辽河油田金宇公司燃料油厂
油罐纠倾扶正及地基加固处理技术研究

范强 唐好 吴建军

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摘要：本文以辽河油田金宇公司燃料油厂2#储油罐纠倾扶正工程为例，对圆柱形构筑物的纠倾及防复倾技术进行研究，阐述了此工程的设计思路及施工技术方法，提出了卸载—射水取土—加载的迫降纠倾方法，并介绍了防复倾的技术措施。
关键词：纠倾扶正、迫降、防复倾。

一、工程概况

辽河油田金宇公司燃料油厂位于盘锦市辽河油田曙光采油厂南约1.5Km处，该厂内共有三座储油罐，油罐罐体为圆柱形，罐体直径为15.93m，高11.5m，容积近2300m3，油罐体采用8mm厚钢板焊接而成，罐体座于53mm厚沥青砂垫层上，由于场地填土厚薄不均，三座储油罐均有不同程度的倾斜，经有关部门检测，2#储油罐的沉降最大，倾斜量为92mm,主倾方向北西24度。

二、场地工程地质条件

该场地原为低洼地，经人工回填整平。对油罐地基采用置换法处理，场地地层自上而下依次为：

1、中砂层，厚度2650mm，中间夹一层厚100mm的沥青砂垫层，该中砂垫层经水撼处理。该垫层地面以上部分呈圆台形，圆台直径18m，高度约800mm。

2、粉质粘土，灰褐色，饱和软塑，地基承载力标准值为80KPa.，场地地下水埋深约300mm。

三、构筑物结构

油罐体直径为15.93m，高11.5m，罐体采用钢板单面搭接焊接而成，罐底钢板厚度6mm，侧壁钢板厚度9mm。罐体西部距地面400mm处有输油管道四根，管道直径325mm，另有2根供暖蒸汽管道，管道距罐约2m处有软连接。罐内为蒸汽管道及支架等。

四、纠倾方案的选择及确定

根据倾斜测量报告，罐体向西北方向倾斜，目视可见西北方向处罐体压入散水坡，管道受压弯曲变形。考虑经济因素及油罐体自身因素即油罐一直处于使用中，且罐体材料强度有限，故罐体吊移重新处理地基、顶升纠偏等方法不适合，研究决定采用迫降——高压射水取土法进行纠倾。

该方法使用高压射水枪在油罐反倾向侧地基土中水平均匀射孔，利用高压水流破坏土体结构，同时使孔洞内土体随水排出。在罐体自重作用下，孔洞之间的土体压应力增大，造成孔洞周围土体挤密、缩径、坍塌，从而使其反倾向侧下沉，整体回倾，直到其倾斜状况满足设计及规范要求。

本工程采用迫降法施工，人员可直接在罐外侧进行施工，施工简便且易操作控制。

五、纠倾设计

本工程设计图如下：

设计步骤及参数如下：

1、罐体回倾转动轴的确定

回倾转动轴的方向一般为构筑物主倾方向的法线方向，其位置处于构筑物重心至构筑物反倾向侧外缘之间，其具体位置依据构筑物的基础型式、地基土性质及结构情况而定。

本工程回倾转动轴确定为距构筑物倾斜侧外边缘4m处。

2、高压射水孔长度及方向的确定

高压射水孔长度原则上以不超过转动轴为宜，在转动轴较靠近构筑物重心时，射水孔长度一般可超过转动轴，其具体长度常根据构筑物结构强度、取土量及经验等确定。

本工程确定射水孔长度为12m,加密孔长度为8m。射水孔方向为平行及于垂直主倾方向，平面上呈网格状分布。

3、高压射水取土纠倾法施工取土量的计算

高压射水取土量的确定直接关系高压射水纠倾效果，是确定射水孔间距、射水次数的重要依据。其计算过程如下：

（1）基础倾角α＝arctgL/H

L ：为构筑物倾斜量

H ：构筑物垂直高度

（2）取土量V＝

S：构筑物基础底面积

D：主倾方向上的基础长度（或直径）

4、高压射水孔间距的确定：

Dk=

Sk :射水孔截面积

Lk：射水孔长度

N ：射水成孔次数

由于本工程为一次完成取土法纠倾，对于射水成孔次数不予考虑，因此射水孔截面积的计算主要与射水取土孔最终孔径有关，而最终成孔孔径取决于构筑物基础及结构允许变形能力，还要考虑地基土性质、相邻孔的成孔影响等因素。

本工程射水孔间距确定为0.5m。

六、纠倾施工及防复倾加固措施

1、纠倾施工

由于连接罐体的输油管道及罐体已产生明显的受压及受拉变形，若在储油状态下直接进行高压射水取土纠倾施工，可能会出现因回倾速度过快及沉降速率不均，造成输油管与罐体连接处焊口或罐侧壁与底板处焊口开裂，引起燃油泄漏后果。经论证决定采用卸载—高压射水取土—加载的施工方法。施工步骤如下：

（1）首先，利用该厂将油罐内储油排空的时机进行高压射水取土，直至达到计算回倾所需取土量。

（2）采取预防性基础加固措施，避免过倾现象发生。

（3）逐步加载，即分次向罐内注油。

（4）跟踪沉降倾斜监测，在每次注油加载后都进行跟踪沉降倾斜监测。

（5）每次注油加载后，回倾速度减慢至一定程度或稳定后再进行下次注油。

（6）重复（3）（4）（5）步，直至整个油罐内注满燃料油。

（7）最后根据注满油后油罐的倾斜状况，在局部增加射水孔数或加强射水取土力度，使油罐回倾至设计要求。

本工程高压射水取土纠倾施工工艺的关键是必须使罐下地基土的取出量准确，取土力度均匀。因此在对每个孔的方向和射水时间掌握上要严格要求。

2、沉降及倾斜监测

全部纠倾过程中，射水孔间距、射水孔长度、射水取土量，是构筑物回倾的技术措施；对构筑物沉降及倾斜的监测是指导纠倾施工的依据。由于地基土在不同部位性质存在差异、射水孔成孔不同位置孔径差异等原因，使构筑物各部位回倾速率不同或造成基础应力集中情况，进而能造成构筑物结构损害。而消除这些差异的方法就是依据沉降、倾斜监测信息来调整纠倾施工的相关技术参数。

本工程倾斜测量方法为以A、B两点设站，分别观测油罐切线方向上下两点，计算出各自的倾斜量，经矢量计算求出最大倾斜量及倾斜方向。如下表：

最大倾斜量计算表

单位：cm

3、纠倾设计调整

根据倾斜观测结果，该构筑物加载完成后，主倾方向由北西转向北东，参考沉降观测，可确定西南部沉降回倾阻力较大。经分析阻力来源有两个方面：

（1）该油罐此方向处底部有输油管道连接，管道对罐体的拉力影响了罐体在该方向上的回倾。

（2）由于管道处作业空间狭小，在该处布设的射水孔孔数少于其它部位，使该位置上射水取土力度较小，从而使罐体在该方向上的回倾量较小及主倾方向改变。

因此，决定增大油罐西部—西南部射水取土力度。由于罐下油浸沥青受热融化坍塌，造成射水孔位置堵塞，且沥青砂不能随着水流排出，因此，采取在原射水孔下800mm处增设第二排射水孔的方案，该方案实施后，罐体按预想方向回倾，证实该方法切实有效。

根据倾斜测量监测结果，罐体最终倾斜量为1.0cm,倾斜率0.87‰,满足相关规范及设计要求。

4、防复倾加固

根据场地勘察资料，该构筑物倾斜的主要原因是西北侧回填土较厚且地基土侧向挤出原因造成。针对这种情况，该防复倾的重点是增大两侧地基土的承载力，防止地基土侧向挤出并提高土的密实度。经研究，采用防复倾方案如下：

（1）对油罐西北—东侧地基进行静压注浆加固处理，参数如下：

注浆孔布设间距1.0m，孔深3.0m；

套管长度1.5m，套管下部500mm长度做成花眼，网眼规格φ15mm@60mm；

注浆浆材采用纯水泥浆，配合比（重量比）为：水∶水泥=1∶1，注浆压力1.0MPa。

（2）在罐周侧壁下进行砖梁托换加固，梁宽度24cm,厚度24cm，采用MU10红砖M7.5砂浆砌筑，并采取水泥浆灌缝处理。

六、结语

(1)采用辐射井射水取土法对构筑物纠倾，必须做好前期勘察及对建筑物情况的调查工作，找出构筑物倾斜的原因。

(2)必须根据构筑物沉降及回倾监测情况仔细研究，分析产生阻力的原因，发现问题并及时采取有效办法加以解决。

(3)对类似的圆形构筑物由于其破坏具有突然性，且造成危害较大，因此必须做到均匀取土、稳步回倾，确保其结构安全。

(4)防复倾措施必须保证构筑物倾斜不再发展，针对倾斜产生原因对建筑物的地基进行处理。

参考文献：

1、《既有建筑物地基基础加固技术规范》JGJ123－2000

2、《铁路房屋增层和纠倾技术规范》TB10114－97

3、《建筑地基础处理技术规范》JGJ79－91