Устройство гидрофобного слоя под резервуары

Цилиндрические вертикальные резервуары устанавливаются на искусственном основании, состоящем из грунтовой подсыпки, песчаной подушки и гидроизолирующего гидрофобного слоя, на котором монтируется днище резервуара. Основание резервуара является ответственным элементом, от тщательности выполнения которого зависит надежность работы резервуара в период эксплуатации.

Основания можно возводить практически на всех грунтах, кроме ила, торфа, пучинистых и плывунных грунтов (если возможна их подвижка под резервуаром). Устройству основания предшествует разбивка его в натуре, отвод поверхностных вод от основания и срезка растительного слоя, взамен которого засыпается местный материковый грунт. Сверх засыпанного грунта отсыпается подушка из песка средней крупности. В некоторых случаях песчаная подсыпка устраивается сразу же после снятия растительного слоя.

Основание резервуаров может быть уплотнено весом насыпи высотой в несколько метров. Далее нагрузка выдерживается несколько недель до начала монтажа.

Насыпь иногда выполняется переменной высоты в расчете на изменение толщины непрочного слоя грунты с тем, чтобы осадка поверхности была равномерной.

Метод уплотнения основания насыпью может дать положительный эффект, если создаваемый при этом пригруз в 1 ,5—2 раза превышает нагрузку от заполненного резервуара. Поэтому при подготовке оснований резервуаров больших размеров для этой цели потребуется использовать насыпи довольно значительной высоты (до 8—10 м), а период выдержки может составить несколько месяцев. При этом насыпь потребуется возводить на площади большей, чем площадь пятна застройки резервуара, с тем, чтобы основание под стенкой получило необходимое уплотнение. Таким образом, применение этого достаточно эффективного способа сопряжено с большим объемом земляных работ, что особенно затруднительно в районах с суровым климатом и продолжительным морозным периодом.

Поверх песчаной подушки укладывают гидроизолирующий слой с целью предохранения металла днища от коррозии, возникающей под действием конденсата или грунтовой воды. Толщина гидроизолирующего слоя принимается согласно проекту (8-10 см). Гидроизолирующий слой приготавливают из супесчаного грунта влажностью до 3%, перемешиваемого с жидким битумом, количество которого принимается от 8 до 10% по объему смеси. Приготовленную смесь укладывают без подогрева, равномерным слоем проектной толщины с уклоном от центра к краям в 2%. Вместо жидкого битума можно применять: каменноугольный деготь, гудроны, полугудроны и мазут. Гидроизолирующий слой уплотняют катком или вибратором, а при небольших объемах работ — трамбовкой. Укладка гидроизолирующего слоя допускается только при отсутствии осадков. Согласно СНиП, устраивать основания при температуре ниже 0° С не разрешается. Однако в исключительных случаях в песчаных и супесчаных грунтах разрешается устраивать основание непосредственно на мерзлом грунте,

Дата добавления: 2015-01-29 ; просмотров: 27 ; Нарушение авторских прав

Вертикальные стальные резервуары для хранения нефти относятся к промышленным объектам с повышенным уровнем ответственности в соответствии с ГК РФ. Поэтому задача поддержания вертикальных стальных резервуаров в исправном состоянии является актуальной. Мировая практика эксплуатации вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов показывает, что наиболее часто встречающейся причиной отказов резервуаров является коррозионный износ металлоконструкций РВС [7–8]. Эксплуатирующие организации ежегодно несут огромные материальные издержки на защиту резервуаров от коррозионного воздействия. Как показывают результаты технического диагностирования резервуаров [8], металл днища и первого пояса стенки резервуара наиболее подвержен коррозии из-за наличия подтоварной воды, так как растворенные в подтоварной воде химические вещества и соединения существенно ускоряют коррозионные процессы системы вследствие повышения электропроводности электролита, наличия полей статического электричества, биологической активности микроорганизмов и др. Помимо этого, днище находится под воздействием коррозии от грунтовых вод и конденсата.

Для решения этой проблемы в нормативно-технической документации в части требований к основаниям и фундаментам РВС в качестве антикоррозионной защиты днища рекомендуется предусматривать устройство гидроизоляционного слоя под днищем резервуара из песчаного грунта, пропитанного нефтяными вяжущими добавками или из рулонных материалов.

