姜俊榮

（勝利油田勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司，山東東營 257064）

2萬m3立式鋼制儲罐基礎(chǔ)不均勻沉降掏土法糾偏實例分析

姜俊榮

（勝利油田勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司，山東東營 257064）

大型立式圓筒形鋼制儲罐及諸多設(shè)備可能由于軟弱地基或天然地質(zhì)不良造成基礎(chǔ)的不均勻沉降，而導(dǎo)致設(shè)備本身的傾斜甚至破壞，需要采取糾偏措施消除安全隱患。某2萬m3立式圓筒形浮頂油罐工程施工后罐體傾斜，采取掏土法進行糾偏，達到預(yù)期效果。文章詳細(xì)介紹了掏土法糾偏的具體實施過程。該方法施工簡便、安全可靠、費用低，適用于軟土地基。

油罐地基；不均勻沉降；掏土；糾偏

大中型立式圓筒形鋼制原油儲罐，由于占地面積大、使用過程中重量大，對天然地基的附加應(yīng)力也較大，各種原因產(chǎn)生的基礎(chǔ)不均勻沉降時有發(fā)生，由此將導(dǎo)致罐體傾斜。常見的幾種傾斜有：平面傾斜、基礎(chǔ)四周沉降、碟形沉降。本文介紹的儲罐傾斜事例為平面傾斜，基礎(chǔ)沉降方向單一，經(jīng)過分析采用簡單經(jīng)濟的方法進行糾偏——掏土糾偏。

1 工程概況

產(chǎn)生不均勻沉降的儲罐為某輸油首站擴建工程中的南、北2座2萬m3立式圓筒形浮頂油罐5號罐、6號罐，它們是在拆除原來的6座5000m3無力矩罐的位置上新建的，罐平面布置見圖1。2座2萬m3浮頂油罐的地基采用CFG樁與砂樁混合法進行了處理。工程勘察資料顯示，該場地在最大控制深度42m范圍內(nèi)所揭露的地基土可分11層，除表層為素填土外，其余均為粉土及粉質(zhì)黏土。

罐基礎(chǔ)沉降標(biāo)準(zhǔn)要求：對于平面傾斜，沿任意直徑方向沉降差≤0.004 D（D為油罐直徑/mm）；對于非平面傾斜 （基礎(chǔ)不均勻沉降），任意相鄰兩點沉降差≤0.002 5 L（L為相鄰兩點的距離/mm）。

罐基礎(chǔ)沉降實際狀況：經(jīng)反復(fù)準(zhǔn)確地測量發(fā)現(xiàn)，環(huán)梁直徑最大沉降偏差，6號罐為95 mm，5號罐為100 mm，在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。局部傾斜（相鄰兩測點沉降差）6號罐有10點超過了規(guī)范允許值，最大值59 mm；5號罐有8點超過了規(guī)范允許值，最大值40 mm。5號罐、6號罐基礎(chǔ)環(huán)梁頂面標(biāo)高測量點和測量值分別見圖2、圖3，其相鄰點高差值詳見表1。

表1 5號罐、6號罐基礎(chǔ)環(huán)梁頂面標(biāo)高測量值

2 糾偏方案簡述

本著盡可能縮小施工范圍，降低施工費用的要求，采用掏土法進行糾偏。根據(jù)環(huán)梁現(xiàn)狀標(biāo)高與設(shè)想糾偏以后的高差，確定糾偏量，盡量消除瓢偏，使之滿足規(guī)范要求。然后算出取土量，使環(huán)梁下沉到預(yù)計的高度。

取土工具采用水平螺旋鉆，鉆頭直徑不大于100 mm。根據(jù)測量選取掏土點位置，在需要取土的梁段外側(cè)間隔布置取土坑，在取土坑內(nèi)沿徑向和斜向鉆孔取土 （孔距可根據(jù)該點的取土量計算確定）。鉆孔取土以后，由于剩余土體側(cè)向應(yīng)力減小，且砂墊層為松散顆粒，在上部壓力作用下，剩余土體向周邊擴散，把取土孔填平，環(huán)梁標(biāo)高相應(yīng)下降。

3 糾偏步驟及過程

（1）根據(jù)環(huán)梁沉降現(xiàn)狀，確定糾偏后環(huán)梁各點標(biāo)高等數(shù)據(jù)，見圖4、圖5。

（2）計算各測點糾偏量。糾偏前后各測點高差見圖4、 圖5。

（3）確定取土位置。根據(jù)所需糾偏量，確定在5號罐3～6與11～15點之間取土糾偏，6號罐4～8與12～16點之間取土糾偏，見圖6、圖7。

（4）取土量計算。根據(jù)糾偏量以及每個鉆孔取土體積，計算出各點之間鉆孔間距及各點之間鉆孔數(shù)量，各點之間鉆孔間距應(yīng)均勻變化，例如6號罐5、6點之間布孔50個，間距從110 mm均勻過渡到200 mm，鉆孔布置見圖8。每孔取土量：600 mm深鉆孔，取土量為0.005 m3；1 000 mm深鉆孔，取土量為0.008 m3；800 mm深鉆孔，取土量為0.006 m3；1 400 mm深鉆孔，取土量為0.012 m3。

（5）開挖取土坑。取土坑平面尺寸為1.0 m×1.5 m，間距2.0 m，深度以到砂墊層底部為宜。如果開挖過程中出現(xiàn)地下水，可在取土坑端頭設(shè)集水坑。取土坑可根據(jù)現(xiàn)場情況作必要調(diào)整。

