝土环墙基础因为具有适应性广、整体性好、施工进度快、占地较小的特点，所以在储库罐基础设计和施工中采用最多。

三）储罐基础应力的特点：罐基础环墙主要承受竖向荷载和水平荷载。环墙所承受的竖向荷载主要有由罐壁传给环墙顶面的罐体自重荷载以及由罐底传给环墙内垫层顶的罐内液体自重和环墙内各层自重荷载；水平荷载主要是罐内液体自重和环墙内垫层在这些荷载的作用下对环墙产生侧向压力，使环墙内产生拉应力。

四）由于储罐高宽比小、受力面积较大，所以油罐地基承载力要

求不高，但对不均匀沉降要求较高。通过计算承载力值在180KPa左右，不均匀沉降按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH 3068-2007计算应小于15.4CM、最大相邻测点沉降差小于1.55CM（按5000立方浮顶罐直径20米计算、设10个观察点，0.007Dt 、0.0025L）。

二.储罐地基的主要类型：

建筑地基可分为天然地基、人工地基、桩基和特殊处理地基。天然地基根据土层可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等；人工地基根据处理方式分为人工夯实地基、人工换填砂石地基以及注浆地基；桩基分为支承桩、灌注桩、震动桩、爆扩桩及其它桩；特殊地基主要是遇到地下障碍物、溶洞、坟坑、沉降缝、橡皮土等须要特殊处理的地基；也可按施工方法分为换填类、原土层处理类、复合地基类等。

作为5000-10000立方米立式储罐的地基常用主要有以下几种：一）换填法：就是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料（三七合土、砂石以及级配砂石等），并夯压密实，形成满足设计及承载力要求的地基处理方法。此法具有取材简便、施工难度小、造价较低、工期短的特点，在实际工程中往往作为首选方案普遍使用。

二）强夯法：也称为动力固结法或动力压实法，是将一定重量的锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实，从而提高地基的承载力，降低其压缩性，改善地基性能的处理方法虽然已在各类工程中得到广泛应用，但有关强夯加固机理的研究

仍未取得满意的结果，其主要原因是各类地基土的性质差别很大，难以建立适用于各类土的强夯加固理论。由于无成熟的设计理论，因此，需在工程实施前，根据经验初步选定设计参数，在现场有代表性地段通过试验以验证初选的设计参数，并经必要修改后，最终确定出适合现场条件的设计参数。

实施要点：强夯法的主要设计参数包括有效加固深度、夯击能、夯击次数、夯击遍数、间隔时间、夯点布置和处理范围等。

1）初定有效加固深度一般按公式估算或查表法。

2）夯击能分为单击夯击能和单位夯击能，单位夯击能是指施工场地单位面积上所承受的总夯击能，其单位为kN・m/m2。单位夯击能的确定与地基土类别有关。单位夯击能过小，难以达到预期处理目标；单位夯击能过大，不仅浪费资源，对饱和软粘土等强度反而会降低，得不偿失。

3）夯锤。夯锤质量可取10～40t或根据起重设备选取，底面形式宜采取圆形或多边形。锤底静接地压力值可取25～40kPa，对于细颗粒土宜取小值。夯锤宜设置贯通的气孔。

4）夯击次数应通过现场试夯确定，一般以夯坑压缩量最大且周围隆起量最小为确定原则。在工程实践中，常用试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯击次数，同时要满足最后两击平均夯沉量不大于规范要求数值。

5）夯击遍数应根据地基土性质确定。一般来说，由粗颗粒土组成的渗透性较强的地基，夯击遍数可少些；而由细颗粒土组成的渗透

性较弱的地基，夯击遍数可多些。工程实际中一般是点夯2～3遍，再低能量满夯2遍。满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。 6）两遍夯击之间的间隔时间取决于超静孔隙水压力（简称孔压）的消散时间，对渗透性好的地基，一般在数分钟至数小时内即可消散完；但渗透性差的地基，可能需数周才能消散完。

三）CFG桩复合地基法：是水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel）的缩写，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌合，用各种成桩机制成的高黏结强度桩。CFG桩由中国建筑科学研究院研制成功。要点：褥垫层，夯填度，配筋。

1、承载力提高幅度大，可调性强

CFG桩桩长可从几米至二十多米，并可全桩长发挥桩的侧阻力。当地基承载力较好时，荷载又不大，可将桩长设计得短一些，荷载大时桩长可以长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，柔性桩难以满足时，CFG桩复合地基相对容易达到要求。

2、适用范围广

可适用于独立基础、条形、筏板和箱形基础。适用于处理粘土、粉土砂土和正常固结的素填土等地基，也是储罐地基处理的常用方法之一。

1）CFG桩复合地基承载力可用公式进行估算后，进行试桩设计，最终经现场单桩载荷试验及复合地基载荷试验确定。

2）水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置，桩径可取350～600mm。

3）桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3一5倍桩径。

4）桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150～300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。

5）为保护桩头，可在桩顶2m范围内适当布筋。

6）桩体试块抗压强度平均值应大于3倍的单桩承载力特征值与桩截面积的比值。

四）振冲碎石桩法：是利用振冲器产生的高频振动及高速水流，在边冲边振的联合作用下，将振冲器沉入预定深度并形成钻孔，再在清孔后向孔内分批填入碎石来制作成桩，桩体与桩间地基土构成复合地基。是消除液化的常规方法。

1、振冲碎石桩对地基的作用

加固机理一般可分为挤密和置换两种作用。对饱和粘性土，主要是置换；对砂性土，主要是挤密；对非饱和的粘性土，则同时兼有挤密和置换两种作用。

2、振冲碎石桩具有如下特点：

1）、桩径较粗，一般70～100cm。

2）、沿轴向可以是变直径的，由于振冲器的输出功率是预定值，因此随地基土层强度的不同所形成的桩径也有所不同，对较为不良的软土可以“照顾”多注入碎石来增强承载能力。

3）刚度比地基土大但又比钢材和混凝土小，它在受力过程中可