中华人民共和国国家标准
钢制储罐地基处理技术规范
Technical code for ground treatment of steel tanks
GB/T 50756-2012
主编部门:中国石油化工集团公司
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2012年8月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1361号
关于发布国家标准《钢制储罐地基处理技术规范》的公告
现批准《钢制储罐地基处理技术规范》为国家标准,编号为GB/T 50756-2012,自2012年8月1日起实施。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一二年三月三十日
前言
本规范是根据住房和城乡建设部《关于印发<2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标〔2008〕105号)的要求,由中国石化集团洛阳石油化工工程公司会同有关单位编制而成的。
本规范在编制过程中,编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,最后经审查定稿。
本规范共分为12章和1个附录,主要技术内容是:总则、术语和符号、基本规定、换填垫层法、充水预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌桩法、灰土挤密桩法、钢筋混凝土桩复合地基法等。
本规范由住房和城乡建设部负责管理,中国石化集团公司负责日常管理,中国石化集团洛阳石油化工工程公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国石化集团洛阳石油化工工程公司国家标准《钢制储罐地基处理技术规范》管理组(地址:河南省洛阳市中州西路27号,邮政编码:471003)。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:中国石化集团洛阳石油化工工程公司
参编单位:中国建筑科学研究院地基基础研究所 中国石化工程建设公司 中国石化集团上海工程有限公司 中国石化集团宁波工程有限公司 北京东方新星石化工程有限公司 中国石油工程建设公司华东设计分公司 南京水利科学研究院勘测设计院 中化岩土工程股份有限公司 北京振冲工程股份有限公司 现代设计集团上海申元岩土工程有限公司 连云港美盛沃利工程有限公司
主要起草人:王松生 杜建民 嵇转平 谭永坚 黄左坚 谭立净 章健 何国富 王耀东 刘杰平 胡德新 季惠彬 崔忠涛 王剑平 吴春勇 王亚凌 梁富华 郭双田 徐海荣 水伟厚 梁永辉 刘毅兵 李立昌
主要审查人:董以富 朱毅任意 马振明 汪宁扬 孙琼 黄月年 赵福运 王超 熊英 刘德文 张新敏 张旭卉 田大齐
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1 总则
1.0.1 为使钢制储罐地基处理的设计与施工做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于储存原油、石化液态产品及其他类似液体的立式圆筒形钢制储罐地基处理(以下简称“储罐地基处理”)的设计、施工和质量检验。
1.0.3 储罐地基处理除应满足工程设计要求外,尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源等。
1.0.4 储罐地基处理除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 复合地基 composite foundation
部分土体得到增强或被置换形成增强体,由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。
2.1.2 换填垫层法 cushion
挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层,回填坚硬、较粗粒径的材料,并压实或夯实,形成密实垫层的地基处理方法。
2.1.3 充水预压法 hydrostatic preloading
在储罐充水试压阶段,利用储罐充水荷载对地基进行预压,使地基固结压密的地基处理方法。
2.1.4 强夯法 dynamic compaction, dynamic consolidation
反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基土以冲击和振动能量,将地基土夯实的地基处理方法。
2.1.5 强夯置换法 dynamic replacement
采用强夯法边夯边填碎石,在地基中形成碎石墩。由碎石墩、墩间土以及上部碎石垫层组成复合地基的地基处理方法。
2.1.6 振冲法 vibroflotation, vibro-replacement
在振冲器水平振动和高压水的共同作用下,使松砂土层振密,或在软弱土层中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成桩体,并和原地基土组成复合地基的地基处理方法。
2.1.7 砂石桩法 sand-gravel column
采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔,将碎石、砂或砂石挤压入孔中,形成砂石密实桩体,并和原桩间土组成复合地基的地基处理方法。
2.1.8 水泥粉煤灰碎石桩法 cement-flyash-gravel pile
由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成桩体,并由桩、桩间土一起组成复合地基的地基处理方法。
2.1.9 水泥土搅拌桩法 cement-solid deep mixing pile
以水泥作为固化剂的主要材料,通过深层搅拌机械,将固化剂和地基土强制搅拌,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体,并与桩间土和填料层组成复合地基的地基处理方法。
2.1.10 灰土挤密桩法 lime-soil compaction column
利用设备横向挤压成孔,使桩间土得以挤密。用灰土填入桩孔内分层夯实形成灰土桩,并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。
2.1.11 钢筋混凝土桩复合地基 reinforced-concrete pile composite foundation
由钢筋混凝土桩作为竖向增强体,并由桩、桩间土一起组成复合地基的地基处理方法。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应:
pcz——垫层底面处土的自重压力值;
pz——垫层底面处的附加压力值;
Pk——相应于荷载效应标准组合时,罐基础底面处的平均压力值;
Ut——固结时间t时的地基平均固结度;
St——为时间t时的沉降速率;
Sc——按分层总和法计算固结沉降量。
2.2.2 抗力和材料性能:
az——垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值;
ak——基础底面处天然地基承载力特征值;
sk——处理后桩间土承载力特征值;
spk——振冲桩复合地基承载力特征值;
qsi——第i层土桩侧摩阻力特征值;
qp——桩端土承载力特征值;
Ra——单桩竖向承载力特征值;
Tr——应变为5%时对应的加筋体拉伸强度;
Es——桩间土压缩模量;
Esp——复合土层压缩模量;
ρd——干密度;
ωop——最优含水量。
2.2.3 几何参数:
Ap——桩身截面积或桩帽面积;
b——塑料排水带宽度;
d——桩的直径、桩孔直径;
de——单桩分担的处理地基面积的等效圆直径、排水体有效排水直径;
dp——塑料排水带当量换算直径;
H——罐基础环墙内填料层厚度;
s——桩间净距,桩孔间距;
δ——塑料排水带厚度;
θ——压力扩散角。
2.2.4 计算系数及其他:
m——面积置换率;
n——桩土应力比、井径比;
λc——压实系数。
3 基本规定
3.0.1 在选择储罐地基处理方案前,应完成下列工作:
1 研究掌握详细的场地、岩土工程条件及储罐对地基的要求等;
2 明确地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等;
3 结合工程实际情况,了解当地地基处理的经验、施工条件、建筑材料的供应及其他地区类似场地上同类储罐工程的地基处理经验和使用情况;
4 应掌握建设场地的环境情况,包括邻近建构筑物、地下工程及有关地下管线等情况。
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3.0.2 在选择储罐地基处理方案时,宜选用储罐基础与地基共同作用的方案。
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3.0.3 存在液化土层的场地,应根据储罐基础的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况选择适宜的储罐地基处理方案,所选方案应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
3.0.4 在选择储罐地基处理方案时应根据地下水、地基土的腐蚀性等级,按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046判定所选方案的适宜性并确定需要采取的防腐措施。
3.0.5 储罐基础建造在需回填或吹填的场地时,储罐地基处理方案宜与场地回填或吹填方案一起确定,并对场地回填、吹填提出具体要求。
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3.0.6 选择地基处理方案时应重视施工产生的噪声、振动、挤土、泥浆等对环境的影响,采用的方案应满足国家、地方的环保要求。
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3.0.7 储罐地基处理方法的确定宜按下列步骤进行:
1 根据储罐对地基的要求,结合岩土工程条件、环境情况和对邻近建构筑物的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可行的地基处理方案,包括选择两种或多种地基处理方法组成的综合处理方案;
2 对初步选出的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理方法;
3 对已选定的地基处理方法,宜按储罐地基基础设计等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工,以检验设计参数和处理效果。当达不到设计要求时,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理方法。
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3.0.8 经处理后的地基,不进行基础宽度和深度的地基承载力修正;当在受力层范围内仍存在软弱下卧层时,应验算下卧层的地基承载力。
3.0.9 储罐基础建造在处理后的地基上时,应进行地基变形验算。
3.0.10 地基稳定性验算应符合现行国家标准《钢制储罐地基基础设计规范》GB 50473的有关规定。
3.0.11 施工技术人员应了解所承担工程的地基处理目的、熟悉地基加固原理、技术要求和质量标准等。施工中应有专人负责质量控制和监测,并做好施工记录。当出现异常情况时,应及时会同有关部门妥善解决。施工过程中应进行质量监理,施工结束后应按国家有关规定进行工程质量检验和验收。
3.0.12 复合地基载荷试验应符合本规范附录A的规定。
3.0.13 建造在处理后地基上的储罐基础,应进行沉降观测,直至沉降达到稳定为止。
4 换填垫层法
4.1 一般规定
4.1.1 换填垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理。
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4.1.2 应根据储罐基础的特点、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析,进行换填垫层的设计和选择施工方法。
4.1.3 局部换填垫层时,压(夯)实后垫层的地基承载力和变形模量宜与同一基础下其他部位的原状土层相近。
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4.1.4 当垫层下持力层为坡度大于10%的基岩,且坡度方向不利于罐基础稳定时,基岩表面应做成台阶状。
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附录A 复合地基载荷试验要点
A.0.1 本试验要点适用于单桩和多桩复合地基载荷试验。
A.0.2 复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形,面积为一根桩承担的处理面积;多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形,其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致,并与荷载作用点相重合。
A.0.3 承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层,垫层厚度取50mm~150mm,桩身强度高时宜取大值。试验标高处的试坑长度和宽度,不应小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。
A.0.4 加荷装置宜采用压重平台装置,量测仪器和试验设备等应有遮挡设施,严禁暴晒、雨淋,严禁周围存在振动情况下进行试验。
A.0.5 试验前应采取措施,避免阳光照射、冰冻及雨水浸入,以保持试验土层的天然结构和湿度,以免影响试验结果。当试验标高低于地下水位时,应先将地下水位降低到略低于试验标高后再进行开挖,待试验设备安装后使地下水恢复到原水位再开始试验。
A.0.6 加载等级可分为8级~12级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
A.0.7 每加一级荷载后第一小时内按5min、15min、30min、45min、60min读记承压板沉降量一次,以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时,即可加下一级荷载,对于淤泥质土等软土地基,当一小时内沉降量小于0.25mm时,可加下一级荷载。每级加荷过程中应保持加荷量值的稳定。
A.0.8 试验前应进行预载,预载量宜为上覆土自重。
A.0.9 当出现下列情况之一时可终止试验:
1 承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的10%;
2 达不到极限荷载,而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍;
3 在某级荷载作用下承压板的沉降量大于前一级的2倍,且经过24h尚未稳定,同时累计沉降量达到载荷板宽度(或直径)的7%以上。
A.0.10 卸载级数可为加载级数的一半,等量进行,每卸一级,间隔半小时,读记回弹量,待卸完全部荷载后间隔3h读记总回弹量。
A.0.11 试验点复合地基承载力特征值的确定:
1 当压力一沉降曲线上极限荷载能确定,而其值不小于对应比例界限的2倍时,可取比例界限;当其值小于对应比例界限的2倍时,可取极限荷载的一半;
2 当压力一沉降曲线是平缓的光滑曲线时,可按相对变形值确定:
1) 相对变形值等于承压板沉降量与承压板宽度或直径(当承压板宽度或直径大于3.0m时,可按3.0m计算)的比值;
2) 对砂石桩、振冲桩、强夯置换墩复合地基,桩间土以黏性土为主时,可取相对变形值等于0.02所对应的压力;桩间土为粉土或砂土为主时,可取相对变形值等于0.015所对应的压力;
3) 对灰土挤密桩复合地基,可取相对变形值等于0.008所对应的压力;
4) 对水泥粉煤灰碎石桩、钢筋混凝土桩复合地基,桩间土以卵石、圆砾、密实粗中砂为主时,可取相对变形值等于0.008所对应的压力;桩间土以黏性土、粉土为主时,可取相对变形值等于0.01所对应的压力;
5) 对水泥土搅拌桩复合地基,可取相对变形值等于0.008所对应的压力;
6) 对有经验的地区,也可按当地经验确定相对变形值;
7) 按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。
A.0.12 复合地基变形模量可按下式计算:
式中:E0——复合地基变形模量(MPa);
ω——刚性承压板形状换算系数,圆形承压板取0.785,方形承压板取0.886;
υ——土的泊松比(碎石土0.27,砂土0.30,粉土0.35,粉质黏土0.38,黏土0.42);
b——承压板的边长或直径(m);
p——复合地基承载力特征值所对应的荷载(kPa);
s——与承载力特征值对应的沉降(mm)。
A.0.13 参加统计的试验点数量不应少于3点,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为复合地基承载力特征值;当极差超过平均值的30%时,应分析原因,增加试验点数量或取最低值为复合地基承载力特征值。
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《建筑地基基础设计规范》GB 50007
《建筑抗震设计规范》GB 50011
《岩土工程勘察规范》GB 50021
《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046
《土工合成材料应用技术规范》GB 50290
《钢制储罐地基基础设计规范》GB 50473
《土工合成材料 塑料土工格栅》GB/T 17689
《建筑桩基技术规范》JGJ 94
《石油化工钢储罐地基充水预压监测规程》SH/T 3123
《公路工程土工合成材料 塑料排水板(带)》JT/T 521
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