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摘 要：随着我国进口石油的增加，需在沿海地区建设大批储罐；许多储罐不得不建在软土地基上；这些软土地基压缩性高、承载力低，不经处理，不能满足储罐对基础承载力及沉降和不均匀沉降的要求。在工程中，为了提高软土地基的承载力，减少沉降和不均匀沉降，采取了各种措施。文章介绍了环墙式油罐基础及充水预压地基在储罐项目软土地基处理中的应用。
关键词：钢储罐基础；环墙式基础；充水预压地基处理
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0113－03
1 概况
当地基土不能满足承载力设计值要求，但计算沉降差不超过表1时，可采用环墙式罐基础。
注：1. Dt为储罐底圈内直径，m；
2. △S为罐周边相邻测点的沉降差，mm；
3. 1为罐周边相邻测点的间距，mm。
2 环墙计算
2.1 环墙宽度
当罐壁位于环墙顶面时，环墙式罐基础等截面环墙的宽度，可按下式计算：
式中：b：环墙宽度，m；
g：罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载标准值（当有保温层时；尚应包括保温层的荷载标准值，kN/m；
γL：罐内使用阶段储存介质的重度，kN/m3；
hL：环墙顶面至罐内最高储液面（介质）高度，m；
γc：环墙的重度，kN/m3；
γm：环墙内各层的平均重度，kN/m3；
h：环墙高度，m。
假定：不含保温β＝0.5，γL＝9.5 kN/m3，γc＝25 kN/m3，γm＝18 kN/m3，h＝2 m，则：
2.2 环墙上作用效应
环墙作用效应，应根据地基是一般地基还是软土地基进行计算。环墙可仅进行环向力计算。
当罐壁位于环墙顶面时，环墙单位高环向力设计值，可按下式计算：
式中：Ft：环墙单位高环向力设计值，kN/m；
γQW、γQm：分别为水的重度，环墙内各层土自重分项系数，γQW可取1.1，γQW可取1.0；
γw、γm：分别为水的重度，环墙内各层土的平均重度（kN/m3），γW可取9.80，γm可取18.00；
hw：环墙顶面至罐内最高储水面高度，m；
K：环墙侧压力系数，一般地基可取0.33；一般地基K＝0.33；软土地基可取K＝0.50；
取γQW＝1.1，γQW＝1.0；γW＝9.80，γm＝18.00；一般地基K＝0.33；软土地基K＝0.50；则：
一般地基时：Ft1＝0.33（10.78 hW＋36）R
软土地基时：Ft2＝0.50（10.78 hW＋36）R
2.3 环墙截面配筋
环墙单位高环向钢筋的截面面积可按下式计：
式中：As：环墙单位高环向钢筋的截面面积，mm2；
γo：重要性系数，取1.0；
fY：钢筋的抗拉强度设计值，kN/mm2；
常用油罐环墙宽度、作用效应、截面配筋见表2、表3、表4。
3 地基变形
3.1 一般规定
地基变形特征可分为罐基整体倾斜（平面倾斜）、罐基周边不均匀沉降（非平面倾斜）及罐中心与罐基沉降量，周边的沉降（罐基础锥面坡度）。
储罐基础应根据在充水试压期间和使用期间的地基变形值，考虑罐基预抬高及与管线连接的方法和施工顺序。
3.2 变形计算
罐基础当处于下列情况之一时，应作沉降量计算：①当天然地基上不能满足承载力设计值要求时，或有软弱下卧层时；②当罐基础与相邻基础较近，罐基础有可能发生倾斜时；③当罐基础下有厚、薄不均匀的地基土时；④有特殊要求的储罐基础。
计算地基沉降量时，可不考虑由风荷载和地震作用引起的附加压力。
罐基础的沉降量应按有关规范要求进行计算。
为了使充水预压后的罐基础锥面坡度满足安装要求，应控制罐中心与罐周边的沉降差。罐中心与罐周边允许沉降差为：
△H＝（0.035－0.008，）Dt
式中：Dt：储罐底圈内直径，m。
当压缩层较均匀时，地基沉降计算深度、允许最大沉降差、罐中心最大允许沉降量及压缩层厚度分别为25 m、30 m、35 m、40 m时最大允许沉降量见表5。
4 充水预压地基
4.1 一般规定
罐基预压法适用于具有适当排水途径的淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基土的加固和无需排水途径的非饱和的淤泥质土、冲填土等黏性土地基土的加固［1］。
罐基预压施工，应优先采用充水预压法；如地基土排水途径较差，可采用砂井、塑料排水板（带）或碎石桩充水预压法；亦可采用真空预压法或其它经验效果良好的方法。
采用塑料排水板（带）施工时，塑料排水板（带）应有良好的透水性，足够的湿润抗拉强度和抗弯曲能力。塑料排水板（带）需要接长时，应采用滤膜内芯板平搭接的连接方式，搭接长度宜大于200 mm。
采用砂井充水预压工艺时应保证砂井连续、密实，避免颈缩现象，并对周围土的扰动最小。
砂井的成孔分为套管法、水冲法和螺旋钻孔法，并根据加固软土地基的特性和施工条件选用机具，亦可选用灌注桩的成孔机具。
制作砂井的砂，宜用中、粗砂，其含泥量不宜大于3 %，砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算，其实际灌砂量（不包括水重）不得小于计算值的95 %。
4.2 设计要点
工程地质勘察：在工程地质勘察时，除了获得常规数据外，尚应查明土的固结系数、渗透系数、孔隙比和固结压力关系曲线、抗剪强度和现场十字板剪强度等指标，必要时，应测定先期固结压力及在现场测定固结系数。
设计充水预压方案，应按以下步骤进行：①根据储罐容量、结构型式和工程地质勘察资料等，计算出作用于地基上的荷载和固结度，预估一个充水预压方案；②按预估充水预压方案进行详细的固结度、地基强度增长计算和整体、局部稳定验算。当验算结果不满足安全要求时，必须调整充水预压方案，再重新验算；③在选定充水预压方案以后，尚需进行沉降计算、沉降速率计算和孔隙水压力消散计算，如果不满足安全要求，应重新考虑采用其它地基加固方案。
预压地基应在地表铺设排水垫层，垫层厚度宜大于0.5 m。垫层材料宜用中粗砂或碎石，含泥量应小于3 %，在预压区内，宜设置与排水垫层相连的排水盲沟，且应将地基中排出水引出预压区。
罐基充水预压应具备下列条件：①罐底经严密性试验合格，储罐安装工程及其基础施工完毕，并经中间检查验收合格；②罐如用吹气顶升法安装，基础预留吹风口应按设计要求修复；③充水、排水设施具备，现场事故紧急排水设施完善；④沉降观测点的基准标高及罐基础埋设的沉降观测点经检查无误；⑤充水预压力方案审批完毕。
4.3 充水预压
充水预压前罐基除设置垂直沉降观测点外，尚应根据设计要求设置观测水平位移的边桩，并根据需要埋设测斜仪及孔隙水压力计。
边桩应按设计规定并结合实际设置。桩断面为200 m×200 mm，长1 m，桩顶端应设有便于观测的明显标记设施。
进行充水预压时，应进行沉降、侧向位移、孔隙水压力等项目的检测。根据动态测试结果分析加固效果，以便对设计作必要的个性并指导现场施工。
充水预压应按设计要求的充水预压加荷图进行，并根据沉降速率及时调整加荷速率，以控制储罐中心和边缘沉降差、直径两端沉降差和沿圆周方向的沉降差。
在充水预压过程中各项控制指标为：①每级荷载的沉降速率，不应大于10～20 mm/d，当日沉降量小于上值，且沉降稳定时，方能进行下一次充水，否则应停止充水，直到地基沉降速率小于上值时，再继续充水；②孔隙压力增量不宜超过预压加荷增量的60 %；③拱顶罐基础直径两端相对倾斜率不宜大于10 ‰，浮顶罐（内浮顶）不宜大于6 ‰；④边桩位移不应大于5 mm/d。
在储罐充满水后，对大型储罐地基恒压时间不宜小于60 d，对中小型储罐地基恒压时间不宜小于45 d。当地基经充水预压的变形量满足设计要求，且受压土层平均固结度达到80%以上时，方可放水卸载。放水速度不宜大于1.5 m/d。
5 结束语
环墙式油罐基础及充水预压地基在储罐项目软土地基处理中是最经济的地基处理，其施工简单、进度快、省材料、无噪声、无震动、环境污染小。在条件许可时应尽可能采用环墙式油罐基础及充水预压地基。
参考文献：
［1］龚晓南主编.地基处理手册（第三版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.
（编辑：李敏）
Ring Wall Tank Base and the Preloading Filling Foundation
Zheng Hongzhong
Abstract: With the increase of China’s imported oil needs in the coastal areas to build a large number of tanks; many of the tanks had to be built on soft ground; these soft soil compressibility, low bearing capacity, without treatment, can not meet the Reserve tank on the basis of capacity and settlement and differential settlement. In the project, in order to improve the bearing capacity of soft soil to reduce settlement and differential settlement, to take various measures, such as sand wells preload, gravel piles, cement mixing pile, cement and fly ash gravel pile rigid piles. The article describes the ring wall tank base and water－filled pre－pressed foundation in soft soil foundation treatment in the tank project.
