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顶升法在储罐基础纠偏工程中的应用

发表时间：2020/6/12 来源：《基层建设》2020年第6期作者：吴昌库

[导读] 摘要：文章介绍了顶升法在位于复合地基的原油储罐基础的纠偏应用，从而达到原油储罐整体纠偏效果的实例。

        陕西宇阳石油科技工程有限公司陕西西安 710000
        摘要：文章介绍了顶升法在位于复合地基的原油储罐基础的纠偏应用，从而达到原油储罐整体纠偏效果的实例。通过顶升法中的坑式静压桩顶升法对储罐筏板基础进行顶升，使储罐罐壁的变形得到一定程度的调正，从而使油罐继续正常运行。通过本文工程案例分析与介绍，也可为顶升法在储罐基础纠偏的设计与施工的应用提供参考。
        关键词：顶升法；坑式静压桩储罐基础纠偏；不均匀沉降
        1.工程概况
        陕西延长石油（集团）有限责任公司管道运输公司某站1#原油储罐为外浮顶钢制原油储罐，储罐容积10000m3，直径28.66m，高度15.83m；原储罐基础采用250mm厚混凝土筏板基础，地基处理采用振冲碎石桩补强地基，碎石桩桩长5.50m，桩径0.90m，等边三角形布置，桩间距为1.50m。地基处理完成后，桩顶铺设200mm厚级配良好的砂夹石褥垫层；基础构造做法自下而上为100mm厚素砼垫层、250mm厚钢筋砼底板、700mm厚块石砌体、100mm厚沥青砂浆。该储罐1998年建设投用，使用过程中发现罐顶浮船滑梯变形，罐体倾斜，罐体发生明显变形。2015年6月经现场勘查结果发现罐周基础最高最低点差20cm左右，垂直度罐顶与罐底偏差12cm。由于使用过程中设备使用方的变更，该原油储罐施工图及相关技术文件和说明资料缺失。
        2.工程地质情况
        根据工程地质勘察报告，1#原油储罐罐区内土地基土主要由填土、黄土状粉土、黄土状粉质粘土、砾石层、红黏土和基岩组成，填土性质不均匀，厚度差异较大，黄土状粉土②及层黄土状粉质粘土③层在场地普遍分部，厚度有一定的差异，工程性质一般；砾砂④层部分地段缺失，厚度差异较大，工程性质一般；红黏土⑤层尽在部分钻孔揭露；基岩工程性质较好，但层面起伏较大，总体而言场地地基土均匀性较差。
        3.原罐体及基础检查鉴定结果
        受延长石油管道公司委托西安石油大学对1#储罐进行检测评估，评估结果如下：
        1.罐区排水坡度呈北高南低趋势，测点高差所形成的排水坡度符合排水要求；储罐基础未出现龟裂、露筋的现象，同时基础也未出现顶面局部或者全面凹陷，但是油罐部分沥青散水及砌体出现裂缝，罐壁底部出现锈蚀。
        2.储罐垂直度偏差180mm，不符合规范要求，罐体发生明显倾斜，罐体呈东北方向高、西南方向低的趋势，储罐浮船顶部基本处于水平状态，浮船面与倾斜的抗风圈平面间处在1°左右的夹角。罐体倾斜原因为储罐基础不均匀沉降所致。
        3.储罐顶部与抗风圈位置多出测点的半径偏差不符合规范要求，圆柱度不达标。
        4.根据原基础设计情况、现场勘查情况及初步测量的罐体倾斜情况综合分析，该罐罐体倾斜由基础不均匀沉降引起。
        4.储罐及基础纠偏方案选择
        目前国内外常用的储罐纠偏方法顶升调正纠偏法、掏土纠偏法、气垫船法。本案储罐的实际坐落分布情况为1#储罐与2#储罐同属于一个罐区，且距离较近，最近处仅有12.0m，施工操作场地有限，使用迫降法易对2#储罐基础造成较大影响，且1#罐体处于周围地势起伏的边坡地带，不宜采用迫降法纠偏，而气垫船法在储罐纠偏上的技术应用案例基本都在国外，国内少有采用气垫船法纠偏的案例，考虑到本工程储罐基础是筏板与块石基础结合的基础形式，笔者参考《建筑物倾斜纠偏技术规程》（以下简称纠偏规程）的建筑物倾斜方法，以抬升储罐基础的方法，对储罐进行纠偏，因此案例中最终确认了采用建筑物倾斜纠偏中常用的坑式静压桩抬升法。
        5.基础加固纠偏原理
        通过建立假象转轴，依靠该转轴利用杠杆原理，借助液压千斤顶顶升储罐基础，从而达到罐体回正的目的。周围开挖宽1.0米，深3.5米的施工作业坑，采用坑式静压桩拖换的顶升法在施工作业坑中完成罐体基础的顶升工作，以罐体基础的抬升达到对罐体及基础的纠偏扶正工作。
        6.纠偏抬升点及抬升量的确定
        1）顶升点数量的确定。顶升油罐需要分别考虑罐体自重（Ga）及基础自重（Gb）两部分之和，本案仅考虑顶升沉降一侧的罐体，及考虑罐体及基础1/3的重量即可，计算可知G=（Ga+Gb）/3≈575吨。
        案例中的顶升设备均选定采用100吨液压千斤顶，根据纠偏规程抬升点数的确定公式可知n≥k*Qk/Na=575*2/（100*0.8）=14.4，则抬升点取15个。
        2）顶升点布置。根据储罐基础下沉的情况，结合储罐基础底板构造、抬升需求及储罐纠偏原理，抬升点布置及作业坑抬升构造示意如“图1”所示。

        图1抬升点布置及作业坑抬升构造示意（图中阴影部分为抬升点）
        3）各点抬升量的确定。施工单位2016年11月20日现场测定，罐基础下沉最低点与最高点高差为0.288m，考虑储罐再次投用满载后，储罐基础存在一定的沉降回弹量，储罐基础最低点最终抬升量调整为0.338m。结合储罐及基础不均匀沉降的实际情况及各抬升点抬升量△hi=li*Sv/L的计算结果，最终确定各点抬升量如“表1”所示：
        表1各抬升点抬升量一览表

        抬升工作分级同步协调进行，单机最大太升量不应大于10mm，每级抬升后应有一段间隔时间，当顶部回倾量与本级抬升量协调后方可进行下一级抬升。抬升工作完成后，间隔对桩顶千斤顶实施拖换，拖换装置采用型钢制作而成，千斤顶承受的基础及罐体荷载通过转换装置完全转换后方可拆除千斤顶。
        7基础处理措施
        案例中采用坑式静压桩及高压泵送灌注混凝土的方式处理对罐体基础进行加固。顶升工作完毕后，采用C20细石混凝土对施工作业坑进行回填浇筑，浇筑过程即时振捣密室，回填至基础板底100mm时采用高压泵送灌注，既可修复储罐钢筋砼筏板因顶升工作可能出现的裂缝，也可消除因为储罐储罐基础底板和地基土之间的空隙，从而使储罐正常工作时罐体基础荷载直接传递至地基土，保证罐体及基础的协同工作机理。
        8纠偏效果
        2018年6月1#储罐纠偏工作完成，在储罐基础边设置4个永久沉降观测点，对储罐注水检测，储罐运行正常，纠偏效果良好，1#储罐再次投用运行，状况良好。
        结束语
        储罐及储罐基础纠偏是一项的复杂的工程，在实施过程中，需要根据实际情况不断进行对实施方案进行论证、修改。本文通过储罐基础纠偏的成功案例，阐述了顶升法在储罐及基础纠偏工程的应用，笔者认为储罐纠偏工作应以计算数据为基础，从工程实际情况出发，采取合理的实施方案并制定相应措施，希望本文可以对储罐纠偏工作有一定的启发。
        参考文献：
        [1]王武艺，黎田．油罐基础常用纠偏方法及应用.西部探矿工程，1004-5716（2006）10-0004-03．
        [2]邓彦，高书龙．举升技术在油罐基础纠偏中得应用．油气储运，1997（10）：52－53．