一、 概述
立式大型金属储罐（以下简称储罐）是国内石化工业常见的容器，其特点是自重比被储存介质轻，属于柔性结构。储罐一般是由圆形底板和周边具有承载不同高度液压力的壁板组成。从顶盖形式上可分为拱顶罐、浮顶罐、内浮顶罐。受施工技术、储存介质效率、占地以及地基条件的限制，储罐的高度和直径可在一定范围内变化。储罐的基础主要是承受罐体自重及上部传来的荷载，在储罐工艺设计和建设均正常的条件下，对罐的可靠度起到决定作用，要求具有和罐体一致或者更高的结构可靠性和安全度。
二、大型储罐基础类型及应用范围
根据储罐的容量、形式、工程地质条件、场地条件、工艺要求等因素，近年来，国内石化行业经常采用的大型储罐可以分为以下几种类型：
1．钢筋混凝土环墙式基础，又分为直下式和傍下式（外环墙式）两种。直下式，即罐壁直接落在钢筋混凝土环墙上，一般用于小于10000立方米的罐体，设置环墙的主要目的是可靠传递上部荷载，减少和协调罐壁在充水预压过程中的变形，保证罐壁安全抵达沉降位置；傍下式（外环墙式），即罐壁底部直接坐落在碎石垫层，并在碎石垫层外侧设置钢筋混凝土环墙，一般用于10000立方米及以上的大型罐体，外环墙的作用主要是约束地基基础材料的变形（类似木桶的“套箍”效应），防止罐壁底部碎石垫层和中间的复合地基基础（沥青砂层，粗砂层和其他材料层）滑动流失。环墙式基础中间铺设复合地基，基础垫层依次为回填土、碎石（粗砂）、沥青砂层。（见图1）
图1 钢筋混泥土环墙式基础
2．碎石环墙式基础，即罐壁底部直接坐落在碎石垫层上，主要应用于硬土地基和抗震设防较低的场地。碎石垫层直接承担罐壁竖向压力的部分（碎石环墙部分），竖向抗力刚度系数一般为2Mpa/cm3，其他区域为1Mpa/cm3。它的表面平整度和抗弯刚度不如钢筋混凝土环墙，但其结构本身不是那么刚硬，调节和传递上方大罐荷载效应的能力要强于钢筋混凝土环墙基础。另外，该结构与钢筋混凝土环墙基础一样，对土方压实水平和机具的要求较高，现场要求有精度高的试验仪器检测各项施工指标。环墙式基础中间铺设复合地基基础垫层，依次为回填土、碎石（粗砂）、复合土工材料层、沥青砂层。（见图2）
图2 碎石环墙式基础
钢筋混凝土环墙式基础和碎石环墙式基础可以统称为“环基”，主要目的是使上部结构（储罐罐壁）在充液过程中安全抵达沉降稳定位置，防止在下沉过程中出现大的罐壁变形。目前建设的大型储罐基础一般均有很大的沉降量，因此，在设计基础时要将罐底部标高做预抬高。预抬高的数值根据工艺对标高的设计要求及基础的计算沉降量大小而定。另外，设置环基可以大量节省场地预抬高所需要的土方量，使环基外侧不必填土石方，减轻了罐区的外加荷载，在沿海低洼地区土方来源紧缺的情况下更能体现其技术的经济合理性。如果罐壁在下沉过程中出现较大的倾斜或有差异沉降需要调整时，环基可作为刚性垫块，用来安置千斤顶，调整储罐的倾斜角度。
除了上述几种储罐基础形式外，在软弱地基上建造储罐时，也采用钢筋混凝土承台的桩基。由于储罐直径较大，要满足刚性基础的要求，承台往往较厚，因此在国外常用1.2米厚的碎石代替钢筋混凝土承台。碎石层能起到壳的作用，将荷载均匀地传递到桩基础上。但是，目前设计碎石承台还是凭经验进行，需要进一步研究。
到目前为止，一般储罐基础设计仍沿用美国API工程设计标准所推荐的基础形式，即环墙基础。已往的工程经验表明，这种形式的基础耗材较多，造价也较高，很有改进的必要。随着储罐基础建造向大型化发展，在软弱地基上建造大型基础时，如采用刚性基础，则需要相当多的材料和费用；如采用柔性基础（外环墙基础），对于储罐这种构筑物允许产生不损坏储罐的沉降，尤其是在地震区和沉降量较大的软土地区宜采用外环墙基础。
导航