Key words: steel tank base; ring wall foundation; preloading filling foundation treatment
关键词：钢储罐基础；环墙式基础；充水预压地基处理
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0113－03
1 概况
当地基土不能满足承载力设计值要求，但计算沉降差不超过表1时，可采用环墙式罐基础。
注：1. Dt为储罐底圈内直径，m；
2. △S为罐周边相邻测点的沉降差，mm；
3. 1为罐周边相邻测点的间距，mm。
2 环墙计算
2.1 环墙宽度
当罐壁位于环墙顶面时，环墙式罐基础等截面环墙的宽度，可按下式计算：
式中：b：环墙宽度，m；
g：罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载标准值（当有保温层时；尚应包括保温层的荷载标准值，kN/m；
γL：罐内使用阶段储存介质的重度，kN/m3；
hL：环墙顶面至罐内最高储液面（介质）高度，m；
γc：环墙的重度，kN/m3；
γm：环墙内各层的平均重度，kN/m3；
h：环墙高度，m。
假定：不含保温β＝0.5，γL＝9.5 kN/m3，γc＝25 kN/m3，γm＝18 kN/m3，h＝2 m，则：
2.2 环墙上作用效应
环墙作用效应，应根据地基是一般地基还是软土地基进行计算。环墙可仅进行环向力计算。
当罐壁位于环墙顶面时，环墙单位高环向力设计值，可按下式计算：
式中：Ft：环墙单位高环向力设计值，kN/m；
γQW、γQm：分别为水的重度，环墙内各层土自重分项系数，γQW可取1.1，γQW可取1.0；
γw、γm：分别为水的重度，环墙内各层土的平均重度（kN/m3），γW可取9.80，γm可取18.00；
hw：环墙顶面至罐内最高储水面高度，m；
K：环墙侧压力系数，一般地基可取0.33；一般地基K＝0.33；软土地基可取K＝0.50；
取γQW＝1.1，γQW＝1.0；γW＝9.80，γm＝18.00；一般地基K＝0.33；软土地基K＝0.50；则：
一般地基时：Ft1＝0.33（10.78 hW＋36）R
软土地基时：Ft2＝0.50（10.78 hW＋36）R
2.3 环墙截面配筋
环墙单位高环向钢筋的截面面积可按下式计：
式中：As：环墙单位高环向钢筋的截面面积，mm2；
γo：重要性系数，取1.0；
fY：钢筋的抗拉强度设计值，kN/mm2；
常用油罐环墙宽度、作用效应、截面配筋见表2、表3、表4。
3 地基变形
3.1 一般规定
地基变形特征可分为罐基整体倾斜（平面倾斜）、罐基周边不均匀沉降（非平面倾斜）及罐中心与罐基沉降量，周边的沉降（罐基础锥面坡度）。
储罐基础应根据在充水试压期间和使用期间的地基变形值，考虑罐基预抬高及与管线连接的方法和施工顺序。
3.2 变形计算
罐基础当处于下列情况之一时，应作沉降量计算：①当天然地基上不能满足承载力设计值要求时，或有软弱下卧层时；②当罐基础与相邻基础较近，罐基础有可能发生倾斜时；③当罐基础下有厚、薄不均匀的地基土时；④有特殊要求的储罐基础。
计算地基沉降量时，可不考虑由风荷载和地震作用引起的附加压力。
罐基础的沉降量应按有关规范要求进行计算。
为了使充水预压后的罐基础锥面坡度满足安装要求，应控制罐中心与罐周边的沉降差。罐中心与罐周边允许沉降差为：
△H＝（0.035－0.008，）Dt
式中：Dt：储罐底圈内直径，m。
当压缩层较均匀时，地基沉降计算深度、允许最大沉降差、罐中心最大允许沉降量及压缩层厚度分别为25 m、30 m、35 m、40 m时最大允许沉降量见表5。
4 充水预压地基
4.1 一般规定
罐基预压法适用于具有适当排水途径的淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基土的加固和无需排水途径的非饱和的淤泥质土、冲填土等黏性土地基土的加固［1］。
罐基预压施工，应优先采用充水预压法；如地基土排水途径较差，可采用砂井、塑料排水板（带）或碎石桩充水预压法；亦可采用真空预压法或其它经验效果良好的方法。
采用塑料排水板（带）施工时，塑料排水板（带）应有良好的透水性，足够的湿润抗拉强度和抗弯曲能力。塑料排水板（带）需要接长时，应采用滤膜内芯板平搭接的连接方式，搭接长度宜大于200 mm。
采用砂井充水预压工艺时应保证砂井连续、密实，避免颈缩现象，并对周围土的扰动最小。
砂井的成孔分为套管法、水冲法和螺旋钻孔法，并根据加固软土地基的特性和施工条件选用机具，亦可选用灌注桩的成孔机具。
制作砂井的砂，宜用中、粗砂，其含泥量不宜大于3 %，砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算，其实际灌砂量（不包括水重）不得小于计算值的95 %。
4.2 设计要点
