储罐地基毕业设计参考

0毕 业 设 计班级：学号：姓名：指导老师：1某软土地基处理设计目 录一、 工程简介及工程地质概况1二、 地基处理方案选择5三、 砂井地基设计7四、 制定充水预压计划9五、 固结度计算16六、 地基强度增长的计算21七、 地基稳定分析29八、 沉降计算35九、 环梁基础环向内力及配筋计算39结语41参考文献412一、程简介及工程地质概况1、设计条件10000m3原油罐直径 D=28.422m；充水重 98000kN；罐体重 2312.7kN；罐底高出天然地面 0.9m；初估地基沉降量 1.6m ，故环梁高度采用 1.6+0.9=2.5m；油罐底面积 A=634.5m2；充水荷载 98000/634.5=154.5kN/m2；油罐自重 2312.07/634.5=3.7kN/m2；环梁内填砂重 182.5+0.01750.785(14.211)2(18-10)=47kN/m2；油罐建成时之荷载 油罐自重+环梁内填砂重=50.7kN/m 2；总荷载=154.5+50.7=205.2kN/m 2。图 11 油罐示意图2、工程地质资料某炼油厂油罐区位于海涂之上，属于第四纪滨海相沉积的软粘土，油罐区钻孔平面布置见图 1-2，典型的地质剖面见图 1-3、图 1-4，土工试验成果见表1-1。3表 11 各层土的物理力学性质指标固结系数(10-3cm2/s)三轴有效剪切强度指标层序土层名称 含水率%重度kN/m3孔隙比塑限%塑性指数液性指数压缩系数(10MPa-1) vchC(kPa) 十字板强度kPa1 粉质粘土 31.3 19.1 0.87 19.3 15.5 0.78 0.036 1.57 1.822 淤泥质粘土46.7 17.7 1.28 21.3 19.1 1.33 0.114 1.12 0.91 0 26.6 17.53 淤泥质粉质粘土39.1 18.1 1.07 19.0 14.1 1.42 0.066 3.40 4.81 0.114 28.5324.84 淤泥质粘土50.2 17.1 1.40 21.3 20.1 1.43 0.102 0.81 3.15 0 25.3941.05 细、粉、中砂30.1 18.4 0.90 16.3 7.20 1.91 0.0286a粉质粘土 38.3 18.4 0.90 17.9 11.1 1.29 0.038 3.82 6.286b淤泥质粘土41.8 17.6 1.20 21.3 19.7 1.01 0.0617 粘土 44.4 17.3 1.28 25.3 21.4 0.89 0.0458 粉质粘土 38.4 18.3 0.97 20.7 13.1 0.89 0.0284图 12 场地地质钻孔布置图图 13 典型的地层剖面图5图 14 地层剖面图由以上工程地质资料得到各层土的性质分析如下：土层自上而下分别为：表层系粘土硬壳层，平均厚度为 1.6m；第二层为淤泥质黏土，含水量高达46.7，平均厚度为 2.3m；第三层为淤泥质亚粘土，含水量为 39.1，其中夹薄层的粉砂层，平均厚度为 3.2m；第四层为淤泥质粘土，含水量达 50.2，其中含有薄粉砂夹层，下部粉砂夹层逐渐增多，而过渡到粉砂层，平均厚度为9.4m；第五层细粉中砂的混合层，其中以细砂为主并混有粘土，典型土样的含水量约 30.1，平均厚度约 8m；第五层以下为粘土，亚粘土及淤泥质粘土层，含水量逐渐减至 38左右，厚度较大。6二、 地基处理方案选择该炼油厂 10000 原油灌的直径 D=28.422m，高 H=14.07m，油罐自重为3m2312.7KN。根据工艺上的要求，有关的底面标高应高出地面 0.9m；初步估计地基沉降量为 1.6m，故钢筋混凝土环形梁高度采用 2.5m，然后设置钢储罐。当油罐建成时，油罐基础底面的荷载为 205.2 。该炼油厂罐区土层是比较软弱的，akP可能采用的地基处理方案有：砂井预压强夯法石灰桩水泥粉煤灰碎石桩振冲碎石桩砂垫层预抬高井点降水预压法。1.强夯挤密法，亦称动力固结法，方法是将 80KN 的夯锤起吊到630m 的高度，让锤自由落下，对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩，同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固结，从而提高了土的承载能力，而且夯后地基由建筑物荷载所引起的压缩变形也将大为减小。其优点是施工设备简单，不需加固材料，费用低、周期短。但应注意，强夯法有严格的土质适用范围，而主要适用于处理加固碎石土、砂土、低饱和度的粘性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等地基。从土的性质分析，是否能用强夯法加固饱和软土地基，以及软土强夯的效果都决定于地基土的含水量、粒径级配及孔隙比大小。正如我国有些工程技术人员根据工程经验，提出对含水量大于 60%，孔隙比大于 1.5，粒径小于 0.005mm 的粘粒占 30%以上（即塑性指数 大于 10 左右）的饱和pI软粘土不宜采用强夯法，而且对于淤泥质土地基不能采用强夯法挤密加固。本法各土层塑性指数 都为大于 10 的淤泥质土故此法不适用。另外，软pI土的饱和度接近 1，也不宜使用强夯法。2.石灰桩适用于加固杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土和粘性土地基，由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固 结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消 失。用于地下水位以上的土层时，宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸 水等措施。该法还可用于加固透水性小的粉土，不适应于加固地下水下的砂类土，根据我国现有的技术水平和加固经验，石灰桩的加固深度不宜超过 8m，而本工程的加固深度估计在 15m18m，故此法不适用。3.水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地质，该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。就土性而言，CFG 桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土，当天然地基土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，成桩过程的振动可使地基土大大挤振密，有时承载力可提高 2 倍以上，承载力的提高既有挤密作用、又有置换作用；当 CFG 桩用7于不可挤密土时，承载力的提高只有置换作用。对淤泥质土和天然地基承载力较低的土(fka50kPa)，应按地区经验或通过现场试验确定 CFG 桩的适用性。对塑性指数高的饱和软粘土，成桩时挤密作用微乎其微，几乎等于零。承载力的提高唯一取决于桩的置换作用，由于桩间土承载力小，土的荷载分担比低，会严重影响加固效果，本工程中的土质含水量高、塑性指数也比较高，故不适用 CFG 桩法。4.振冲碎石桩的优点是，施工简便，加密效果好 ，能大幅提高地基强度，有效减小地基沉降量和不均匀沉降差，消除地震时地基土液化，施工速度快、工期短、噪音低、对邻近建筑物影响小（一般离建筑物 2 米即可施工） 、地基处理费用比较低。适用于饱和松散的粉细砂、中粗砂和砾砂、饱和黄土、杂填土、人工填涂、粉土和不排水抗剪强度 不小于 20 的uCakP粘性土和软土，因为如果桩周土强度过低，当其不排水抗剪强度小于20kPa 时，将导致土的侧向约束力始终不能平衡由于填料挤入孔壁产生的作用力，那就始终不能形成桩体，则不宜采用本法。不加填料振冲加密适用于处理黏粒含量不大于 10的中砂、粗砂地基，因为在中、粗砂层中进行振冲，由于周围砂料能自行塌入孔内，可以进行原地振冲，对周围土进行加密。但由于本工程罐区地基土层的天然强度比较低（ 20 ）,为了uCakP发挥碎石桩的作用，使碎石桩与周围土层形成复合地基，就要求比较大的桩径和较小的桩距，要耗费较多的碎石。5.砂垫层就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。其优点是可以就地取材、价格便宜、施工工艺比较简单，能彻底根治软土地基的不良影响，缺点是对环境的影响较大，费用相对较高，只限于 3 米以内浅层软土的处治。适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。特别适用于软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地，在经济上比较合理，但是由于罐区的土层比较软弱而又深厚，对 10000 油罐来说，要保证罐基的稳定并达到安3m全试水要求的固结度(相当与实验荷载 85%的固结度)，需要比较长的时间（初步估计要大于 3 年） ，这么长的固结时间在工程上是不允许的。6.井点降水预压法目前已被广泛地应用于各类地下工程中，可用作重要工程的辅助措施，可降低水位，加强土体，改善施工条件，获得良好的经济、环境效益。适用于具有不同几何形状的基坑，它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。 井点降水法具有下列优点：施工简便，操作技术易于掌握；适应性强，可用于不同几何图形的基坑；降水后土壤干燥，便于机械化施工和后续工作工序的操作；井点作用下土层固结，土层强度增加，边坡稳定性提高；地下水通过滤水管抽走，防止了流砂的危害；节省支撑材料，减少土方工程量等。井点降水法已成为目前在含水透水位土层实施的8一种行之有效的方法。但由于本例降水深度有限，而罐区地基土层的透水性比较小，难以达到预定要求。7.砂井预压法是在罐基工程上行之有效的方法，适用于处理各类淤泥、淤泥质土、透水性低的软弱粘性土及冲填土等饱和粘性土地基，特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。优点是工程造价较低，工艺简单。在本例中该法既能满足较大荷载的要求，又能按照预计的时间完成试水（估计 100 天左右） ；在经济上比之砂垫层并不贵多少，在技术上也不复杂，不需要耗费钢材、木材和水泥，可以在试水期间控制加荷速率，这与上述方案比较是优势明显的。利用砂井预压处理罐区，并通过控制试水加荷速率，实践证明对保证罐基稳定性是有效的。但是利用砂井处理灌区并不能减少罐基的沉降和不均匀沉降。因此还要采取必要的措施，防止不均匀沉降。对于罐壁的不均匀沉降，一方面在环梁基础下设置砂垫层，另一方面采用刚度较大的高环梁，对不均匀沉降有一定的调节作用。利用砂井处理油罐软基设计主要内容包括：对地基稳定及沉降控制的基本要求；地基处理方案的选择；油罐试水加荷计划的拟定；罐基的稳定分析；罐基沉降计算和沉降速率的估算等。在软土地基上建造较大的油罐时，往往会产生较大的沉降和不均匀沉降，甚至还有可能造成地基的局部破坏乃至整体滑移。罐基较大沉降可能使油罐底板下沉超过工艺上要求的容许值，降低油罐使用的效能。罐基的不均匀沉降可能使油罐产生整体倾斜或环形基础的挠曲，增加罐体的附加应力，可能使罐体失稳；不均匀沉降还可能使油罐底板产生凹陷(形成锅底状)，因此使油罐底板产生较大的拉应力，甚至凹折拉裂而漏油。因此，如何分析油罐地基的稳定性，如何控制油罐基础的沉降和不均匀沉降，如何为保证地基稳定而控制基础的沉降，以及如何处理油罐地基等，这是软土地基油罐设计的主要问题。三、 砂井地基设计砂井的作用主要是在地基中增加土层的排水途径，缩短排水距离，加速软图层固结，加速地基强度的增长，从而提高地基的稳定性，并使沉降在叫短期间内完成。大型油罐充水预压加固软基，主要利用砂井加速排水，加速地基强度的增长，保证充水过程中地基的稳定；以加速固结， 使沉降的大部分在充水预压过程中较快的完成，使油罐投入生产后不致继续发生较大的沉降。应当强调指出：砂井一般不能减少沉降(这不同于挤密砂桩)，只能起加速沉降的作用。因此大型油罐砂井地基设计，主要任务是解决三个问题，即：砂井布置、充水预压计划及固结度（以及稳定、沉降计算） 。 91、 确定砂井的直径、间距、深度及砂井布置范围砂井的直径和间距主要决定于土的固结特性，根据砂井固结理论，井径与间距的关系原则上以“细而密”为好；但应注意到：砂井直径太细时会影响施工质量，即导致砂井缩颈或不连续；太密时会破坏土的结构；还要考虑到施工的具体条件。一般砂井的间距用井径比 n= 来表示，这里 是砂井的直径，ed/wwd为砂井（渗透固结）影响范围的直径，这约等于砂井的间距（比后者大 5ed11%） 。通常认为在 n=59 范围内时固结效果较好；砂井直径以 3040cm 为好。砂井的深度原则上是从地基稳定及沉降考虑需要加固土层的深度；如下卧层有透水的砂层，应力求达到砂层，这样有利于加速地基固结。砂井范围要求比建筑物基础稍大些。砂垫层的厚度一般要求比砂井直径大一倍，本设计中定为 80cm；这是为了保