（6）取土順序。取土?xí)r各鉆孔應(yīng)間隔進行，先施工深孔 （1 000 mm和1 400 mm），待罐體充水到一半液面高度，且沉降滿足要求時再施工淺孔（600 mm和800 mm）。先在各取土段中間取土 （5號罐5、13點，6號罐6、14點），再對稱向兩側(cè)進行。在取土過程中時刻注意罐體情況，做好安全防范。

（7）測量控制。施工開始前確定測量控制點和測量點 （每罐根據(jù)需要設(shè)16個），以便在施工過程中控制各點沉降速率；環(huán)墻頂測量點應(yīng)平整，做好標(biāo)記，做到每次測量準(zhǔn)確無誤。施工過程中，從開挖至充水、放水，均應(yīng)對各測點進行測量，間隔不超過12 h；各點沉降量每天不應(yīng)超過10 mm，如果超過，應(yīng)停止施工，待每天沉降量少于5 mm時，再繼續(xù)施工。同時應(yīng)注意觀察整個過程中環(huán)梁沉降和裂縫情況，發(fā)現(xiàn)裂縫或發(fā)現(xiàn)沉降差增大，應(yīng)停止施工，分析產(chǎn)生的原因，制訂措施后再繼續(xù)施工。

（8）充水。深孔取土在空罐時進行，完成后并且各測量點沉降量少于5 mm/d時，方可罐內(nèi)充水。充水過程中，只要有一個沉降觀測點的沉降速率達到10 mm/d或任意相鄰沉降觀測點高差增大，應(yīng)立即停止充水，待所有沉降觀測點的沉降速率小于5 mm/d、任意相鄰沉降觀測點沉降差不繼續(xù)增大時再繼續(xù)充水，反復(fù)如此控制，直至充水到罐體一半高度。在此充水高度下，沉降速率滿足要求時，再進行淺孔取土。淺孔取土完成，控制沉降率不大于5 mm/d，繼續(xù)充水，直到達到最高液面。

持續(xù)觀測，沉降量不超過1 mm/d時，方可放水，放水過程中，也應(yīng)當(dāng)進行觀測，環(huán)墻反彈量不超過1 mm/d。至此，基礎(chǔ)不均勻沉降造成的整體傾斜糾偏結(jié)束。

（9）糾偏效果。通過以上的糾偏過程，由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成的罐體傾斜變形基本恢復(fù)，整個糾偏過程先施工6號罐后施工5號罐，歷時45 d，糾偏結(jié)束后經(jīng)驗收合格并予以投產(chǎn)。

4 結(jié)束語

儲罐基礎(chǔ)掏土糾偏法達到了預(yù)期效果，該方法具有施工費用較低、安全性較高、施工簡便、對設(shè)備及基礎(chǔ)幾乎為零破壞等優(yōu)點。該方法適用于軟土地基。

國內(nèi)外對基礎(chǔ)糾偏的方法有很多，如預(yù)壓法、排水法、頂升調(diào)正法、應(yīng)力消除法。掏土法實際上是一種應(yīng)力消除法，通過鉆孔將具有較強變形能力的軟弱土取出，成孔促使軟弱土擴散，帶動上部結(jié)構(gòu)的豎向位移。掏土法糾偏應(yīng)注意對整個過程中的精確測量、對數(shù)據(jù)的及時分析及計算取土量的精確把握，此法對于糾正平面傾斜沉降差較小的儲罐基礎(chǔ)具有較好的效果。

[1]JGJ123-2000，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2]賈慶山.大型油罐軟土地基容許傾斜值 [J].巖土工程學(xué)報，1991,13（1）：54-59.

[3]Jia Qingshan.Stability control of large petroleum storage tanks in soft clay deposits&other environments[A].Proc Conf of International Symposium on Environ mental Geotechnology[C].Bethlehem U.S.A：1986.111-120.

[4]劉祖德.地基應(yīng)力解除法糾偏處理[J].土工基礎(chǔ).1990，4（4）：1-6.

[5]劉樹墀.大型浮頂罐基礎(chǔ)非平面傾斜糾編實踐[J].石油工程建設(shè)，2004，（3）：54-56.

Case Study of Earth Undercutting Method Applied to Correct Unevenly Settled Foundation of 20 000 m3Vertical Steel Storage Tank

JIANG Jun-rong（Shengli Oilfield Petroleum and Chemical Construction Corp.,Dongying 257064,China）

Uneven foundation settlement of vertical cylindrical steel storage tanks and many other facilities may happen due to weak foundation or bad natural geological condition,which induces equipment tilt even destruction.A 20 000 m3vertical cylindrical floating roof tank was becoming tilted after its construction finished,so the earth undercutting method was applied to correct its uneven foundation,and the expected effect was obtained.The practical implementation of the tank foundation correction is described.This method is simple,safe,reliable and economical,and is suitable for soft foundation.

oil tank foundation;uneven settlement;earth undercutting;tilt correction

TE972

B

1001－2206（2011）04－0092－04

姜俊榮 (1964-)，女，山東蓬萊人，高級工程師，1986年畢業(yè)于石油大學(xué) （華東）石油儲運專業(yè)，主要從事油田地面安裝工程、長輸管道工程、灘淺海平臺和海底管道工程的施工技術(shù)管理工作。

2011-05-05