Характеристика нормальных фундаментов под резервуары

Фундаменты под резервуары являются наиболее ответственной частью всего сооружения, так как принимают на себя гидростатическое давление нефтепродукта в резервуаре, что позволяет резко уменьшить толщину листов днища. Неправильно спроектированный фундамент может быть причиной неравномерной осадки резервуара, вследствие чего в корпусе и днище появляются трещины, а в некоторых случаях происходит полное его разрушение. Площадки, на которых возводятся резервуары, следует выбирать так, чтобы давление на грунт было бы меньше допускаемого :

, (7.5)

где: Н – высота резервуара; – плотность самого тяжелого нефтепродукта.

Нормальные фундаменты строят из крупнозернистых материалов (песка, гальки, гравия, щебня и других), которые передают давление на большую площадь и дают небольшую равномерную осадку. Они выгодно отличаются от монолитных фундаментов тем, что благодаря отсутствию связанности между отдельными частями крупнозернистых материалов обладают эластичностью и перераспределяю усилия, передающиеся грунту при неравномерной осадке, локализуя тем самым ее вредное влияние на резервуар.

Рисунок 1.1. Токи фильтрации в грунте: а – под резервуаром, не имеющим песчаное основание; б – под резервуаром, имеющим песчаное основание

Поэтому такие фундаменты незаменимы, когда резервуар строится на насыпных грунтах, насыщенных водой. В этом случае в первый момент времени нагрузка от резервуара будет целиком передаваться на грунтовую воду, заключающуюся в порах грунта. Напор грунтовых вод увеличится и начнется фильтрация воды из-под дна резервуара по направлению к свободной поверх­ности земли. Токи фильтрации будут иметь вид, показанный на рисунке 1.1, а. Наибольший напор грунтовых вод будет в точке 0. Затем величина напора будет падать вдоль линии фильтрации до нуля на поверхности земли за пределами основания резервуара. Таким образом, под резервуаром возникает гидродинамическое давление на грунтовый скелет, стремящееся выдавить грунт на поверхность.

Рисунок 1.2. Нормальный фундамент для РВС: а – объемом 5000 м²; б – объемом 10 000 м³.

Ввиду малой сопротивляемости грунтового скелета сдвигу при значи­тельных нагрузках может произойти разрушение основания вследствие размыва грунта. В таких случаях наличие под резервуаром подушки из крупнозернистых материалов изменяет направление токов фильтрации, так как подушка не оказывает существенного сопротивления фильтрации грунтовой воды (рис. 1.2, б). Размыва грунта при этом не происходит, потому что дренирующая воду подушка, предохраняет целостность грунта в течение всего процесса фильтрации. Нормальный фундамент под резервуары (1.2, а) состоит из грунтовой подсыпки, подушки из крупнозернистых материалов я гидроизолирующего слоя. Грунтовая подсыпка производится после срезки и удаления растительного слоя толщиной 15–30 см. Для грунтовой подсыпки лучше использовать щебенистые, гравийные и песчаные грунты. Допускаются глинистые и суглинистые грунты влажностью не более 15%. На макропористых грунтах для подсыпки лучше использовать суглинистые грунты естественной влажности (без дренирующих примесей). Подсыпку желательно выполнять из однородных грунтов горизонтальными слоями толщиной 15–20см с тщательным послойным уплотнением. Толщина слоя подсыпки 0,5—2,0 м.

Подушку фундамента устраиваю толщиной 20–25 см из зернистых материалов. Максимальный поперечник частиц не должен превышать 10% от толщины подушки. Радиус подушки на 0.7 м больше радиуса резервуара. Поскольку наибольший напор грунтовых вод наблюдается под центром днища резервуара, верхнюю полость подушки целесообразно делать с уклоном центра основания. Высота конуса в центре 0,015 R. Конус также разгружает днище от термических напряжений и позволяет полнее удалять из резервуара подтоварную воду. Подушка укладывается с откосами 1:1,5, поверх нее и крупнозернистых материалов устраивают гидроизолирующий слой толщиной 80–100мм (на макропористых грунтах толщина слоя должна быть увеличена в 2–2,5 раза). Гидроизолирующий слой предохраняет металл днища от коррозии под действием грунтовых вод, а макропористые осадочные грунты от увлажнения в случае утечки воды через днище резервуара. Гидроизолирующий слой изготовляют путем тщательного перемешивания супесчаного грунта (90 % объёма смеси) с вяжущим веществом (10%) – жидкие битумы, каменноугольные дегти, полугудроны и мазуты. Супесчаный грунт должен быть влажностью не более 3% и иметь следующий гранулометрический состав: 60–85% по объему песка размером песчинок 0,1–2 мм, 15 – 40% песчаных пылевидных и глинистых частиц размером менее 0,1 мм. Гидроизолирующий слой следует укладывать без подогрева, равномерно по всей поверхности подушки с уклоном от центра к краям при последующем уплотнении дорожными катками.

Готовый фундамент должен иметь вокруг резервуара бровку шириной 0.7 м и откосы с уклоном 1:1,5 и 1:2, замощенные булыжником или бетонными плитами. Для отвода вод вокруг основания устраивается кювет с уклоном i = 0,005 к приемнику ливневой канализации. Для резервуаров объемом 10000 м³ и более при проектировании фундамента необходимо предусматривать бетонное кольцо шириною 1 м и высотой 0,2 м (рис. 3.37, б).