Согласно нормативным документам для защиты днища РВС от коррозии применяются следующие составы гидрофобного слоя:

1.Горячие асфальтобетонные смеси по ГОСТ 9128, плотные, маркиI, вяжущее вещество – жидкий битум марки БНД 90/130 по ГОСТ 22245, с размерами зерен минерального заполнителя до 5мм, с остаточной пористостью не более 2,5 %, с коэффициентом уплотнения – не ниже 0,99.

2.Холодные асфальтобетонные смеси по ГОСТ 9128, вяжущее вещество – жидкий битум марки БНД 90/130 по ГОСТ 22245, с размерами зерен минерального заполнителя до 5мм, с остаточной пористостью не более 2,5 %, коэффициент уплотнения – не ниже 0,96.

3.Грунт влажностью до 3 % с коэффициентом уплотнения – не ниже 0,98, содержащий следующие компоненты:

–песок крупностью от 0,1 до 0,2мм в количестве от 80 до 85 %;

–песчаные, пылеватые и глинистые частицы крупностью менее 0,1мм в количестве от 4 до 15 %;

–вяжущее вещество – жидкий битум по ГОСТ 11955 в количестве от 8 до 10 % от объема грунтовой смеси; содержание серы в вяжущем веществе не должно превышать 0,5 %.

Применяемые песок и битум не должны содержать коррозионно-активных агентов.

Проектная организация осуществляет выбор защитного слоя днища резервуара, при этом эффективность и рациональность проектного решения должны быть обоснованы.

В данной статье предлагается оригинальное конструктивное решение по защите основания и фундамента вертикального стального резервуара с плавающей крышей РВСПК-20000 от воды при работе системы аварийного орошения [5, 14].

Так, в ходе проведения планового технического обследования резервуара РВСПК-20000 было выявлено утонение металла днища резервуара, превышающее максимально допустимые значения, практически по всей его площади, в результате чего было принято решение о необходимости ремонта резервуара. Разработкой проекта ремонта настоящего резервуара занималось научно-производственное предприятие «Симплекс».

Главной особенностью данного объекта является конструкция фундамента в виде бетонного «стакана», опирающегося на сваи, внутри которого устроена песчаная подушка (рис.1).

Рис. 1. Конструкция отмостки резервуара РВСПК-20000

В качестве гидроизоляционного слоя днища резервуара проектом была предусмотрена окрасочная гидроизоляция с полимерным покрытием, а именно применение эпоксидной шпатлевки ЭП-0010 по грунтовке лаками ЭП-55 общей толщиной слоев 6мм.

Однако согласно нормативному документу РД-23.020.00-КТН-018-14 толщина гидроизоляционного слоя на поверхности грунтовой подушки резервуара должна составлять не менее 50мм. Очевидно, что проектная организация, занимающаяся разработкой проекта строительства данного резервуара, пренебрегла этими требованиями.

Поскольку резервуар находится на свайном фундаменте, а железобетонная отмостка на естественном основании, в течение года возможны высотные колебания и деформации последней, связанные с сезонными движениями грунта и осадками резервуара при операциях заполнения и опорожнения [3–4, 6, 11–13]. Как показала практика, подобная конструкция отмостки (рис.1) имеет главный недостаток – это образование трещины на границе примыкания к железобетонному кольцу «тарелки» основания резервуара.

Требования государственных стандартов предусматривают проверку работоспособности систем орошения резервуаров, находящихся в эксплуатации и заполненных нефтью или нефтепродуктом, не реже1 раза в год [2]. Расчетные данные автоматической системы орошения резервуара РВСПК-20000 представлены в таблице.

Расчетные данные установки водяного охлаждения резервуара РВСПК-20000

Запас воды на охлаждение горящего резервуара при нормативной интенсивности (на 4часа)

Фактический запас воды на охлаждение горящего резервуара (на 4часа)

Запас воды на охлаждение соседнего с горящим резервуара (на 4часа)

Так, эксплуатирующими службами резервуара было отмечено, что каждый раз после проведения испытания системы орошения резервуара в колодцах контроля протечек днища резервуара постепенно накапливается вода, выход которой тем больше, чем выше уровень взлива продукта в резервуаре, а соответственно, и производимое продуктом давление на основание.

После разбора данных случаев на техническом совете предприятия были установлены связи следующих событий: раскрытие трещины отмостки в узле примыкания к железобетонному кольцу основания резервуара (рис.2), испытание системы орошения, попадание воды от системы орошения через трещину в отмостке в пространство между днищем резервуара и железобетонным кольцом основания, уход воды через систему контроля протечек.

По результатам предпроектного обследования, электрохимическая защита резервуара от коррозии (ЭХЗ) осуществлялась методом катодной поляризации (катодной защиты) от существующей станции катодной защиты СКЗ с применением протяженных анодных заземлителей, установленных под днищем резервуара в песчаной подушке. Анодное заземление состоит из двух самостоятельных контуров со сроком службы не менее 25лет каждый, вводимых в эксплуатацию поочередно. Второй контур вводится в эксплуатацию по окончании рабочего ресурса первого контура.

Для контроля остаточной скорости коррозии и уровня защитных потенциалов на днище резервуара установлены датчики коррозии, неполяризующиеся и биметаллические электроды сравнения.

По результатам технического обследования установлено, что на данном резервуаре имел место полный отказ в работе системы электрохимической защиты протяженными анодами в связи с выходом из строя протяженных анодов. Совокупность данных фактов позволяет говорить о том, что наличие воды под днищем резервуара при неработающей системе ЭХЗ могли спровоцировать преждевременный коррозионный износ металла днища резервуара (рис.3).

Рис. 2. Раскрытие трещины отмосткив узле примыкания к ж/б кольцу

Проанализировав результаты технической диагностики резервуара, было принято решение о полной замене днища резервуара с устройством гидрофобного слоя толщиной 100мм из высокоплотного асфальтобетона марки1 по ГОСТ 9128-2009, с остаточной кислотностью от 1,0 до 2,5 % (рис.4) для защиты днища резервуара от негативного воздействия грунта и исключения образования коррозии, так как принятое изначально техническое решение гидроизоляции окраек и конструкция отмостки не обеспечивало должной защиты фундамента.

Рис. 3. Коррозионный износ металла днища резервуара РВСПК-20000

Рис. 4. Конструкция отмостки резервуара РВСПК-20000, разработанная НПП «Симплекс»

Согласно разработанному проекту ремонта, сопряжение отмостки резервуара с его фундаментом выполняется с устройством компенсационного шва шириной 20мм на всю высоту отмостки с заполнением просмоленной паклей и герметиком, обеспечивающим высокую стойкость изоляции к температурным и усадочным деформациям, а также к действию агрессивных атмосферных факторов и воды.

Для герметизации температурно-усадочных швов был использован герметик на основе тиокола, имеющий относительное удлинение в момент разрыва не менее 150 %. Деформативность шва составила более 25 %, интервал температуры эксплуатации – в пределах от минус 60 °С до плюс 70 °С. Кроме того, температурно-усадочные швы выполняются по периметру РВСПК-20000 в отмостке с шагом 6м, а свободное пространство между бетонной отмосткой и окрайкой днища резервуара заполняется цементно-песчаным раствором. Воснование температурно-усадочных швов закладывалась доска размерами 40×19мм.

Конструкция компенсационного шва была выполнена с учетом расчетных показателей деформации основания резервуара и отмостки, заполняющий шов герметик по-добран в соответствии с показателями растя-жения и усилия адгезии к бетону. Применение песчано-битумной гидроизоляции окраек, в свою очередь, позволило устранить неровности фундаментного кольца резервуара, а также предотвратить напорное и капиллярное движение воды не только в вертикальном, но и вгоризонтальном направлении.

Устройство отмостки производилось по секциям, разделенным температурно-усадочными швами с разрывом армирования. Новая отмостка выполнена из бетона В15, толщиной 100мм с уклоном по месту планировки, на бетонной подготовке из бетона В3.5.

Так, разработанное конструктивное решение по ремонту отмостки резервуара РВСПК-20000 с использованием компенсационного температурно-усадочного шва между отмосткой и фундаментом показало успешные результаты в период эксплуатации объекта. Об эффективности работы предложенной конструкции защиты основания и фундамента резервуара от воды при работе системы аварийного орошения также свидетельствует многократный опыт ее применения на других объектах магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов.

При проектировании и расчете фундаментов под вертикальные резервуары (РВС) необходимо учитывать эпюру распределения давления на грунт, которая распределяется не по вертикальным линиям, а по кривым — изобарам. Связано это с тем, что нагрузка на фундамент распределяется неравномерно по площади основания. Общая нагрузка на основание фундамента состоит из суммы нагрузок от действия масс: резервуара, жидкости, фундамента и снега на крыше резервуара. Нагрузка от массы жидкости распределяется равномерно по площади основания и зависит от высоты резервуара, точнее, от максимального уровня жидкости и ее плотности. Нагрузка от днища также распределяется равномерно по площади, а сумма нагрузок от массы корпуса и крыши резервуара и снеговая нагрузка концентрируется по образующей линии корпуса резервуара.

На рисунке показана эпюра распределения давления на основание фундамента РВС.

Эпюра распределения давления на основание вертикального резервуара

Если принять равномерное распределение нагрузки на основание фундамента от днища РВС, и считать резервуар как одно целое сооружение, то давление заполненного резервуара с максимальной снеговой нагрузкой можно определить по формуле:

где Р — давление на основание фундамента, кг/см 2 ;

Н — высота резервуара, см;

р — плотность жидкости, кг/см 3 ;

Gрез — вес резервуара, кг;

Ссф — вес фундамента, кг;

G — вес снега на крыше резервуара, кг:

F — площадь основания фундамента, см 2 .

При сооружении фундаментов под РВС допустимая нагрузка на грунт под основанием фундамента должна быть не более 2,0 кг/см 2 , то есть резервуары строить на грунтах, имеющих несущую способность (допустимое давление на грунт) менее 2,0 кг/см 2 без дополнительного его упрочнения не допускается. Таким образом, условие устойчивости резервуара определяется формулой:

В таблице приведены допустимые давления на некоторые виды грунтов, на которых сооружаются резервуары.

Фундаменты для наземных РВС емкостью до 5000 м 3 включительно строятся, как правило, земляными. Фундаменты для резервуаров большей емкости выполняются с устройством железобетонного кольца под утором резервуара.

Допустимое давление на грунты оснований при заложении фундаментов на глубине 2 м ниже поверхности земли при расчете на основные силовые воздействия

На рисунке показаны разрезы фундаментов под РВС, сооружаемых на различных грунтах.

Основания наземных вертикальных резервуаров

а — из песчаных и супесчаных грунтов, б — из глины, суглинков.

1 — срезка растительного слоя, 2 — местный грунт, 3 — песчаная подушка с гидрофобным слоем, 4 — резервуар

На рисунке показан разрез земляного фундамента под резервуар РВС-10000 с устройством железобетонного кольца по периметру корпуса резервуара.

Разрез фундамента под РВС-10000 с устройством железобетонного кольца

На рисунке показано устройство фундаментов под РВС на склонах косогорных участков местности. Главное условие при строительстве фундаментов на косо горных участках — это предупредить сползание фундамента по склону и обеспечить отвод ливневых и талых вод от площадки резервуарного парка. Поэтому рекомендуется делать на косогоре горизонтальную полку путем срезки грунта и производить строительство фундамента на горизонтальной поверхности. При больших склонах допускается срезка косогора ступенями высотой 25-30 см. Водоотводной лоток (нагорная канава) с бетонным покрытием строится на склоне выше полки, на расстоянии, которое определяется при проектировании и указывается в рабочих чертежах проекта строительства резервуара.

Устройство насыпных оснований фундаментов вертикальных резервуаров на косогорных участках местности

1 — резервуар, 2 — бровка, 3 — откос, 4 — нагорная канава,

5 — песчаная подушка с гидрофобным слоем, 6 — подсыпка местным грунтом

Фундаменты по высоте бывают нормальными в пределах 0,35—0,5 метра и высотными. Например, на распределительных нефтебазах для самотечного налива нефтепродуктов в автоцистерны фундаменты под РВС до 1000 м 3 допускается строить высотой до 2-х метров.

При сооружении фундамента необходимо руководствоваться следующими требованиями:

1. Строительная площадка должна быть предварительно спланирована до проектных отметок.

2. Верхний растительный слой необходимо срезать на полную его глубину (25-30 см), как не дающий надлежащей связи, и для предупреждения прорастания растительности под фундаментом. Размеры площади срезки грунта принимаются с учетом того, что по верху радиус фундамента должен быть больше радиуса резервуара на 0,7 м и крутизна откоса должна быть 1:1,5, то есть:

где Rфунд — радиус подошвы фундамента, м;

Rpвс — радиус резервуара, м;

hф — высота фундамента, м.

3. Разработанное ложе основания фундамента должно быть спланировано, засыпано песком или щебнем в зависимости от прочности материка грунта на высоту не менее 0,2 м и утрамбовано.

4. Основное основание фундамента допускается строить из местного грунта — из суглинков, супеси, кроме торфяного грунта.

5. При сооружении фундамента из местных грунтов разнородный грунт необходимо укладывать горизонтальными слоями или перемешивать до однородности состава до укладки в фундамент. Толщина каждого слоя должна быть в пределах 0,2 м и трамбоваться дорожными катками с шипами или ручными трамбовками. Уплотнение основания гусеничными тракторами запрещается по причине их малой удельной нагрузки на грунт, что не обеспечит требуемую плотность основания и в дальнейшем даст недопустимую осадку резервуара.

6. До укладки грунта необходимо проверить его влажность. При применении глинистых грунтов естественная влажность в момент укладки не должна превышать для супесчаных фунтов 9—14%, суглинистых 16—22% и глинистых 18—24%. Увлажнение или подсушивание грунта должно производиться до укладки его в фундамент. Степень влажности грунта должна определяться лабораторным способом. В полевых условиях степень влажности грунта можно определить при отсутствии специальных лабораторных приборов следующим способом:

а) при проведении металлической пластинкой по поверхности шарика диаметром 3—4 см, скатанного из разрыхленного грунта, не должно наблюдаться налипания его на пластинку;

б) скатанный из шарика жгут диаметром 3—4 мм и длиной 3—5 см не должен крошиться.

7. После устройства основания из местного грунта поверх его укладывается и трамбуется песчаная подушка толщиной 20-35 см из крупнозернистого песка. Песчаная подушка должна иметь уклон от центра, равный 1,5%.

8. Поверх песчаной подушки укладывается гидроизоляционный (гидрофобный) слой толщиной 8-10 см, для защиты днища резервуара от коррозии. Гидрофобный слой изготавливается из смеси песка с битумом или отработанными маслами и темными нефтепродуктами. Обычно смесь готовится в строительных растворомешалках.

9. Отмостка и откосы фундамента должны укрепляться от воздействия атмосферных осадков и выветривания песка и грунта из фундамента. Для покрытия отмостки и откосов могут применяться различные материалы: булыжник; монолитный бетон и железобетонные тонкостенные плиты (толщиной 6-8 см). Практичнее всего покрывать отмостку резервуаров тротуарными плитами размером 1,0×0,5×0,06 м, а откосы канальными плитами 2,5×1,5×0,08 м, так как при ремонте фундаментов их можно снимать и после устранения дефектов ставить на место. При хранении этилированных нефтепродуктов по санитарным требованиям покрытие отмостки и откосов должно выполняться из монолитного бетона.

10. После устройства фундамента по периметру его основания должен быть сооружен лоток с бетонным покрытием для отвода ливневых вод и предохранения фундамента от подмыва.

11. В процессе эксплуатации, особенно в течение первого года, необходимо вести наблюдение за осадкой резервуара и фундамента. При осадке резервуара обычно возникают разрывные усилия в его в корпусе в местах подключения технологических трубопроводов. В этом случае возможен разрыв задвижки или появление вогнутости или выпуклости в корпусе резервуара. Для предупреждения аварии при наземном монтаже трубопроводов на опоры устанавливаются временные раздвижные клинья, которые по мере осадки резервуара раздвигаются и трубопровод опускается. Подземные трубопроводы с резервуарами в первый год эксплуатации соединяются с помощью резиново-тканевых рукавов. При неравномерной осадке резервуара производятся его подъем и подбивка песком.

Читайте также:

  1. Административное правонарушение как основание административной ответственности, его ограничение от преступления и дисциплинарного проступка.
  2. Административное правонарушение как основание административной ответственности, его отграничение от преступления и дисциплинарного проступка.
  3. Б) Критика торгашеского феодализма и обоснование буржуазного предпринимательства. М.Лютер и Ж.Кальвин
  4. Береговые резервуары.
  5. Возникновение, основание и порядок прекращения государственно-служебных отношений.
  6. Вопрос.Основание ответственности
  7. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ПИТАЮЩЕЙ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ МИКРОРАЙОНА
  8. Выбор и обоснование схемы распределительной сети
  9. Дидактические принципы и их обоснование Я.А.Коменским.
  10. Значение питания для здоровья населения. Принципы рационального питания населения, их обоснование.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *