大型储罐的基础设计及构造研究

大型储罐的基础设计及构造研究

摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用

钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。与此同时，这种类型的储罐在实际应用过程中，其整体刚度比较低，同时具有一

定柔性特征。储罐基础产生的不均匀沉降要求较高，如果基础有较大的不均匀沉降，就会直接影响到储罐的正常使用。本文对大型储罐的基础设计及构造进行研究。

关键词：大型储罐；基础设计；构造

1 大型储罐的基础设计形式

1.1 护坡式基础

当天然地基承载力特征值大于或等于基底平均压力、地基变形满足规范要求

的允许值且场地不收限制时，可采用护坡式基础。护坡式基础是在储罐底面四周

用素土或碎石沿着基础砌成护坡。其优点是工程投资少、施工方便；缺点是对调

整地基不均匀沉降作用小效果差，且占地面积大。如果基础大量沉降后，周围护

坡破裂，罐底各层填料往往在大于后流失，造成基底局部掏空，所以在这种背景下，护坡式基础在设计已经不常见。

1.2 外环墙式基础

外环墙式基础是将钢筋混凝土环墙离开储罐外壁一定距离，罐体坐落在由砂

石土构成的基础上。其优点是受力状态较好，具有一定的稳定性，较环墙式基础

省钢筋和水泥；缺点是调整不均匀沉降的能力较差，当罐壁下节点处的下沉量低

于外环墙顶时易造成两者之间的凹陷。一般用于车间内部生产原料储罐，容积控

制在1000m3以内。

1.3 环墙式基础

环墙式基础在设计中使用较多，系将储罐壁板直接安装在钢筋混凝土环墙上，大部分用与软和中软场地的浮顶罐及内浮顶罐。环墙式基础在实际应用过程中，

其最明显的优点之一就是在平面抗弯的刚度程度上比较大，这样有利于调整不均

匀沉降问题，减少罐壁的变形。罐体自身的荷载在某种程度上可以给地基传递相

对较均匀的压力。与此同时，使用时可以调整中心和边缘的沉降，防止环墙内砂

垫层或土的侧向变形或流散，整体的稳定性较好，抗震效果较理想，有利于为施

工提供便利操作方式。减少罐底潮气对罐底板的腐蚀，并且有利于事故的处理。

但是环墙基础在实际应用过程中，还存在一定的缺点。最明显的缺点问题之一就

是环墙的竖向抗力刚度比环墙内填料相差较大，受力状态不均匀，导致罐壁和罐

底的受力效果受到影响，达不到最理想的状态。除此之外，钢筋及水泥等材料消

耗较大，在其中所需要投入的成本也比较高。

1.4 钢筋混凝土桩筏基础

在地基土相对比较软弱，地基处理有困难或不做处理时，宜采用钢筋混凝土

桩筏基础，一般是由底部桩基、钢筋混凝土承台板及环墙组合而成的基础形式。

桩筏基础承载力相对比较高，整体性也比较良好，具有非常良好的抵抗地基不均

匀沉降的优势特征。由于储罐的直径比较大，承台要满足刚性基础的要求的情况

下设计的较厚，桩基数量也较多，故其最大的缺点就是对钢筋及水泥等材料的整

体消耗比较大，投资规模较大。

2 储罐基础地基处理方法

在不良土质或特殊地基上建造大型储罐时，如果对原有地基不做任何处理，

则储罐的安全会经常出现各种问题。这时，必须采取措施改善地基土的力学性能，提高土的抗剪强度，改善土的压缩性能，改善饱和土的渗透性，改善砂土的动力

特性等，使其在上部结构荷载作用下不发生破坏或出现过大的变形，保证储罐的

正常使用。常用的地基处理方法有换填垫层法、充水预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、绘图挤密桩法、

钢筋混凝土桩复核地基法等。储罐地基处理方法的选定应根据储罐对地基的要求，结合地质勘查报告选定几种地基处理方案。对初步选出的方案分别从加固原理、

适用范围、处理效果、工程进度、材料来源、设备条件、工程费用等进行反复综

合研究对比，选择最合适的地基处理方法。方案确定后，还应根据现有条件进行

相应的现场实验及施工，以检验设计参数和处理效果。当岩土工程条件较为复杂时，可由两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法将会达到较好的地基处理

效果。

3 储罐基础的构造及材料要求

3.1 沥青砂绝缘层

储罐基础顶面应设置沥青砂绝缘层。利用沥青砂绝缘层的根本目的就是为了

实现对罐底腐蚀问题的提前预防和有效阻止。与此同时，通过这种基础设计模式

在其中科学合理的利用，还可以使其下面的砂石土填料层稳固，尽可能减少透水性，避免出现严重的渗漏现象，避免罐底遭受到严重的腐蚀。除此之外，利用沥

青砂绝缘层，有利于对罐底进行方便快捷的铺设和施工操作。沥青砂绝缘层所用

的沥青材料，主要是根据储罐内储存介质的温度，按沥青的软化点来选用。当储

罐内介质温度低于80℃时，宜采用60号甲、乙道路石油沥青，也可采用30号甲、乙建筑石油沥青；当储罐内介质温度等于或高于80℃时，宜采用30号甲、乙建

筑石油沥青。沥青砂绝缘层的配合比一般为（质量比）7：：9，即沥青7：中砂

93（并掺一部分滑石粉），砂石在其中的整个含泥量不能够超过5%。当储罐内

储存介质最高温度高于90℃时，罐基础表面应采取隔热措施。在施工中要注意的

一点就是，在针对沥青或者是砂石进行搅拌的时候，应当尽可能将砂石进行加热

处理，一般需要加热到100~150℃左右。另外，石油沥青也需要进行加热操作，

一般需要加热到160℃~180℃，如果是在冬天的时候，加热温度还需要更高一些。在这一温度的基础上，需要立即将砂石和石油沥青进行拌合，保证拌合的均匀性，紧接着可以对其进行浇筑，提高使用率。

3.2 中粗砂垫层

沥青砂绝缘层下面应设置中粗砂垫层，砂垫层宜采用质地坚硬的中、粗砂，

亦可采用最大粒径不超过20mm的砂石混合物，不宜采用细砂，不得采用粉砂和

冰结砂。砂中不得含植物残体、垃圾等杂质，应级配良好。砂垫层的作用，主要

是使压力分布均匀，调整和减少地基的不均匀沉降；当厚度不小于300mm时，

可防止地下毛细管水的渗入，当底板开裂时，可作为漏油显示信号的通道。对于

有的储罐基础因垫砂厚度太大需要填素填土是，上料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土。当填土中含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。中粗砂

垫层厚度不宜小于300mm，压实系数不应小于0.96。中粗砂垫层下回填土层的压实系数不应小于0.96。

3.3 其他构造要求

储罐基础顶面周边高出设计地面高度（不含预抬高的高度）不宜小于300mm。储罐基础应严储罐周均匀设置泄露孔，间距宜为10~15m，孔径宜为Φ50，预埋

管向外形成的坡道不得小于5%。在环墙内侧预埋管入库应设粒径为20~40mm的