Основания и фундаменты металлических резервуаров
Основаниями наземных резервуаров, воспринимающими давление резервуара и нефтепродукта, залитого в него, являются насыпные подушки из песка, а фундаментами называют несущие строительные конструкции, передающие нагрузку от резервуара на грунт.
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов представляют собой сооружения с большими пространственными формами, сохраняющие ценные продукты, поэтому вопросам их устойчивости должно уделяться большое внимание. Гарантировать целостность резервуара и сохранность в нем нефтепродукта можно только устойчивым основанием или фундаментом. Неправильно спроектированное основание или фундамент может привести к значительным или неравномерным осадкам резервуара, появлению в нем трещин, течи, а иногда и к деформациям корпуса и обрушению покрытий.
Нагрузка от резервуаров на грунт слагается из массы резервуара и массы нефтепродукта или воды, применяемой при испытании резервуара.
Наилучшим материалом для изготовления оснований являются средне- и крупнозернистые пески, а также галька и гравий, которые равномерно распределяют нагрузку от резервуара и дают небольшую, быструю и равномерную осадку.
Целесообразность применения песка в качестве основания под резервуары подтверждается также малой высотой капиллярного поднятия влаги, которая для средне- и крупнозернистых песков не превышает 15 см. Основание из песка с высотой над уровнем земли более 15 см предохраняет днище резервуара от коррозирующего воздействия на него грунтовой воды.
При применении песчаных оснований исключается опасность вспучивания основания при замерзании, что часто имеет место в суглинках и глинистых грунтах. Песок, применяемый для оснований, должен быть чистым и не содержать глины более 5%.
Основания и фундаменты строятся двух видов - нормальные и высотные.
Рис. 35 Основания под вертикальный цилиндрический резервуар:
а - основные размеры основания; б - деталь покрытия высотного основания бетоном;
1 - изоляционный слой; 2 - песчаная подушка; 3 - насыпь из местного грунта, утрамбованная слоями толщиной по 25 см; 4 - грунт ненарушенной структуры (материковой); 5 - булыжная отмостка; 6 - бетонное покрытие.
Нормальные основания представляют собой песчаную, гравийную или галечную подушку толщиной 40-100 см и возвышающуюся над поверхностью земли на 20-50 см. Толщина основания зависит от характера и несущей способности материкового грунта, толщины растительного слоя, который должен быть полностью удален, а также от вертикальной планировки площадки и проектной отметки днища резервуара.
Высотное основание представляет собой подушку из песка, гравия, гальки или других грунтов высотой над уровнем земли более 50 см. Обычно высота таких оснований не превышает 2 м.
Насыпные основания состоят из трех частей: нижней – грунтовой подсыпки, отсыпаемой из грунтов, имеющихся на месте строительства, верхней – песчаной подушки, отсыпаемой из песка средней крупности и гидроизолирующего слоя толщиной 80-100 мм, укладываемого непосредственно на песчаное основание. Если грунты на площадке строительства песчаные, нижняя грунтовая подсыпка фундамента не делается.
Для изолирующего слоя под днищами резервуаров считается оптимальной смесь из песка крупностью от 0,1 до 2 мм в количестве 60-85% и частиц крупностью менее 0,1 мм от 40 до 15%; допускается содержание в смеси 5% глинистых частиц и гравия крупностью до 20 мм не более 25%. Для придания влагонепроницаемости грунтовой смеси применяются вяжущие вещества (жидкие битумы, мазут, торфяной и каменноугольный деготь) в количестве 8 -10% от объема грунтовой смеси. Влажный грунт перед смешиванием предварительно просушивается на воздухе, с тем, чтобы остаточная влажность не превышала 3-5%. Грунты, смешанные с вяжущими веществами, не смачиваются водой и являются преградой для капиллярного движения воды из грунта к днищу резервуара.
При сооружении резервуаров объемом 10000 м3 и более нагрузка на основание в месте примыкания стенки к днищу значительно возрастает, поэтому в данных случаях по периметру основания устраивают кольцевой железобетонный фундамент. Кольцевую плиту делают или монолитной, или из отдельных железобетонных плит. В зависимости от объема резервуара ширина кольца может быть 1000-1400 мм, толщина – 200-300 мм. Кольцо позволяет распределить сосредоточенную нагрузку от веса стенки, покрытия резервуара и снега, а также от давления ветра по большей площади и тем самым уменьшить осадку всей конструкции.
Фундаменты под небольшие резервуары – мерники выполняются высотой до 2-3 м, чтобы обеспечить самотечный слив нефтепродукта. Они изготовляются из различных строительных материалов (кирпича, бута, бетона, железобетона и др.) По форме фундаменты бывают ленточные кольцевые с проходом внутрь кольца для наблюдения за днищем резервуара или в виде отдельно стоящих колонн, на которые опирается железобетонная площадка, служащая основанием для резервуара.