惠 冰 张 立 王 倩

(1.山东正元建设工程有限责任公司，山东 济南 250101； 2.山东城市建设职业学院，山东 济南 250014)



灰土地基储油罐不均匀沉降特征与影响因素探讨★

惠 冰1张 立2王 倩1

(1.山东正元建设工程有限责任公司，山东 济南 250101； 2.山东城市建设职业学院，山东 济南 250014)

依托某一储油罐的工程实例，研究了油罐沉降、不均匀沉降变形规律及影响因素，根据场地工程地质条件与现场沉降监测数据可知：油罐基础相邻沉降观测点之间存在耦合形态，且相邻点的沉降差逐渐增大；对于充水预压试验期间，油罐荷载大小与沉降量呈现双曲线增长趋势，并最终稳定；其中地层的不均匀性、湿陷性黄土地层分布、充水预压速率是引起油罐产生倾斜的主要因素。

灰土地基，不均匀沉降，充水预压，耦合形态

随着我国石油需求的不断增加，大批储油罐的建设在日益增多。然而在储油罐建设初期充水预压阶段，油罐会发生沉降、不均匀沉降，严重影响油罐的安全和正常投产。近年来国内外大多学者针对储油罐的地基基础不均匀沉降进行相关研究[1-4]；油罐倾斜主要有平面倾斜、非平面倾斜、罐底锥面坡度破坏三种[5,]6〗，刘红军等研究了高能级强夯在大型储罐碎石地基处理中的应用，陈龙珠等用弹塑性有限元方法分析了变刚度复合地基处理方案对基础最大沉降、差异沉降等主要工程特性的影响；刘涛等使用ANSYS软件对大型储油罐主要部位用分析设计标准进行了应力评定并确定了关键部位；刘小文等[10]分析油罐地基产生不均匀沉降与倾斜的影响因素，并对油罐纠偏进行了探讨。

本文依托某一储油罐的具体工程实例，在投产初期充水预压阶段出现平面倾斜问题。该储油罐灰土地基具有厚度大、分布不均匀等特点，针对油罐产生的沉降、不均匀沉降特点，研究油罐发生不均匀沉降特征与影响因素。

1 工程概况

某一储油罐G839，G840为圆柱形，单盘式浮顶结构采用环墙式基础。罐体直径27.628m，高度约21.0m，容积9 500m3，油罐体采用钢板焊接而成，罐体坐于100mm厚沥青砂绝缘层上(见图1)。

2 储油罐充水预压阶段变形特征

2.1 储油罐充水预压阶段变形规律分析

分析储油罐充水预压阶段各点沉降变化可知，在充水预压初期，灰土地基处于压密状态，土体中的应力发生重新分布；随着油罐充水的继续，罐体自重和水体作为荷载施加于地基土体中，灰土地基将发生沉降和侧向变形。当油罐充水达到一定程度时，罐底地基发生差异沉降。并由于荷载的继续增加，最终将引起油罐的不均匀沉降，且沿油罐周边各点的沉降差在不断增加(见图2)。

由于油罐G839，G840相距较近，垂直距离为12m，油罐基础相邻沉降观测点之间存在耦合形态。油罐G839，G840在充水预压过程中各点沉降曲线见图3，图4。

2.2 储油罐充水预压阶段倾斜分析

分别对油罐G839，G840进行充水预压试验，其中油罐G839充水至1/2(约8m)、油罐G840充水至满罐(约16m)后，均有不同程度的倾斜。据经现场测得的沉降数据，油罐G839沉降差为268mm(倾斜9.7‰)，主倾方向南西8°；油罐G840沉降差为247mm(倾斜8.94‰)，主倾方向北东30°；均超出规范要求(均大于规范允许值6‰)。经分析可知，两油罐基础沉降均具有对称性，满足任意直径方向的平面倾斜变形特征，为平面倾斜。

充水预压试验期间，随着两油罐充水量的增大，基础和地基承受荷载增大，环形基础沉降量呈现双曲线增长趋势，并最终趋于稳定。

3 储油罐倾斜影响因素研究

3.1 灰土地基的分布

油罐地基处理过程中，油罐G839地基处理深度一样，均为3.3m，然而油罐G840地基处理深度不均一，分别为7.5m，4.5m。

3.2 充水预压速率

当充水速率过快时，将导致土体的沉降与侧向变形的速率过快，极易引起罐体的倾斜。当充水速率过慢时，灰土地基会产生缓慢的稳定，但由于比较耗时，影响罐体的实际投产，需要合理控制充水速率。根据现场沉降观测资料可知，油罐G839充水分别到8m(1/2水位)、12m(3/4水位)、16m(满罐)时，其中沿罐体周边最大沉降速率分别为25mm/d，207mm/d，39mm/d；油罐G840充水分别到8m(1/2水位)、12m(3/4水位)、16m(满罐)时，其中沿罐体周边最大沉降速率分别为83mm/d，136mm/d，57mm/d。两罐体在充水预压阶段速率过快，发生较大的沉降变形。

3.3 特殊性黄土湿陷性

依据岩土工程勘察报告可知，该场地第②层黄土状粉质粘土在油罐底部的分布具有不均匀性、湿陷性等特点。并且土样具有湿陷性，湿陷系数介于0.015～0.016之间(见图5)。

选取现场4个钻孔资料，进行各钻孔黄土湿陷量计算，各钻孔黄土湿陷量为21.4mm～50.6mm，均小于300mm。根据计算结果结合场地黄土状粉质粘土的分布情况综合判定，可知本场地属Ⅰ级(轻微)非自重湿陷性场地。然而由于湿陷性黄土在油罐底部的地层分布情况，以及由于地下水的渗入将引起严重的湿陷，导致灰土地基的变形。

3.4 地下管线渗漏

由于拟建场地位于炼油厂罐区内，且该两油罐属于改造新建项目，场地内地下存在电缆、管线、管沟及原有建(构)筑物基础等(见图6)。

由现场开挖沟槽可知，油罐底部管线比较复杂，且使用时间较

长，有些已生锈破损，存在管线渗漏现象；且地下管线的分布将直接导致灰土地基处理的不均匀，进而可能导致油罐在充水阶段发生沉降变形。

4 结语

1)依托某一储油罐具体工程实例，分析了油罐沉降、不均匀沉降变形特征。储油罐在充水预压初期，灰土地基处于压密状态，土体中的应力发生重新分布；随着油罐充水的继续，罐体自重和水体作为荷载施加于地基土体中，灰土地基将发生沉降和侧向变形。2)当油罐充水达到一定程度时，罐底地基发生差异沉降，并由于荷载的继续增加，最终将引起油罐的不均匀沉降，且沿油罐周边各点的沉降差在不断增加。油罐相距较近时，油罐基础相邻沉降点之间存在耦合形态。3)根据油罐不均匀沉降特征，分析了储油罐发生倾斜的影响因素主要包括灰土地基不均一、充水预压速率、特殊性黄土湿陷性、地下管线渗漏，为下一步油罐纠倾加固工作提供理论指导。

[1]GuQiang-kang,LiNing,HuangWen-guang.Researchondifferentialsettlementindexofhigh-filledsubgradeafterconstructioninmountainousairport.RockandSoilMechanic,2009,30(12):3865-3870.

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[3]黄 斌,杨 敏,熊巨华.软粘土层上的油罐差异沉降.建筑科学，2004，20(2)：31-35．

[4]赵同顺，周 波.大型油罐地基变形特性的研究.岩石力学与工程学报,2004,23(6)：1037-1043.

[5]贾庆山.大型油罐软土地基容许倾斜值.岩土工程学报,1991(1):54-60.

[6]SH/T3068—2007，石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范.

[7]刘红军,赵世斌,贾贵智.大型储罐高能级强夯碎石地基变形数值分析.岩土工程学报,2012,32(2):228-231.

[8]陈龙珠,梁发云,丁 屹.变刚度复合地基处理的有限元分析.工业建筑,2003,33(11):1-4.

[9]刘 涛,沈士明.大型原油储罐的有限元分析.机械设计与制造,2010(3):41-43.

[10]刘小文,常立君,耿小牧.油罐地基产生不均匀沉降原因分析及纠偏方法探讨.建筑技术，2008,39(5):354-356.

Theresearchofunevensettlementcharacteristicsandinfluencingfactorsinlime-soilfoundationoiltank★

HuiBing1ZhangLi2WangQian1

(1.Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co., Ltd, Jinan 250101， China；2.Shandong Urban Construction Vocational College, Jinan 250014, China)

Relyingonexamplesofprojectsofastorageoilcan,settlement,unevensettlementdeformationandinfluencingfactorsofoilcanarestudied.Accordingtoengineeringgeologicalconditionsofthesiteandonsitesettlementmonitoringdata:couplingformexistencesbetweentheadjacentsettlementobservationpointofthebasisofoilcan,andthesettlementdifferencebetweenadjacentpointsincreasesgradually.Duringwater-filledpreloadingtest,thesizeofloadforoilcanandthesettlementpresenthyperbolicgrowthtrend,andeventuallystabilize.Nonuniformityofformation,loessstratigraphicdistribution,rateofwater-filledpreloadingarethemainfactorcausingtheoilcantilt.

lime-soilfoundation，unevensettlement，water-filledpreloading，couplingform

1009-6825(2015)21-0034-02

2015-05-15★：山东局青年科技基金资助项目

惠 冰(1986- )，男，硕士，助理工程师； 张 立(1986- )，女，硕士，助教； 王 倩(1988- )，男，硕士，助理工程师

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