工程地质勘察：在工程地质勘察时，除了获得常规数据外，尚应查明土的固结系数、渗透系数、孔隙比和固结压力关系曲线、抗剪强度和现场十字板剪强度等指标，必要时，应测定先期固结压力及在现场测定固结系数。
设计充水预压方案，应按以下步骤进行：①根据储罐容量、结构型式和工程地质勘察资料等，计算出作用于地基上的荷载和固结度，预估一个充水预压方案；②按预估充水预压方案进行详细的固结度、地基强度增长计算和整体、局部稳定验算。当验算结果不满足安全要求时，必须调整充水预压方案，再重新验算；③在选定充水预压方案以后，尚需进行沉降计算、沉降速率计算和孔隙水压力消散计算，如果不满足安全要求，应重新考虑采用其它地基加固方案。
预压地基应在地表铺设排水垫层，垫层厚度宜大于0.5 m。垫层材料宜用中粗砂或碎石，含泥量应小于3 %，在预压区内，宜设置与排水垫层相连的排水盲沟，且应将地基中排出水引出预压区。
罐基充水预压应具备下列条件：①罐底经严密性试验合格，储罐安装工程及其基础施工完毕，并经中间检查验收合格；②罐如用吹气顶升法安装，基础预留吹风口应按设计要求修复；③充水、排水设施具备，现场事故紧急排水设施完善；④沉降观测点的基准标高及罐基础埋设的沉降观测点经检查无误；⑤充水预压力方案审批完毕。
4.3 充水预压
充水预压前罐基除设置垂直沉降观测点外，尚应根据设计要求设置观测水平位移的边桩，并根据需要埋设测斜仪及孔隙水压力计。
边桩应按设计规定并结合实际设置。桩断面为200 m×200 mm，长1 m，桩顶端应设有便于观测的明显标记设施。
进行充水预压时，应进行沉降、侧向位移、孔隙水压力等项目的检测。根据动态测试结果分析加固效果，以便对设计作必要的个性并指导现场施工。
充水预压应按设计要求的充水预压加荷图进行，并根据沉降速率及时调整加荷速率，以控制储罐中心和边缘沉降差、直径两端沉降差和沿圆周方向的沉降差。
在充水预压过程中各项控制指标为：①每级荷载的沉降速率，不应大于10～20 mm/d，当日沉降量小于上值，且沉降稳定时，方能进行下一次充水，否则应停止充水，直到地基沉降速率小于上值时，再继续充水；②孔隙压力增量不宜超过预压加荷增量的60 %；③拱顶罐基础直径两端相对倾斜率不宜大于10 ‰，浮顶罐（内浮顶）不宜大于6 ‰；④边桩位移不应大于5 mm/d。
在储罐充满水后，对大型储罐地基恒压时间不宜小于60 d，对中小型储罐地基恒压时间不宜小于45 d。当地基经充水预压的变形量满足设计要求，且受压土层平均固结度达到80%以上时，方可放水卸载。放水速度不宜大于1.5 m/d。
5 结束语
环墙式油罐基础及充水预压地基在储罐项目软土地基处理中是最经济的地基处理，其施工简单、进度快、省材料、无噪声、无震动、环境污染小。在条件许可时应尽可能采用环墙式油罐基础及充水预压地基。
参考文献：
［1］龚晓南主编.地基处理手册（第三版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.
（编辑：李敏）
Ring Wall Tank Base and the Preloading Filling Foundation
Zheng Hongzhong
Abstract: With the increase of China’s imported oil needs in the coastal areas to build a large number of tanks; many of the tanks had to be built on soft ground; these soft soil compressibility, low bearing capacity, without treatment, can not meet the Reserve tank on the basis of capacity and settlement and differential settlement. In the project, in order to improve the bearing capacity of soft soil to reduce settlement and differential settlement, to take various measures, such as sand wells preload, gravel piles, cement mixing pile, cement and fly ash gravel pile rigid piles. The article describes the ring wall tank base and water－filled pre－pressed foundation in soft soil foundation treatment in the tank project.
Key words: steel tank base; ring wall foundation; preloading filling foundation treatment