1000m3液化石油气球罐倾斜事故的原因分析

　　钢制液化石油气球形储罐(以下简称液化气球罐)是由球壳、立柱、基础、人孔、连接杆 及各种附件组成，其中球罐基础的设计、施工及投运后保养显得尤为重要，它关系到整个供应基地生产安全和企业经济的正常运行，发生倾斜后，重心轴线就会在球体下部向低侧偏斜 ，每根立柱和赤道带球壳板受力不均匀，威胁着球罐的安全使用。江苏某公司1000m3液 化气球罐倾斜事故，就值得我们研究与反思，希望通过对这起事故的剖析，能为今后液化气球罐的设计、施工和安全使用予以有益的启发。

1　事故简介

　　某公司液化气罐区，是由4台1000m3球罐，1台20m3卧罐组成，具有从长江槽船输进 液化气，向公路罐车输出液化气及少量瓶装液化气灌装功能。该工程于1995年8月峻工，投 入使用，1996年、1997年分二次进行了使用后的首次全面检验。1998年5月27日，液化气罐 区职工在运行巡检时，发现402＃球罐东南侧立柱底板下混凝土基础表皮严重龟裂，地脚螺 栓移位。公司立即上报建设、劳动、消防部门，并于6月7日委托某城乡规划设计院对所有球 罐进行一次沉降和倾斜测定，测得401＃、402＃、404＃球罐均不同程度的倾斜沉降，其中 严重的401＃罐向东北侧倾斜107mm，402＃罐向西北侧倾斜101mm(测量数据见图1)。

图1

　　两罐的倾斜度分别超过SH3062-94《石油化工企业球罐基础设计规范》规定允许值的4.35倍 和4.11倍，针对这一情况，公司立即采取了球罐倒罐放空、管道脱离等措施，球罐的倾斜得到了控制。同时对立柱与球壳的焊接部位，球罐赤道带的焊缝进行MT检测，未见异常。

2　原因分析

　　该球罐区地处长江南岸边上，球罐基础最近仅距长江岸线约30m，其工程地质情况较为复杂 ， 球罐区下部8.8m深处由东南向西北倾斜的地下岩层，-2.3m至岩层为矿质亚粘土层，上为泥质细砂层，罐体基础设计采用10根直径1.2m钻孔灌注桩圆形配置，上部用环形横梁联 接，要求桩端深入岩层0.5m(或以上)，但设计单位未注明开挖方法，仅口头建议采用钻机 开挖法。基础施工单位因当时在周边地区未联系到所需1.2m的钻机，所以未能实施钻机开 挖法，讨论改用打桩法或大开挖方法，均因开挖条件不允许和设计单位不同意的原因被否定，最后在未征得设计单位同意，就与建设单位商量决定采用了沉井法开挖。此方法为采用厚 4mm、直径1.2m、高1m的钢质圆筒沉井，中心采用人工挖掘去土，使之逐渐下沉，当第 一节开挖后，即用直径1.2mm的水泥圆筒跟着逐节下沉，直至地下岩层，然后于2/3桩深 处设加注漏斗浇注混凝土，并用震动棒捣实。施工时没有严格按设计要求开挖到岩层下0.5 m深度，虽沉井圆筒均下到了岩层，但地下岩层都有不同程度的斜度，所以部分钢板和水泥 圆筒边缘会腾空产生空隙，不能有效下沉，无法全部挡住砂土和较为严重的涌水，当时，施 工人员为了沉井堵漏，曾采用插钢板和塞“蛇皮袋”方法，但仍无法控制大量砂和水的渗入，沉井内总是有深约6～7cm的砂和水无法抽尽，在这种情况下，施工单位最后采用桩底直 接投放干性混凝土，然后再往下浇注湿性混凝土。这种施工情况因排水工艺等原因，桩底无 法保证混凝土浇捣质量，给桩端与岩层之间留下了松软的隔层，且基础施工未留下任何原始 记录。由此，根据地质条件和施工工艺过程质量状况，参照地基发生不均匀沉降的三个可能 性--即地质变化，周边地基施工影响和桩基原因，进行排除法分析，可以认为该两球罐基础沉降倾斜的主要原因是采用沉井法施工，桩底清砂不彻底，涌砂较多，桩身施工混凝土浇筑产生分层、离析所致。

3　处理方法

　　(1)对基础采取锚杆静压桩法进行加固，其施工按《锚杆静压桩技术规程》等标准和施工要求实施。
　　(2)基础加固后，加强对所有桩的观察，待观察三个月情况，稳定后再进行设备纠偏校正和调平。
　　(3)将液化气进出管口改为柔性接头。
　　(4)检测所有焊缝和底脚螺栓质量，符合有关规范要求后方可投入运行，试运行半年通过验 收后准许正常运行。

4　存在问题

　　该球罐基础在设计，施工等环节上均存在着一定的问题：
　　(1)设计单位在施工图中未标明球罐基础具体开挖方法，使施工单位在正常施工遇到困难需 要变更施工方法时，随意性较大。
　　(2)施工单位在球罐基础施工时不按设计单位提出的要求进行施工，变更开挖方法未经设计 单位认可，就与建设单位双方协商凭经验随意施工，未进行任何施工记录。
　　(3)建设单位不尊重设计，随意同意施工单位变更施工方案。
　　(4)土建工程未按建设部规定实施质量监理，对土建质量缺乏第三方监督管理。
　　(5)球罐组焊结束，在水压试验时仅做了球罐整体沉降测定，而未对每个立柱基础进行不均 匀沉降观测。缺少全部立柱基础不均匀沉降检测的内容，方法和要求，投入使用后对这检测项目仍未引起重视。

5　办法与措施

　　(1)液化气球罐建设应严格执行国家有关基本建设程序，勘察、设计、土建、安装(含球罐组 焊)单位均应有相应资质，球罐压力容器制造和组焊必须实施第三方监督检验，土建工程施 工必须实行工程监理。
　　(2)设计单位的球罐基础施工图要尽可能细化和具有可操作性，要明确相应施工方法和施工 要求，并切实做好施工现场技术服务。
　　(3)土建施工单位要严格按照施工图施工，对施工中发现地质异常或其他难以施工情况时要 及时通知建设单位和设计单位，由设计单位予以设计变更后再行施工，切不可凭经验随意施工。
　　(4)建设单位应严格按照设计施工图检查督促施工质量情况，当施工遇到重大困难时，不能 随意迁就去代替设计单位同意施工单位提出的变更方案和施工要求。
　　(5)球罐全部立柱基础的不均匀沉降检测项目应纳入球罐组焊质量控制要求，严格按SH3062- 94《石油化工企业球罐基础设计规范》对每一立柱基础进行不均匀沉降测定。使用后的定期 检验也应增加此项目的测定，发现有不均匀沉降或倾斜超标应及时通知建设单位予以处理 。