石油化工钢储罐基础工程事故分析与处理.pdfVIP

维普资讯 l0 地 基 处 理 第 l7卷2期 石油化工钢储罐基础工程事故分析与处理 贾庆山 (上海高桥区石油化工设计院 上海 210000) [摘要 】本文主要介绍国内外一些油罐基础工程典型事故，从过去的工程破坏实例中进行分析研究， 找出可能导致破坏的原因，提出防止油罐基础破坏的措施或方法。 [关键词 】钢储罐基础；事故分析 进入本世纪以前，储罐事故一直屡见不鲜。 50年代中期，油罐的最大容量为3．2万m3。从那时起，尤其是最近几年来，储罐的尺 寸有了大幅度的提高。容量为9．6万m3的储罐 目前已十分普遍。而且许多正在建造的罐的 容量将在l3万m3到16万m3范围内。 在世界各地石油储罐经常建在沿海地带以及经过处理的地基上；近年来，储罐地基发 生破坏情况 日趋减少，这主要是由于建造方法不断更新，如通过充水试验，对地基进行预 压提高其承载力等。尽管如此，考虑到这种大型储罐，恶性事故的潜在后果仍有必要研究 一 些办法，制定一些条文，以避免储油罐过大沉降与破坏。 从以往油罐工程事故的经验来看，可以归纳为下列四种类型： 1)油罐罐壁的脆化断裂事故； 2)油罐基础与其底板同时发生事故； ． 3)油罐过大倾斜产生的事故； 4)罐体扭曲造成事故。 油罐罐壁的脆化断裂事故 建造在软弱土或水力冲填土上的油罐通常会产生较大的沉降，在罐中心与罐壁之间差 异沉降也较大，为了分析油罐在移动过程中的状态，1973年在英国有一座浮顶油罐，直径 ·收稿 日期 ：2006年 1月 本论文为国家行业标准 ‘《石油化工钢储罐地基处理技术规范》、《石油化工钢储罐地基基础设计规 范》和 《石油化工特种构筑物设计软件 (SCAD)钢油罐基础 (STCAD)》的专题报告。 维普资讯 2006年6月 地 基 处 理 79m，高20m，在将它从Southampton漂浮到另一个新的罐位过程中，并未发现罐底发生任 何破坏，从计算中估计罐底中心向上拱度约3m，1974年绿林有一些油罐，在充水试验过程 中，沉降记录表明直径24．4m的油罐可承受1．8m的变形；这说明油罐底板的一般柔度。对 于有内部支柱的锥顶油罐，由于罐底的扭曲，可能导致罐顶的弯折，但没有内柱的浮顶罐 及锥顶罐，由于罐壁能向内牵拉，可承受较大的差异变形。 1974年在伦敦以东30公里处的软土地基上建造35座固定顶盖油罐，直径14．6m和24．4m 两种，高度均为12．8m。这其中有两座油罐由于不均匀沉降，造成油罐底板在中点与边缘 的中间破坏。破坏的两个罐在泰晤士河口北边的一个罐区，一个直径14．6m，另一个24．4m， 土层纵剖面表明其下有13m厚淤泥质软粘土，下有3．5m厚的在白垩纪上的砂砾层持力层。 破坏是在油罐充水一个月后，罐体的过大沉陷使罐壁连接处开裂，罐内壁与罐顶产生一种 从外向内挤压性的破损。 研究结果表明，差异沉降超过直径的2％，可能产生永久性破坏。因此建造油罐底板时， 最好采用花瓣式钢板，用径向及辐射向平头焊焊接。这种情况与1974年Suliivan及Nowcki 的研究结果一致，他们建议，如采用单面贴角焊缝罐壁，与中心安全扭曲角应限制在1／45 以内。 在埃索公司的经营范围内，因脆化断裂而发生的首次重大储罐事故是1952年在英国费 利，两座储罐被完全毁坏，当时储罐正在第一次充水。 在过去几年里，欧洲有三座新建大型油罐的部分基础和罐底发生了事故。一座罐装有 原油，其余两座是在罐内充水时毁坏的，本想在罐内充水后，将其作为超重负载来压实罐 底下的土壤和基础。 充水后罐底的部分基础沿罐壁周边被冲毁约20．5m宽5．5m深。除了油罐损坏外，一大 段的防火堤也被冲毁。尽管罐壁实际上没有受到影响，但是环形板严重变形，必须更换。 当j座罐事故发生后可以明显地观察到许多相似之处，这非常有助于破坏机理的确 定，这种机理对每种情况来说基本上是一样的。 这就是所有三座罐都显不出横贯整个罐底的巨大不均匀沉陷，第三座罐被冲毁部分附 近的径向沉陷，在离罐壁一侧前2m内的沉降约为l5cm。为了比较，在