大型原油储罐设计中主要安全问题及对策 大型储罐有节省钢材、占地少、投资省、便于操作、管理等优点。随着国民经济的飞速发展，我国油品储罐越来越趋向大型化。国内第一座10万立方米大型钢制原油外浮顶储罐于1985 年从日本引进。发达国家建造、使用大型储罐已有近30 年历史，而我国尚处于起步阶段。影响大型储罐安全运营的因素很多,一旦发生事故,就可能引发重大事故，损失将十分惨重。因此，迫切需要及时总结经验，提出改进措施。笔者对其中的主要安全问题进 行分析,并提出对策，为工程设计提供参考。 1 大型原油储罐工程危险性分析 1.1 原油危险性分析 原油为甲B 类易燃液体，具有易燃性;爆炸极限范围较窄，但数值较低，具有一定的爆炸危险性，同时原油的易沸溢性，应在救火工作时引起特别重视。 1.2 火灾爆炸事故原因分析 原油的特性决定了火灾爆炸危险性是大型原油储罐最主要也是最重要的危险因素。发生着火事故的三个必要条件为:着火源、可燃物和空气。 着火源的问题主要是通过加强管理来解决，可燃物泄漏问题则必须在储罐设计过程中加以预防和控制。 泄漏的原油暴露在空气中，即构成可燃物。原油泄漏，在储运中发生较为频繁，主要有冒罐跑油，脱水跑油，设备、管线、阀件损坏跑油，以及密封不良造成油气挥发，另外还存在着罐底开焊破裂、浮盘沉底等特大型泄漏事故的可能性。 腐蚀是发生泄漏的重要因素之一。国内外曾发生多起因油罐底部腐蚀造成的漏油事故。对原油储罐内腐蚀情况初步调查的结果表明，罐底腐蚀情况严重，大多为溃疡状的坑点腐蚀,主要发生在焊接热影响区、凹陷 及变形处，罐顶腐蚀次之，为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀，罐壁腐蚀较轻，为均匀点蚀，主要发生在油水界面，油与空气界面处。相对而言，储罐底部的外腐蚀更为严重，主要发生在边缘板与环梁基础接触的一面。 浮盘沉底事故是浮顶油罐生产作业时非常忌讳的严重恶性设备事故之一。该类事故的发生，一方面反映了设计、施工、管理等方面的严重缺陷，另一方面又将造成大量原油泄漏，严重影响生产、污染环境并构成火灾隐患。 2 大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策 2.1 储罐地基和基础 储罐工程地基勘察和罐基础设计是确保大型储罐安全运营最根本的保证。根据石化行业标准规定，必须在工程选址过程中进行工程地质勘察，针对一般地基、软土地基、山区地基和特殊土地基，分别探明情况，提出相应的地基处理方法，同时还应作场地和地基的地震效应评价，避免建在软硬不一的地基上或活动性地质断裂带的影响范围内。 常见的罐基础形式有环墙（梁）式、外环墙（梁）式和护坡式。应根据地质条件进行选型。罐基础必须具 有足够的整体稳定性、均匀性和足够的平面抗弯刚度，罐壁正下方基础构造的刚度应予加强，支持底板的基床应富于柔性以吸收焊接变形，宜设防水隔油层和漏油信号管，地下水位与基础顶面之间的距离不得小于毛细水所能达到的高度（一般为 2m ）。
浙江建筑,第26卷,第5期,2009年5月Zhejiang Constructi on,Vol .26,No .5,May .2009 收稿日期:2008-12-03 作者简介:陈长林(1975—),男,安徽合肥人,工程师,从事建筑结构设计工作。 变刚度调平在大型储罐基础设计中的应用 Appli cati on of Sti ffness Var i a ti on Leveli n g i n Huge Storage Tank Desi gn 陈长林1 ,樊诗兰 2 CHEN Chang 2lin,FAN Shi 2lan (1.温州市工业设计院,浙江温州325003;2.温州市长城建设监理有限公司,浙江温州325003) 摘 要:建造在软土地基上的大型储罐基础,由于地基土的压缩变形会产生各种沉降变形,其中罐周不均匀沉降即沉降差对其影响最为不利。通过变刚度调平设计,可以大大降低储罐基础的不均匀沉降,工程实践证明这种方法是切实可行的。 关键词:变刚度调平设计;沉降差;大型储罐基础 中图分类号:T U473.1+3 文献标识码:B 文章编号:1008-3707(2009)05-0030-02 目前,钢储罐的容量不断增大,有的储罐直径甚至接近100m 。储罐大型化后,其基础荷载大,覆盖面积也较大,在储罐建设中经常会遇到不良土质、不均匀土层、沟壑暗滨等非理想土层作为储罐的地基。而建在这种软土地基上大型储罐不可避免地会产生各种沉降变形。储罐的主要沉降有:整体均匀沉降、整体平面倾斜沉降、罐周不均匀沉降、罐周局部沉降以及底板的碟形沉降和局部沉降,其中罐周不均匀沉降即沉降差对结构的影响最为不利 [1] 。从而需 要对之进行处理,但是地基处理是否得当直接关系到工程的质量、进度和经济,因此合理地选择处理方法是非常必要的。 几种常见的地基处理方法[2-3] : (1)加载预压:在储罐安装就位后,利用储罐内进水试漏的同时对地基进行预压; (2)水泥搅拌:分湿法和干法两种,它利用深层搅拌机将水泥浆与地基土在原位拌和,形成柱状水泥体,可提高承载力,减小沉降量; (3)CFG 桩:在碎石桩中掺和石屑、粉煤灰的低标号桩,它同褥垫层一起组成复合地基; (4)强夯置换:采用高能量夯锤,原理是置换与挤淤; (5)桩基础:该方法安全性高,适合于各类罐基础。 1 变刚度调平设计的基本原理 按传统基础的概念设计采用均匀布桩(相同桩 距、相同桩长)基础,初始竖向支承刚度是均匀分布的。设置于其上的刚度有限的基础(承台)受均布荷载作用时,由于土与土、桩与桩、土与桩的相互作用导致地基或桩群的竖向支承刚度分布发生内弱外强变化,会导致罐基础出现内大外小的蝶形沉降和内小外大的马鞍形反力分布。而这种变形与反力分布模式必然导致底板整体弯矩、冲切力和剪力增大,引发上部结构的过大次应力,降低使用寿命。为此本文提出了按照变刚度调平的原理进行大型储罐基础设计。 《建筑桩基技术规范(JGJ 9422008)》[4] 提出:“变刚度调平设计是考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应,通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布,以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法”。变刚度调平设计突破传统设计理念,是一种新的概念设计方法,旨在减小差异变形、降低承台内力和上部结构次内力,以节约资源,提高建筑物使用寿命,确保正常使用功能。其基本思路是通过调整地基和基桩的刚度分
大型储罐的基础设计及构造研究丁园 发表时间：2019-12-09T09:57:41.753Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：丁园 [导读] 摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。 中国纺织科学研究院有限公司上海聚友化工有限公司北京 100025 摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。与此同时，这种类型的储罐在实际应用过程中，其整体刚度比较低，同时具有一定柔性特征。储罐基础产生的不均匀沉降要求较高，如果基础有较大的不均匀沉降，就会直接影响到储罐的正常使用。本文对大型储罐的基础设计及构造进行研究。 关键词：大型储罐；基础设计；构造 1 大型储罐的基础设计形式 1.1 护坡式基础 当天然地基承载力特征值大于或等于基底平均压力、地基变形满足规范要求的允许值且场地不收限制时，可采用护坡式基础。护坡式基础是在储罐底面四周用素土或碎石沿着基础砌成护坡。其优点是工程投资少、施工方便；缺点是对调整地基不均匀沉降作用小效果差，且占地面积大。如果基础大量沉降后，周围护坡破裂，罐底各层填料往往在大于后流失，造成基底局部掏空，所以在这种背景下，护坡式基础在设计已经不常见。 1.2 外环墙式基础 外环墙式基础是将钢筋混凝土环墙离开储罐外壁一定距离，罐体坐落在由砂石土构成的基础上。其优点是受力状态较好，具有一定的稳定性，较环墙式基础省钢筋和水泥；缺点是调整不均匀沉降的能力较差，当罐壁下节点处的下沉量低于外环墙顶时易造成两者之间的凹陷。一般用于车间内部生产原料储罐，容积控制在1000m3以内。 1.3 环墙式基础 环墙式基础在设计中使用较多，系将储罐壁板直接安装在钢筋混凝土环墙上，大部分用与软和中软场地的浮顶罐及内浮顶罐。环墙式基础在实际应用过程中，其最明显的优点之一就是在平面抗弯的刚度程度上比较大，这样有利于调整不均匀沉降问题，减少罐壁的变形。罐体自身的荷载在某种程度上可以给地基传递相对较均匀的压力。与此同时，使用时可以调整中心和边缘的沉降，防止环墙内砂垫层或土的侧向变形或流散，整体的稳定性较好，抗震效果较理想，有利于为施工提供便利操作方式。减少罐底潮气对罐底板的腐蚀，并且有利于事故的处理。但是环墙基础在实际应用过程中，还存在一定的缺点。最明显的缺点问题之一就是环墙的竖向抗力刚度比环墙内填料相差较大，受力状态不均匀，导致罐壁和罐底的受力效果受到影响，达不到最理想的状态。除此之外，钢筋及水泥等材料消耗较大，在其中所需要投入的成本也比较高。 1.4 钢筋混凝土桩筏基础 在地基土相对比较软弱，地基处理有困难或不做处理时，宜采用钢筋混凝土桩筏基础，一般是由底部桩基、钢筋混凝土承台板及环墙组合而成的基础形式。桩筏基础承载力相对比较高，整体性也比较良好，具有非常良好的抵抗地基不均匀沉降的优势特征。由于储罐的直径比较大，承台要满足刚性基础的要求的情况下设计的较厚，桩基数量也较多，故其最大的缺点就是对钢筋及水泥等材料的整体消耗比较大，投资规模较大。 2 储罐基础地基处理方法 在不良土质或特殊地基上建造大型储罐时，如果对原有地基不做任何处理，则储罐的安全会经常出现各种问题。这时，必须采取措施改善地基土的力学性能，提高土的抗剪强度，改善土的压缩性能，改善饱和土的渗透性，改善砂土的动力特性等，使其在上部结构荷载作用下不发生破坏或出现过大的变形，保证储罐的正常使用。常用的地基处理方法有换填垫层法、充水预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、绘图挤密桩法、钢筋混凝土桩复核地基法等。储罐地基处理方法的选定应根据储罐对地基的要求，结合地质勘查报告选定几种地基处理方案。对初步选出的方案分别从加固原理、适用范围、处理效果、工程进度、材料来源、设备条件、工程费用等进行反复综合研究对比，选择最合适的地基处理方法。方案确定后，还应根据现有条件进行相应的现场实验及施工，以检验设计参数和处理效果。当岩土工程条件较为复杂时，可由两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法将会达到较好的地基处理效果。 3 储罐基础的构造及材料要求 3.1 沥青砂绝缘层 储罐基础顶面应设置沥青砂绝缘层。利用沥青砂绝缘层的根本目的就是为了实现对罐底腐蚀问题的提前预防和有效阻止。与此同时，通过这种基础设计模式在其中科学合理的利用，还可以使其下面的砂石土填料层稳固，尽可能减少透水性，避免出现严重的渗漏现象，避免罐底遭受到严重的腐蚀。除此之外，利用沥青砂绝缘层，有利于对罐底进行方便快捷的铺设和施工操作。沥青砂绝缘层所用的沥青材料，主要是根据储罐内储存介质的温度，按沥青的软化点来选用。当储罐内介质温度低于80℃时，宜采用60号甲、乙道路石油沥青，也可采用30号甲、乙建筑石油沥青；当储罐内介质温度等于或高于80℃时，宜采用30号甲、乙建筑石油沥青。沥青砂绝缘层的配合比一般为（质量比）7：：9，即沥青7：中砂93（并掺一部分滑石粉），砂石在其中的整个含泥量不能够超过5%。当储罐内储存介质最高温度高于90℃时，罐基础表面应采取隔热措施。在施工中要注意的一点就是，在针对沥青或者是砂石进行搅拌的时候，应当尽可能将砂石进行加热处理，一般需要加热到100~150℃左右。另外，石油沥青也需要进行加热操作，一般需要加热到160℃~180℃，如果是在冬天的时候，加热温度还需要更高一些。在这一温度的基础上，需要立即将砂石和石油沥青进行拌合，保证拌合的均匀性，紧接着可以对其进行浇筑，提高使用率。 3.2 中粗砂垫层 沥青砂绝缘层下面应设置中粗砂垫层，砂垫层宜采用质地坚硬的中、粗砂，亦可采用最大粒径不超过20mm的砂石混合物，不宜采用细砂，不得采用粉砂和冰结砂。砂中不得含植物残体、垃圾等杂质，应级配良好。砂垫层的作用，主要是使压力分布均匀，调整和减少地基的不均匀沉降；当厚度不小于300mm时，可防止地下毛细管水的渗入，当底板开裂时，可作为漏油显示信号的通道。对于有的储罐基础因
大型储罐的基础设计及构造研究 摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用 钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。与此同时，这种类型的储罐在实际应用过程中，其整体刚度比较低，同时具有一 定柔性特征。储罐基础产生的不均匀沉降要求较高，如果基础有较大的不均匀沉降，就会直接影响到储罐的正常使用。本文对大型储罐的基础设计及构造进行研究。 关键词：大型储罐；基础设计；构造 1 大型储罐的基础设计形式 1.1 护坡式基础 当天然地基承载力特征值大于或等于基底平均压力、地基变形满足规范要求 的允许值且场地不收限制时，可采用护坡式基础。护坡式基础是在储罐底面四周 用素土或碎石沿着基础砌成护坡。其优点是工程投资少、施工方便；缺点是对调 整地基不均匀沉降作用小效果差，且占地面积大。如果基础大量沉降后，周围护 坡破裂，罐底各层填料往往在大于后流失，造成基底局部掏空，所以在这种背景下，护坡式基础在设计已经不常见。 1.2 外环墙式基础 外环墙式基础是将钢筋混凝土环墙离开储罐外壁一定距离，罐体坐落在由砂 石土构成的基础上。其优点是受力状态较好，具有一定的稳定性，较环墙式基础 省钢筋和水泥；缺点是调整不均匀沉降的能力较差，当罐壁下节点处的下沉量低 于外环墙顶时易造成两者之间的凹陷。一般用于车间内部生产原料储罐，容积控 制在1000m3以内。 1.3 环墙式基础 环墙式基础在设计中使用较多，系将储罐壁板直接安装在钢筋混凝土环墙上，大部分用与软和中软场地的浮顶罐及内浮顶罐。环墙式基础在实际应用过程中， 其最明显的优点之一就是在平面抗弯的刚度程度上比较大，这样有利于调整不均 匀沉降问题，减少罐壁的变形。罐体自身的荷载在某种程度上可以给地基传递相 对较均匀的压力。与此同时，使用时可以调整中心和边缘的沉降，防止环墙内砂 垫层或土的侧向变形或流散，整体的稳定性较好，抗震效果较理想，有利于为施 工提供便利操作方式。减少罐底潮气对罐底板的腐蚀，并且有利于事故的处理。 但是环墙基础在实际应用过程中，还存在一定的缺点。最明显的缺点问题之一就 是环墙的竖向抗力刚度比环墙内填料相差较大，受力状态不均匀，导致罐壁和罐 底的受力效果受到影响，达不到最理想的状态。除此之外，钢筋及水泥等材料消 耗较大，在其中所需要投入的成本也比较高。 1.4 钢筋混凝土桩筏基础 在地基土相对比较软弱，地基处理有困难或不做处理时，宜采用钢筋混凝土 桩筏基础，一般是由底部桩基、钢筋混凝土承台板及环墙组合而成的基础形式。 桩筏基础承载力相对比较高，整体性也比较良好，具有非常良好的抵抗地基不均 匀沉降的优势特征。由于储罐的直径比较大，承台要满足刚性基础的要求的情况 下设计的较厚，桩基数量也较多，故其最大的缺点就是对钢筋及水泥等材料的整 体消耗比较大，投资规模较大。 2 储罐基础地基处理方法 在不良土质或特殊地基上建造大型储罐时，如果对原有地基不做任何处理，
5000立方储油罐基础的设计 【摘要】本文以春风油田二号联合站建设工程5000立方储油罐（拱顶罐）基础设计为例，介绍了钢储罐环墙式基础的设计步骤；提出了当钢储油罐设计温度大于90℃时，应采取的隔热措施；并进行了罐基础地基承载力及沉降计算。 【关键词】钢储罐基础；环墙式基础；隔热措施；沉降计算 1、引言 随着世界石油工业的迅速增长和能源需求的不断增加，原油和成品油的储备受到了各国的普遍关注，对各类油库储备能力的要求也越来越高，因而使各类储罐的数量剧增，对储油罐基础的安全设计有了更高要求。本文以春风油田二号联合站建设工程5000立方储油罐（拱顶罐）基础设计为例，简单介绍了钢储罐环墙式基础的设计步骤。 2、钢储罐基础设计 2.1储油罐参数 油罐为5000m3拱顶罐，罐壁径23.64m，罐底直径23.8m，高度12.518m，罐体自重（不含罐底板）1700kN，罐底板自重300kN，保温重230kN，运行重量50250kN。罐
的设计温度为95℃，操作温度为93℃。 2.2、地质条件 表1 各土层一览表 地层编号岩土名称土层 厚度 （m）压缩模 量Es （MPa）摩擦角 （°）黏聚力 （kPa）桩的极限侧阻力标准值qsik（kPa）桩的极限端阻力标准值qpk（kPa）地基承载力特征值 （kPa） ①粉质黏土0.5～3.4 13.47 20.9 19.1 40 300 140 ①1 粉土0.7～2.6 17.5 22.3 19.1 53 400 140 ②粉砂 1.2～5.6 8 25 0 46 400 140 ③粉质黏土最大揭露厚度24.50m 13.02 22 18.5 53 400 140 ③1 粉砂0.7～7.0 8 25 0 35 600 160 ③2 粉砂 1.2～7.9 10 27 0 50 750 160 ③3 粉砂0.5～5.6 10 27 0 50 900 180 ③4 粉砂 1.5～1.8 14 30 0 64 1100 180 场地土对混凝土结构具有中腐蚀性，对钢筋混凝土结构
大型浮顶储罐安全设计、施工、管理暂行规定 1、总则 1.1 目的 为保障大型浮顶储罐(以下简称大型储罐)的运行安全，防止火灾事故发生，特制定本规定。 1.2 适用范围 本规定适用于中国石化集团公司所属企业新建的单罐储量大于等于50000m3的大型储罐。其它现有大型储罐，除涉及土地使用和密封结构改变的内容外，原则上应按本规定要求进行整改。 大型储罐安全设计、施工及管理除执行本规定外，还应执行现行国家和行业相关标准规范，以及中国石化集团公司相关技术和安全监督管理规定。 2 平面布置 2.1 库址选择 在进行大型储罐的选址时应对当地雷电情况调查，应尽量避免布置在雷电多发区域。 2.2 防火堤 2.2.1大型储罐的防火堤宜采用土堤。 2.2.2在防火堤的不同方位上应设置人行台阶或坡道，同一方位上两相邻人行台阶或坡道之间距离不宜大于60m；隔堤应设置人行台阶。
2.2.3 防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的 容积；当大型储罐组不能满足此要求时，应设置事故存液池储存剩余部分，但罐组防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐容积的一半。 2.2.4 隔堤内有效容积不应小于隔堤内1个最大储罐容积的10%。 2.3 安全间距 2.3.1 大型储罐的安全间距不应小于相邻较大罐直径的0.4倍。 2.3.2 单罐容积大于或等于100000m3的大型储罐罐组宜采用四罐一组布置。 2.3.3 大型储罐罐组应设宽度不小于6米的环形消防道路，且转弯半径不小于12米。 2.3.4每个储罐的中心至两条不同方向消防车道的距离均不应大于120 m；当不能满足此要求时，任何储罐的中心与最近的消防车道之间的距离，不应大于80m，且最近消防车道的路面宽度不应小于9 m。 3、防雷防静电 3.1 防雷 3.1.1大型储罐应做防雷接地。 3.1.2罐体基础自然接地体应与罐区接地装置相连，连接点不少于两处。 3.1.3大型储罐接地体应采用耐腐蚀且导电性能优良的材料.
GB50XXX 《钢制储罐基础设计规范》 中华人民共和国国家标准 P GB 5000××-2008钢制储罐基础设计规范 Code for design of steel tanks foundation (征求意见稿) 2008-××-××公布2008-××-××实施 中华人民共和国建设部 联合公布国家质量监督检验检疫总局
前言 本规范是按照建设部建标[2006]136号文的要求，由中国石化工程建设公司会同有关单位编制而成。 本规范在编制过程中, 总结了多年来在钢制储罐地基与基础设计和施工方面的体会，依据近年来针对大型钢制储罐基础结构的试验研究所取的研究数据和对原型结构开展的有限元分析运算结果，参考了国家和其他行业有关标准规范的内容，广泛征求了有关勘查、设计、施工和使用单位的意见，并在考虑我国的经济条件的基础上，经反复讨论、修改和充实，最后经审查定稿。 本规范共分7章和2个附录，要紧内容包括： 1、总则、术语和差不多规定； 2、储罐基础环墙运算； 3、地基承载力及稳固性运算； 4、储罐基础地基变形运算； 5、储罐基础构造与材料； 本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。 本规范由建设部负责治理和对强制性条文的讲明，中国石油化工集团公司负责日常治理，中国石化工程建设公司负责具体技术内容的讲明。在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结体会，并请将意见和有关资料寄交北京市朝阳区安慧北里安园21号，中国石化工程建设公司国家标准《钢制储罐基础设计规范》治理组（邮政编码：100101）。 主编单位：中国石化工程建设公司 参编单位: 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 中国石油大庆石化工程有限公司
大型储罐基础设计方法研究 摘要：结合南三油库顺序输送俄罗斯原油改造工程中的非锚固浮顶罐的工程实例，利用有限元软件ansys分别建立了基础形式为正锥工况和倒锥工况的有限元模型，通过静力分析得到两种工况下储罐的变形和应力分布情况，为储罐的基础设计提供参考。abstract： the non-anchor floating roof tanks of south three sequential transport russian crude oil depot renovation project is studied. finite element models of tanks in the form of front taper foundation and back taper foundation are established by ansys. the deformation and stress distribution condition of tanks are obtained by static analysis. it provides a reference for the design of tank. 关键词：储罐；基础；正锥工况；倒锥工况 key words： storage tank；basis；front taper condition；back taper condition 中图分类号：te972 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）21-0048-02 0 引言 储罐基础设计关键在于合理选择基础形式及地基处理方法。基础顶面向上凸起，中间高，四周低，底板呈正锥形（本文简称正锥工况），这种基础泄露储液可以依靠重力流到环墙边从泄露孔流出 [1-2]。环保型基础，基础顶面为凹形，中间低、四周高，底板呈