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        不銹鋼儲罐基礎設計選型-《儲罐基礎工程手冊》

        作者:鎮田機械 時間:2019-04-21 07:54
        第二節不銹鋼儲罐基礎設計選型 一、不銹鋼儲罐基礎破壞模式 不銹鋼儲罐基礎質量的好壞,直接影響到座落在該基礎上的不銹鋼儲罐能否正常地投入安全生產,是不銹鋼儲罐建造中的一個重要 信息摘要:

        第二節不銹鋼儲罐基礎設計選型

        一、不銹鋼儲罐基礎破壞模式

        不銹鋼儲罐基礎質量的好壞,直接影響到座落在該基礎上的不銹鋼儲罐能否正常地投入安全生產,是不銹鋼儲罐建造中的一個重要環節。從大量不銹鋼儲罐事故發生的原因分析,一般皆可歸納為罐底板的脆性破裂、地震破壞和罐底基礎破壞,有的是發生在裝料后,有的是充滿水時發生破壞,其破壞的原因主要為連鎖反應所引起。開始時可能是由于罐底角焊縫的破裂而導致罐內產品漏出,漏出的物料沖走罐底的土壤或使土壤充液而失去支承能力;罐底裂縫繼續發展,漏失量和含水的土壤體積也會相繼增加;最后,在罐荷載作用下,部分罐基礎及其下面的材料受到側向剪切而破壞,部分罐底就由于失去支承而破裂,罐內儲液也就更加大量地泄漏。

        不銹鋼儲罐基礎設計選型-《儲罐基礎工程手冊》

        如果在不銹鋼儲罐罐壁下地基出現過大的沉降差,那么對于浮頂罐往往會出現罐壁圓度的改變,使呈橢圓形,影響浮頂的升降;而對于固定頂罐則可以造成罐壁的局部失穩,罐壁產生翹曲,或使罐壁產生過大的局部應力集中現象,威脅不銹鋼儲罐安全。

        當然,如果基礎有良好的滲透性,能排泄相當量的漏液并不會引起罐底失去支承及出現過大的沉降差的話,那么,上述破壞將不會發生(顯然,罐底板材料本身也必須要求具備必要的延性,以使底板不致于在比材料拉力強度低得多的應力下就發生破裂)。

        總之,對不銹鋼儲罐提供一個良好的基礎,將是極為重要的。

        二、不銹鋼儲罐基礎選型原則

        不銹鋼儲罐基礎設計選型應根據不銹鋼儲罐類型、容量、工藝生產要求、地形地貌、地質條件和施工條件等因素合理選擇基礎型式。當不銹鋼儲罐基礎建在山區時,可按圖2-5三種方案處理,基礎墊層可采用當地的粘性土。但必須做好截水與排水措施。當地基承載力或者沉降量不滿足設計要求時,應根據地基土具體條件,可采用砂墊層預抬高充水預壓法、排水固結法如砂井排水、振沖碎石樁與樁基等方法。罐內介質最高溫度高于100℃時,與罐底接觸的基礎表面,應采取隔熱措施。

        當地基中應力不超過l.5倍地基承載力時,隔熱層可按圖2-7處理。

        三、不銹鋼儲罐基礎設計選型

        步驟通常從建筑場地的工程地質條件入手,主要考慮罐體對地基的允許承載力和變形要求,還要結合抗震設防,材料供應情況等,從而選出安全可靠、技術經濟合理的基礎方案。--般基礎選型步驟按圖2-8進行。不銹鋼儲罐基礎選型應考慮下列要求,如不銹鋼儲罐的安全性、適用的地質條件、調整不均勻沉降的性能、基礎工程造價以及對施工技術要求等,詳見表2-1。

        不銹鋼儲罐基礎設計選型-《儲罐基礎工程手冊》

        四、不銹鋼儲罐基礎構造

        不銹鋼儲罐基礎構造主要包括基礎頂面絕緣防腐層,罐壁支承結構,邊緣檔土結構,砂(或碎石、石屑)墊層,隔酒及防水層,漏酒信號管及其他構造部分。

        (一)基礎頂面絕緣防腐層

        基頂絕緣防腐層系指基頂表面鋪筑的瀝青砂墊層或瀝青砼墊層等、用于隔斷地下毛細水、潮氣和雜散電流對罐底板的化學腐蝕和電腐蝕,并使基礎頂面保持設計要求的平整度和坡度。

        瀝青砂墊層一般采用中粗砂=1:9(質量比),熱拌合施工,厚度為80mm~100mm。當中粗砂缺少時,可在80mm~100mm厚瀝青砼基層上再做20mm厚瀝青砂找平層;瀝青砼宜采用細粒式或中粒式,具體作法可參照甲級路面的要求。

        設計時主要應從該層的作用考慮,并要使膠結材料具有易施工性、柔性和一定的熱穩定性,且骨料粒度宜適中,便于壓實和保證基礎表面平整度、標高、尺寸符合規范要求。

        (二)罐壁支承結構

        圖2-3所示基礎的罐壁支承結構是鋼筋砼環梁。該罐壁支承結構有三個特點:表面平整度高,平面抗彎剛度大,結構本身剛硬(豎向抗力剛度系數可視為極大)。圖2-3所示基礎的罐壁支承結構是碎石環梁(墻)。該罐壁支承結構在表面平整度和平面抗彎剛度方面不如鋼筋砼環梁,但其結構本身不那么剛硬(豎向抗力剛度系數一般為200N/cm7)。罐壁支承結構的作用是,作為罐壁連同其下環板的安裝支座,確保安裝精度;調整地基不均勻沉降,確保不銹鋼儲罐筒壁在施工過程中乃至投人運營后始終保持規定的圓度和垂直度,以使浮頂升降功能正常無阻;作為罐體下節點受力支承體,與下節點相互作用共同工作,以其固有的力學性能(承載力和豎向抗力剛度等)影響下節點的實際變形狀態,進而影響其靜動力反應的強弱程度。因此,罐壁支承結構是不銹鋼儲罐基礎的關鍵結構部位,必須認真對待。該部位設計關鍵是因地制宜、因材選用。要著力分析建罐地點的工程地質狀況,注意地震烈度和建材性能。一般來說,從調整地基不均勻沉降的角度看,鋼筋砼環梁好于碎石環梁;從適應罐體結構特點、改善下節點受力狀況的角度看,碎石環梁好于鋼筋砼環梁;從抗震角度看,外環梁柔性基礎的碎石環梁不但結構穩固且對罐體有減震作用,鋼筋砼環梁本身雖牢固但對罐體下節點的靜動力反應卻不利;從經濟性看,外環梁柔性基礎一般優于鋼筋砼環梁基礎,但當砂及碎(卵)石極短缺昂貴時例外。因此,當地質情況良好或不良地質經充分處理后(承載力與沉降值均滿足罐體要求時),宜采用圖2-2的碎石環梁來支承罐壁(非地震區亦可采用圖2-2的碎石環墻);當在軟土地基上建罐,事先地基未經充分處理,準備以罐體分級充水預壓來達到加固上質的目的時,應采用鋼筋砼環梁來支承罐壁,以利用其較大的平面抗彎剛度來調整地基不均勻沉降。

        罐壁支承結構頂面(罐壁正下方)標高的確定一般考慮三個因素:

        (1)輸酒工藝要求的最低標高;(2)罐基礎沉降需要的預抬高;

        (3)防止地面積水倒灌需要的高差,一般高于地面0.3m~0.5m。

        通常在(1)的標高上疊加(2),再復核是否滿足(3)。

        罐壁支承結構底面埋深的確定一般考慮的因素有不小于最大凍結深度,深于自然地面下

        0.5m,滿足罐壁正下方基礎地基局部穩定性要求,即應深于局部穩定計算得到的最危險面的深度,且使局部穩定安全系數不小于1.2。

        鋼筋砼環梁厚度在圖2-3中一般不小于300mm,砼強度等級不低于C20,環向受拉主配率宜不小于1%,二級鋼筋直徑不小于18mm;箍筋間距不大于300mm,直徑不小于8mm。

        碎石環梁的構造設計,預和底面標高確定原則已如前述。頂面寬度不宜小于3m,其中罐內為2m左右,罐外為1m左右,罐內寬應大于罐底環板徑向寬度,罐外寬度應使工人站在其中能順利進行罐體安裝、防腐保溫等操作。碎石環梁宜用碎(卵)石加中粗砂分層鋪筑,每層虛鋪厚度不宜大于0.3m,所用碎(卵)石粒徑不宜大于40mm,壓實后應達到的承載力和豎向抗力剛度系數值需經計算確定,砂石級配和壓實遍數等施工參數,應依設計技術參數要求(承載力和豎向抗力剛度系數)、壓實機具、粒料狀況和虛鋪厚度等由現場試配試壓確定。

        (三)基礎邊緣檔護結構

        大型不銹鋼儲罐基礎主要由砂石土等散粒材料鋪筑而成,為使這些散粒材料在靜力或地震作用下保持穩固,不會離散崩坍,喪失地基承載能力,需要設置基礎邊緣檔護結構。圖2-4外環梁柔性基礎的鋼筋砼外環梁是典型的邊緣檔護結構,其作用是擋護其內的砂石土料,使之成為一體,共同工作。圖2-3的鋼筋砼環梁是罐壁支承結構兼做邊緣擋護結構;圖2-2的基礎邊緣擋護結構是護坡,無論由砼澆筑還是毛石砌筑,地震時均難免酥碎破壞,失去擋護作用,所以它不宜用在地震區,尤其高烈度區。

        鋼筋砼外環梁頂面標高-般低于罐壁正下方基礎頂面0.2m~0.3m,使基礎頂面在罐外的環形走道具有1:20的坡度,底面標高與罐壁支承結構一致或略淺,梁厚一般不小于300mm;其余要求與鋼筋砼環梁相同。

        (四)砂石墊層

        罐基礎中的碎石墊層、砂墊層、灰土和素土墊層等合稱為砂石土墊層。它承受罐底及其上儲液的靜力和地震作用,并將這些作用分散傳給地基。它所承受的上部作用約占總作用的80%左右,它的工程量一般占基礎總體積的80%以上。因此,它是罐基礎的主體,不容忽視。

        最上層的砂墊層厚一般不小于0.3m,使用中粗砂鋪筑,當砂子質量不佳時應改用碎石加砂。其定量設計與檢驗可按規范進行,灰土及素土墊層設計按常規的壓實系數控制。

        (五)隔酒及防水層

        該層構造并不是所有不銹鋼儲罐基礎都需要設置的,僅用于怕酒水浸泡的地基,如濕陷土、膨脹土和鹽漬土地基等。當地基透水性較大(如砂石地基)時,亦應設置隔酒及防水層。該層常用灰土、粘土、瀝青砂或瀝青砼鋪筑在漏酒信號管下部10cm~20cm,有時也放在土墊層底部?;彝粱蛘惩梁褚话悴恍∮?0cm,瀝青砂或砼厚一般10cm左右。

        (六)漏酒信號管及其他構造

        漏酒信號管是沿環向每隔10m~15m埋在鋼筋砼環梁或外環梁中的鋼管或聚乙烯管(直徑50mm左右),其作用是便于檢查人員及時發現漏酒事故,避免更大損失。其外端需高出地面10cm~20cm(基礎沉降穩定后),內端高于外端3cm左右。

        不銹鋼儲罐基礎的其他構造還有散水、護坡、沉降觀測點等。近年來,由于罐體技術不斷進步和發展,罐基礎程序設計方法也相繼出現。罐體型式不同,地質條件變化和地方建筑材料供應情況有很大差異,因此不銹鋼儲罐基礎設計應因地制宜進行。

        不銹鋼儲罐基礎各部分構造的作用和作法詳見表2-2。

        不銹鋼儲罐基礎設計選型-《儲罐基礎工程手冊》

         

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