6.4 Требования к основаниям и фундаментам

6.4.1 Общие требования

6.4.1.1 В перечень исходных данных для проектирования основания и фундамента под резервуар должны входить данные инженерно-геологических изысканий (для районов распространения многолетнемерзлых грунтов — данные инженерно-геокриологических изысканий).

Объем и состав инженерных изысканий определяют с учетом действующих нормативных документов* и требований настоящего стандарта.

6.4.1.2 Материалы инженерно-геологических изысканий площадки строительства должны содержать следующие сведения о грунтах и грунтовых водах:

– литологические колонки;

– физико-механические характеристики грунтов (плотность грунтов ρ, удельное сцепление фунтов с, угол внутреннего трения φ, модуль деформации E, коэффициент пористости е, показатель текучести l_L и др.);

– расчетный уровень грунтовых вод с учетом прогноза изменения гидрогеологического режима грунтовых вод на период срока службы без учета их объемов.

В районах распространения многолетнемерзлых фунтов изыскания должны обеспечить получение сведений о составе, состоянии и свойствах мерзлых и оттаивающих фунтов, криогенных процессов и образованиях, включая прогнозы изменения инженерно-геокриологических условий проектируемых резервуаров с геологической средой.

6.4.1.3 Число геологических выработок (скважин) определяется площадью резервуара и должно быть не менее четырех (одна — в центре и три — в районе стенки, т. е. 0,9-1,2 радиуса резервуара). В дополнение к скважинам допускается исследование грунтов методом статического зондирования.

При проведении инженерных изысканий следует предусматривать исследование грунтов на глубину активной зоны (ориентировочно 0,4-0,7 диаметра резервуара) в центральной части резервуара и не менее 0.7 активной зоны — в области стенки резервуара. При свайных фундаментах на глубину активной зоны ниже подошвы условного фундамента (острия свай).

В районах с повышенной сейсмической активностью необходимо предусмотреть проведение геофизических исследований грунтов основания резервуаров и микросейсморайонирования.

6.4.1.4 При разработке проектов оснований и фундаментов следует руководствоваться положениями действующих нормативных документов* и требованиями настоящего стандарта.

6.4.2 Основные требования к проектным решениям оснований

6.4.2.1 Грунты, деформационные характеристики которых обеспечивают допустимые осадки резервуаров. следует использовать в естественном состоянии как основание для резервуара.

6.4.2.2 Для грунтов, деформационные характеристики которых не обеспечивают допустимые осадки резервуаров, предусматривают инженерные мероприятия по их упрочнению либо устройство свайного фундамента.

6.4.2.3 Для просадочных грунтов предусматривают устранение просадочных свойств в пределах всей просадочной толщи или устройство свайных фундаментов, полностью прорезающих просадочную толщу.

6.4.2.4 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на набухающих грунтах, в случае если расчетные деформации основания превышают предельные, предусматривают проведение следующих мероприятий:

– полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;

– применение компенсирующих песчаных подушек;

– устройство свайных фундаментов.

6.4.2.5 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на водонасыщенных пылеватоглинистых, биогенных грунтах и илах, в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должно предусматриваться проведение следующих мероприятий:

– устройство свайных фундаментов;

– для биогенных грунтов и илов — полная или частичная замена их песком, щебнем, гравием и т. д.;

– предпостроечное уплотнение грунтов временной пригрузкой основания (допустимо проведение уплотнения грунтов временной нагрузкой в период гидроиспытания резервуаров по специальной программе).

6.4.2.6 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на подрабатываемых территориях. в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должно предусматриваться проведение следующих мероприятий;

– устройство сплошной железобетонной плиты со швом скольжения между днищем резервуара и верхом плиты;

– применение гибких соединений (компенсационных систем) в узлах подключения трубопроводов;

– устройство приспособлений для выравнивания резервуаров.

6.4.2.7 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на закарстованных территориях, предусматривают проведение следующих мероприятий, исключающих возможность образования карстовых деформаций:

– заполнение карстовых полостей;

– прорезка карстовых пород глубокими фундаментами;

– закрепление закарстованных пород и (или) вышележащих грунтов.

Размещение резервуаров в зонах активных карстовых процессов не допускается.

6.4.2.8 При применении свайных фундаментов концы свай заглубляют в малосжимаемые грунты и обеспечивают требования к предельным деформациям резервуаров.

Свайное основание может быть как под всей площадью резервуара — «свайное поле», так и «кольцевым» — под стенкой резервуара.

6.4.2.9 Если применение указанных в 6.4.27, 6.4.2.8 мероприятий не исключает возможность превышения предельных деформаций основания (или в случае нецелесообразности их применения), предусматривают специальные устройства (компенсаторы) в узлах подключения трубопроводов, обеспечивающие прочность и надежность узлов при осадках резервуаров, а также устройство для выравнивания резервуаров.

6.4.2.10 При строительстве в районах распространения многолетнемерзлых грунтов при использовании грунтов основания по первому принципу (с сохранением фунтов в мерзлом состоянии в период строительства и эксплуатации) предусматривают их защиту от воздействия положительных температур хранимого в резервуарах продукта. Это достигается устройством проветриваемого подполья типа «Высокий ростверк» или применением теплоизоляционных материалов в сочетании с принудительным охлаждением фунтов — термостабилизацией.

