浅谈如何科学制定覆土油罐抗浮措施

摘要：覆土油罐是指置于地下由土覆盖的储油罐，置于地下温度相对稳定，能够减少油液挥发和减缓油品变质等优点而被广泛应用。因置于地下，地下水是致使覆土油罐产生浮力的根本原因。埋地覆土罐因置于地下在使用过程中会受到地下水影响而产生向上浮力，浮力的大小受地下水位变化而变化，同时，覆土罐在使用过程中随着内置液体使用的变化也会造成浮力大小变化。正常使用工况下，浮力主要受地下水位和罐体内存油液变化，地下水位越高，罐内液体越少浮力越大，本文抗浮措施的制定也将围绕地下环境和使用状态展开。

关键词：覆土油罐、地下抗浮、抗浮设计

1、前言

卧式埋地油罐经常用来储存汽油、柴油、煤油等燃料,被广泛应用于油库、加油站、职工食堂等相关场所,同地上普通卧式罐相比,具有施工快、消防设备简单、有可靠的防火防爆能力、节省土地资源、降低工程造价等特点。但由于卧式埋地罐在地下要承受覆土的压力、地下水的浮力以及土壤腐蚀等不利因素的影响,因此在设计过程中,除了要遵循普通地上卧罐的设计规范外,还要对卧式埋地罐进行稳定性核算和抗浮验算。【1】

2、概况

目前，覆土油罐抗浮设计的通用做法为利用抗浮带并配合覆土压重的形式防止罐体上浮。抗浮带节点通常做法为在基础中预埋地脚螺栓，抗浮带端头与角钢焊接，角钢打孔与地脚螺栓进行连接。从受力角度上考虑，该做法在覆土罐受地下水浮力的影响下抗浮带拉紧将浮力传递给与地脚螺栓连接节点，抗浮带与基础连接节点最为薄弱部位容易变形，在地下环境受侵蚀致使节点老化，在地下水位涨跌和罐内油液多少致使节点受力重复变化的状态下可能出现在受力情况下节点破损的情况。

埋地卧式储罐受力条件复杂，其应力和变形较难计算。根据储罐实际受力特点，建立储罐稳定性的有限元计算模型。结果表明：新储罐失稳临界埋深计算方法可用于对储罐模型进行屈曲分析,多次迭代后屈曲特征值接近1,此时对应的埋深即储罐失稳临界埋深。【2】综合埋地覆土罐使用工况下浮力变化影响因素和通常抗浮设计做法，现就实现有效抗浮性能分析，主要有抵抗和消除浮力两个方向。考虑到目前社会背景下除功能实现，还要立足实际做到合理、先进、经济、可靠，根据对功能实现的保证要求选定最合理的抗浮方式。

3、覆土油罐抗浮措施分析与研判

通过对抵抗和消除浮力两个方向分析，可分为消、束、防、压、疏5个具体方面进行针对性做法的制定，做法可以是独立形式也可以是综合几种形式共同作用，具体还要结合实际情况研判。下面从两个抗浮方面进行具体方式分析：

1.消除浮力

想要消除浮力就要避免地下水与罐体的接触，即直接从浮力产生源头来解决抗浮问题使覆土罐与产生浮力的地下水隔离开。最直接的做法为修建钢筋混凝土结构地下罐室，做好防水措施确保地下水无法渗入；采用该做法分为直接将埋地罐安装于罐室空间内和安装完成埋地罐后填砂（如为储油罐可防止密闭空间油气聚集形成安全隐患）填充罐室剩余空间两种，具体可根据实际功能需要进行最终做法选定。

2.抵抗浮力

抗浮基础加抗浮带做法，根据抗浮计算设置能够抵抗覆土罐浮力的基础，在基础上预埋抗浮带埋件满足抗浮带安装和有效受力要求。覆土罐安装完成后，利用抗浮基础和抗浮带束缚罐体来抵抗罐体浮力。

覆土罐周围回填不透水或不易透水材料做法，选用不透水性好的罐体周边的回填材料（如水泥土）减少罐体承受水压从而减小罐体浮力，来实现抵抗浮力目的。

覆土罐顶填压厚度满足抵抗浮力不易透水回填材料，设计根据抗浮计算在设置抗浮带基础上利用灌顶回填材料给罐体抗浮压力，为保证回填材料整体性能可在回填材料填筑完成后浇筑混凝土板（内配钢筋）维持下压力的整体性，总体下压力不能超过罐体自身承载能力并考虑一定安全系数。

设置疏水措施，在覆土罐基坑范围内设置快速疏水措施可以将地表降水快速排出导至周边排水系统，与不易透水的回填材料配合设置，可避免或减少地表水渗入地下水位上涨导致罐体浮力增大。

结合上述消除和抵抗浮力方式，为达到更好的抗浮效果可根据建设地点具体情况针对性选择设计其中一种或多种方式制定具体的做法。除直接消除地下水浮力（建设罐室或其他措施）可不采用“束”的方式，直接埋地情况下还是要以“束”为必要方式，其他方式结合具体情况研判选用。

通过上述分析在经过对工程实施地的地址水文情况详细调研后，我们可以从抗浮方向到抗浮方式上做出严谨的选择，可在具体做法的制定过程中我们需要考虑的因素还要更多，我们还需要考虑到使用过程中出现的特殊情况、使用环境耐久性和使用过程具体做法节点可靠性上进行研判分析，以确保我们制定的防止覆土罐浮起的具体做法能够达到我们设想的效果，即安全可靠又科学经济。

关于特殊情况我们通常可以从地下水位突然变化上考虑，在地下水位长期稳定地区会受地表水渗入影响造成地下水位临时性突发性升高，在地下水位随季节性变化地区需要充分调研雨季地下水位上涨情况，其他情况可根据建设前期对建设地点的勘察调研来识别分析，关键点为我们需要尽可能充分的分析各种因素评估对罐体上浮力量影响最直接的地下最高水位情况。

关于使用环境耐久性通常可从抗浮带和抗浮节点在埋地情况下受地下环境腐蚀时间长久的角度上来考虑，需要对地下环境酸碱度进行分析，根据具体腐蚀因素选用抗腐蚀性能好的材料，确保在设计周期或大修更换周期内抗浮构造不会出现因受腐蚀严重而出现破坏的情况。

关于具体抗浮构造的可靠性上通常可从节点受力合理性、可靠性上来考虑，本身至于地下的抗浮构造节点就处于长期受地下环境侵蚀状态，同时节点受力还会因罐体内液体物增加和减少而处于不断变化的情况，因此在抗浮构造节点的设计上需要受力合理并且节点构造制作安装本身要足够牢固可靠。

4、结语

通过上述对覆土罐抗浮因素、抗浮情况的识别，在抗浮方向我们基本上是可以从消除和抵抗两个方向进行分析，抗浮的具体方式我们又从抗浮方向上可做出“消、束、防、压、疏”5个方面从不同因素和角度的抗浮方式的认知，最后根据抗浮方式和理念，在结合我们对建设地各种因素的充分调研分析才能够做出最贴合的覆土罐抗浮措施，科学有效的解决覆土罐的抗浮问题。

参考文献

【1】王立平，等.卧式埋地油罐设计[TE4].油气田建设工程，2007(07) ：40—41．

【2】李玉坤,林俊丞,刘浩,等.卧式埋地储罐稳定性研究[J].中国石油大学学报（自然科学版）.2019,01.017.

作者简介：沈渭杰（1994年05月—），男，甘肃省白银市人，工程师，从事建筑工程技术管理工作。