惠 冰 張 立 王 倩

(1.山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101； 2.山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014)

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灰土地基儲(chǔ)油罐不均勻沉降特征與影響因素探討★

惠 冰1張 立2王 倩1

(1.山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101； 2.山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014)

依托某一儲(chǔ)油罐的工程實(shí)例，研究了油罐沉降、不均勻沉降變形規(guī)律及影響因素，根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件與現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：油罐基礎(chǔ)相鄰沉降觀測(cè)點(diǎn)之間存在耦合形態(tài)，且相鄰點(diǎn)的沉降差逐漸增大；對(duì)于充水預(yù)壓試驗(yàn)期間，油罐荷載大小與沉降量呈現(xiàn)雙曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)，并最終穩(wěn)定；其中地層的不均勻性、濕陷性黃土地層分布、充水預(yù)壓速率是引起油罐產(chǎn)生傾斜的主要因素。

灰土地基，不均勻沉降，充水預(yù)壓，耦合形態(tài)

隨著我國(guó)石油需求的不斷增加，大批儲(chǔ)油罐的建設(shè)在日益增多。然而在儲(chǔ)油罐建設(shè)初期充水預(yù)壓階段，油罐會(huì)發(fā)生沉降、不均勻沉降，嚴(yán)重影響油罐的安全和正常投產(chǎn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大多學(xué)者針對(duì)儲(chǔ)油罐的地基基礎(chǔ)不均勻沉降進(jìn)行相關(guān)研究[1-4]；油罐傾斜主要有平面傾斜、非平面傾斜、罐底錐面坡度破壞三種[5,]6〗，劉紅軍等研究了高能級(jí)強(qiáng)夯在大型儲(chǔ)罐碎石地基處理中的應(yīng)用，陳龍珠等用彈塑性有限元方法分析了變剛度復(fù)合地基處理方案對(duì)基礎(chǔ)最大沉降、差異沉降等主要工程特性的影響；劉濤等使用ANSYS軟件對(duì)大型儲(chǔ)油罐主要部位用分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了應(yīng)力評(píng)定并確定了關(guān)鍵部位；劉小文等[10]分析油罐地基產(chǎn)生不均勻沉降與傾斜的影響因素，并對(duì)油罐糾偏進(jìn)行了探討。

本文依托某一儲(chǔ)油罐的具體工程實(shí)例，在投產(chǎn)初期充水預(yù)壓階段出現(xiàn)平面傾斜問(wèn)題。該儲(chǔ)油罐灰土地基具有厚度大、分布不均勻等特點(diǎn)，針對(duì)油罐產(chǎn)生的沉降、不均勻沉降特點(diǎn)，研究油罐發(fā)生不均勻沉降特征與影響因素。

1 工程概況

某一儲(chǔ)油罐G839，G840為圓柱形，單盤式浮頂結(jié)構(gòu)采用環(huán)墻式基礎(chǔ)。罐體直徑27.628m，高度約21.0m，容積9 500m3，油罐體采用鋼板焊接而成，罐體坐于100mm厚瀝青砂絕緣層上(見(jiàn)圖1)。

2 儲(chǔ)油罐充水預(yù)壓階段變形特征

2.1 儲(chǔ)油罐充水預(yù)壓階段變形規(guī)律分析

分析儲(chǔ)油罐充水預(yù)壓階段各點(diǎn)沉降變化可知，在充水預(yù)壓初期，灰土地基處于壓密狀態(tài)，土體中的應(yīng)力發(fā)生重新分布；隨著油罐充水的繼續(xù)，罐體自重和水體作為荷載施加于地基土體中，灰土地基將發(fā)生沉降和側(cè)向變形。當(dāng)油罐充水達(dá)到一定程度時(shí)，罐底地基發(fā)生差異沉降。并由于荷載的繼續(xù)增加，最終將引起油罐的不均勻沉降，且沿油罐周邊各點(diǎn)的沉降差在不斷增加(見(jiàn)圖2)。

由于油罐G839，G840相距較近，垂直距離為12m，油罐基礎(chǔ)相鄰沉降觀測(cè)點(diǎn)之間存在耦合形態(tài)。油罐G839，G840在充水預(yù)壓過(guò)程中各點(diǎn)沉降曲線見(jiàn)圖3，圖4。

2.2 儲(chǔ)油罐充水預(yù)壓階段傾斜分析

分別對(duì)油罐G839，G840進(jìn)行充水預(yù)壓試驗(yàn)，其中油罐G839充水至1/2(約8m)、油罐G840充水至滿罐(約16m)后，均有不同程度的傾斜。據(jù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的沉降數(shù)據(jù)，油罐G839沉降差為268mm(傾斜9.7‰)，主傾方向南西8°；油罐G840沉降差為247mm(傾斜8.94‰)，主傾方向北東30°；均超出規(guī)范要求(均大于規(guī)范允許值6‰)。經(jīng)分析可知，兩油罐基礎(chǔ)沉降均具有對(duì)稱性，滿足任意直徑方向的平面傾斜變形特征，為平面傾斜。

充水預(yù)壓試驗(yàn)期間，隨著兩油罐充水量的增大，基礎(chǔ)和地基承受荷載增大，環(huán)形基礎(chǔ)沉降量呈現(xiàn)雙曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)，并最終趨于穩(wěn)定。

3 儲(chǔ)油罐傾斜影響因素研究

3.1 灰土地基的分布

油罐地基處理過(guò)程中，油罐G839地基處理深度一樣，均為3.3m，然而油罐G840地基處理深度不均一，分別為7.5m，4.5m。

3.2 充水預(yù)壓速率

當(dāng)充水速率過(guò)快時(shí)，將導(dǎo)致土體的沉降與側(cè)向變形的速率過(guò)快，極易引起罐體的傾斜。當(dāng)充水速率過(guò)慢時(shí)，灰土地基會(huì)產(chǎn)生緩慢的穩(wěn)定，但由于比較耗時(shí)，影響罐體的實(shí)際投產(chǎn)，需要合理控制充水速率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)沉降觀測(cè)資料可知，油罐G839充水分別到8m(1/2水位)、12m(3/4水位)、16m(滿罐)時(shí)，其中沿罐體周邊最大沉降速率分別為25mm/d，207mm/d，39mm/d；油罐G840充水分別到8m(1/2水位)、12m(3/4水位)、16m(滿罐)時(shí)，其中沿罐體周邊最大沉降速率分別為83mm/d，136mm/d，57mm/d。兩罐體在充水預(yù)壓階段速率過(guò)快，發(fā)生較大的沉降變形。

3.3 特殊性黃土濕陷性

依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告可知，該場(chǎng)地第②層黃土狀粉質(zhì)粘土在油罐底部的分布具有不均勻性、濕陷性等特點(diǎn)。并且土樣具有濕陷性，濕陷系數(shù)介于0.015～0.016之間(見(jiàn)圖5)。

選取現(xiàn)場(chǎng)4個(gè)鉆孔資料，進(jìn)行各鉆孔黃土濕陷量計(jì)算，各鉆孔黃土濕陷量為21.4mm～50.6mm，均小于300mm。根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合場(chǎng)地黃土狀粉質(zhì)粘土的分布情況綜合判定，可知本場(chǎng)地屬Ⅰ級(jí)(輕微)非自重濕陷性場(chǎng)地。然而由于濕陷性黃土在油罐底部的地層分布情況，以及由于地下水的滲入將引起嚴(yán)重的濕陷，導(dǎo)致灰土地基的變形。

3.4 地下管線滲漏

由于擬建場(chǎng)地位于煉油廠罐區(qū)內(nèi)，且該兩油罐屬于改造新建項(xiàng)目，場(chǎng)地內(nèi)地下存在電纜、管線、管溝及原有建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)等(見(jiàn)圖6)。

由現(xiàn)場(chǎng)開挖溝槽可知，油罐底部管線比較復(fù)雜，且使用時(shí)間較

長(zhǎng)，有些已生銹破損，存在管線滲漏現(xiàn)象；且地下管線的分布將直接導(dǎo)致灰土地基處理的不均勻，進(jìn)而可能導(dǎo)致油罐在充水階段發(fā)生沉降變形。

4 結(jié)語(yǔ)

1)依托某一儲(chǔ)油罐具體工程實(shí)例，分析了油罐沉降、不均勻沉降變形特征。儲(chǔ)油罐在充水預(yù)壓初期，灰土地基處于壓密狀態(tài)，土體中的應(yīng)力發(fā)生重新分布；隨著油罐充水的繼續(xù)，罐體自重和水體作為荷載施加于地基土體中，灰土地基將發(fā)生沉降和側(cè)向變形。2)當(dāng)油罐充水達(dá)到一定程度時(shí)，罐底地基發(fā)生差異沉降，并由于荷載的繼續(xù)增加，最終將引起油罐的不均勻沉降，且沿油罐周邊各點(diǎn)的沉降差在不斷增加。油罐相距較近時(shí)，油罐基礎(chǔ)相鄰沉降點(diǎn)之間存在耦合形態(tài)。3)根據(jù)油罐不均勻沉降特征，分析了儲(chǔ)油罐發(fā)生傾斜的影響因素主要包括灰土地基不均一、充水預(yù)壓速率、特殊性黃土濕陷性、地下管線滲漏，為下一步油罐糾傾加固工作提供理論指導(dǎo)。

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

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[3]黃 斌,楊 敏,熊巨華.軟粘土層上的油罐差異沉降.建筑科學(xué)，2004，20(2)：31-35．

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[10]劉小文,常立君,耿小牧.油罐地基產(chǎn)生不均勻沉降原因分析及糾偏方法探討.建筑技術(shù)，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★：山東局青年科技基金資助項(xiàng)目

惠 冰(1986- )，男，碩士，助理工程師； 張 立(1986- )，女，碩士，助教； 王 倩(1988- )，男，碩士，助理工程師

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