6.4.2.11 Грунтовые подушки следует выполнять из послойно уплотненного при оптимальной влажности фунта, модуль деформации которого после уплотнения должен быть не менее 15 МПа, коэффициент уплотнения — не менее 0,90.

Уклон откоса фунтовой подушки следует выполнять не более 1:1,5.

Ширина горизонтальной части поверхности подушки за пределами окрайки, м, должна быть:

0,7 — для резервуаров объемом не более 1000 м³;

1,0 — для резервуаров объемом более 1000 м³ и, независимо от объема, для площадок строительства с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более.

Поверхность подушки за пределами периметра резервуара (горизонтальная и наклонная части) должна быть защищена отмосткой.

6.4.3 Основные требования к проектным решениям фундаментов

6.4.3.1 В качестве фундамента резервуара может быть использована грунтовая подушка (с железобетонным кольцом под стенкой и без него) либо железобетонная плита. Рекомендуемые конструктивные решения фундаментов резервуаров показаны на рисунках 24-26.

6.4.3.2 Для резервуаров объемом 2000-3000 м³ под стенкой резервуара устанавливают железобетонное фундаментное кольцо шириной не менее 0,8 м и не менее 1,0 м — для резервуаров объемом более 3000 м³. Толщину кольца принимают не менее 0,3 м.

Рисунок 24 – Грунтовая подушка

Рисунок 25 – Кольцевой железобетонный фундамент

Рисунок 26 – Сплошная железобетонная плита

6.4.3.3 Для площадок строительства с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более фундаментное кольцо устраивают для всех резервуаров, независимо от объема, шириной не менее 1,5 м, а толщину кольца принимают не менее 0,4 м. Фундаментное кольцо рассчитывают на основное, а для площадок строительства с сейсмичностью 7 баллов и более — также на особое сочетание нагрузок.

6.4.3.4 Под днищем резервуара должен быть предусмотрен гидроизолирующий слой, выполненный из асфальтобетона по ГОСТ 9128 или песчаного грунта, пропитанного нефтяными вяжущими добавками. Применяемые песок и битум не должны содержать коррозионно-активных агентов. Толщина гидроизолирующего слоя под центральной частью днища — не менее 50 мм, под окрайкой днища — не менее 20 мм.

6.4.3.5 При устройстве фундамента резервуара должно быть предусмотрено проведение мероприятий по отводу грунтовых вод и атмосферных осадков из-под днища резервуара.

6.4.4 Балочные конструкции фундаментов

Для оперативного обнаружения протечек продукта через повреждения днища (коррозионные, механические) допускается применять конструкции с опиранием днища на систему из стальных или бетонных опорных балок, т. е. днище может не иметь сплошного основания.

Расположение опорных балок должно обеспечивать вентиляцию пространства под днищем и не должно затруднять визуальное наблюдение за появлением протечек продукта.

Конструктивные схемы расположения опорных балок показаны на рисунке 27. Согласно этим вариантам стенка резервуара не имеет сплошной кольцевой опоры, поэтому в проекте КМ должны быть рассмотрены вопросы местной устойчивости стенки между опорными балками. Данные варианты опирания днищ рекомендуются для резервуаров, имеющих толщину нижнего пояса не более 14 мм и эксплуатируемых при температуре не более 100°С.

Толщину листов днища при опирании на балки и расстояние между балками следует определять расчетом из условий прочности и деформативности согласно требованиям действующих нормативных документов*.

Днища, не имеющие сплошного основания, должны быть сварены двусторонней автоматической сваркой. Для монтажных соединений днища, располагаемых на опорных балках, допускаются односторонние нахлесточные соединения или стыковые соединения на остающейся подкладке. В качестве подкладки допускается использовать верхний пояс опорной балки.

6.4.5 Нагрузки на основание и фундамент

6.4.5.1 Статические нагрузки на центральную часть днища резервуара определяют, исходя из максимального проектного уровня налива и плотности хранимою продукта или воды при гидроиспытаниях.

Вертикальная и горизонтальная составляющие N₀, N_R погонной нагрузки на фундаментное кольцо под стенкой резервуара определяются гидростатическим давлением на уровне днища, полным весом стенки и крыши резервуара, включая оборудование и теплоизоляцию, а также снеговой нагрузкой, избыточным давлением и разряжением (вакуумом) в газовом пространстве резервуара. При расчете нагрузок на фундамент необходимо учитывать дополнительное к N₀ вертикальное погонное усилие Q_R, возникающее вследствие отрыва части окраечного кольца от основания, а также горизонтальное погонное усилие N_R = F, где F – Q_y – k_Т (N₀ + Q_R), если F>0, и N_R – Q_y, если F≤0. Здесь Q_y — погонное перерезывающее усилие в уторном узле, k_Т — коэффициент трения днища по основанию под стенкой резервуара.

6.4.5.2 При сейсмическом воздействии погонное усилие на фундаментное кольцо увеличивается за счет периодической составляющей опрокидывающего момента на корпус. Амплитуду и частоту нагрузки от сейсмического воздействия определяют при выполнении прочностного сейсмического расчета корпуса резервуара.

* На территории Российской Федерации действует СП 28.13330.2012 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии».