白 曄

（大連化工研究設(shè)計(jì)院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3）

聯(lián)堿廠煅燒爐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

白 曄

（大連化工研究設(shè)計(jì)院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3）

堿廠煅燒爐設(shè)備荷載作用位置對(duì)于煅燒爐基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)是大偏心荷載，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)力求合力作用點(diǎn)與基礎(chǔ)形心重合?；A(chǔ)建成使用后，煅燒爐運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小，操作人員感覺(jué)舒適。

煅燒爐；基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)計(jì)算

2 0 0 5年在江蘇華昌化工股份公司建成的堿廠煅燒車間煅燒爐基礎(chǔ)，受到了甲方及參觀人士的一致好評(píng)。堿廠的煅燒爐體積大，荷載重，且是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其前托輪和后托輪地面以上的基礎(chǔ)，多數(shù)設(shè)計(jì)人員將其做成大塊式基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)形式建筑材料用量大，基礎(chǔ)自重大，并且施工時(shí)易產(chǎn)生水熱化效應(yīng)。在水熱化的作用下，溫度應(yīng)力使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫，溫度裂縫的走向無(wú)一定規(guī)律。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B性等。尤其是化工廠，在腐蝕介質(zhì)的作用下，會(huì)加速鋼筋及混凝土的腐蝕，影響使用承載能力。如果要采取防治措施，則需改變混凝土原材料及配合比的選用，改進(jìn)工藝流程，采取特殊養(yǎng)護(hù)方法等，這樣會(huì)增加施工難度，增加費(fèi)用，施工周期延長(zhǎng)，并且不能保證不出現(xiàn)裂縫。

江蘇華昌化工股份公司煅燒爐地面以上基礎(chǔ)所采取結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，外觀輕巧、美觀，節(jié)省材料、施工方便。尤其是地面以上基礎(chǔ)自重減輕后，可節(jié)省其地下部分基礎(chǔ)的投資。

下面以φ2 8 0 0×2 8 0 0 0煅燒爐后托輪基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為例，講述地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)條件

抗震設(shè)防烈度6度，地震加速度0.0 5g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地土類別Ⅲ類，基本風(fēng)壓0.5 k N／m2。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

1）根據(jù)甲方提供的工程地質(zhì)勘察報(bào)告；

2）根據(jù)甲方及工藝專業(yè)提供的設(shè)計(jì)條件；

3）根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。

3 工程地質(zhì)

根據(jù)江蘇南京地質(zhì)工程勘察提供的巖土工程詳勘報(bào)告，本工程各層土的工程性能評(píng)價(jià)大致如下：

①吹填砂，松散，強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性能差；

② 素填土，結(jié)構(gòu)較松散，強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性能差；

③ 淤泥質(zhì)填土，流塑，高壓縮性，工程地質(zhì)性能差；

④ 粉土夾粉質(zhì)粘土，軟－流塑，中－高壓縮性，工程地質(zhì)性能一般；

⑤ 粉土夾粉砂，稍密，中壓縮性，工程地質(zhì)性能一般；

⑥ 粉細(xì)砂，稍密，局部中密，中壓縮性，工程地質(zhì)性能一般；

⑦ 粉細(xì)砂，中密，中壓縮性，工程地質(zhì)性能較好；

⑧ 粉質(zhì)粘土夾粉土，軟塑，中壓縮性，工程地質(zhì)性能較差；

⑨ 粉細(xì)砂夾粉土，密實(shí)，中壓縮性，工程地質(zhì)性能良好；

⑩粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土，中密，中壓縮性，工程地質(zhì)性能一般。

4 基礎(chǔ)方案的選擇

煅燒廠房及爐區(qū)荷載大，對(duì)變形敏感，天然地基及復(fù)合地基均不能滿足設(shè)計(jì)要求，故采用捶擊沉管夯擴(kuò)灌注樁。⑦層粉細(xì)砂厚度達(dá)9.6 0～1 5.0 0m，而⑧粉質(zhì)粘土夾粉土這一不良土層僅0.3～1.8m，其下土層工程地質(zhì)性能良好，因此以⑦粉細(xì)砂層作為樁端持力層，樁徑φ4 5 0，樁長(zhǎng)約1 2m，單樁豎向承載力特征值8 5 0k N（按要求試樁滿足設(shè)計(jì)要求）。

5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

5.1 煅燒爐后托輪平臺(tái)地基基礎(chǔ)計(jì)算

煅燒爐后托輪平臺(tái)尺寸A×B＝8.6 8m×6.4 0m，平臺(tái)頂面標(biāo)高3.0 0 0m，煅燒爐后托輪的荷載，主要作用在后托輪中心線上，屬大偏心荷載，在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求其荷載重心與基礎(chǔ)形心重合。

圖1 煅燒爐后托輪平臺(tái)頂面平面圖

計(jì)算時(shí)考慮設(shè)備荷載動(dòng)力系數(shù)1.5，由設(shè)備廠家提供的煅燒爐土建條件圖知：

作用在后托輪中心線上的設(shè)備荷載Fk1＝1 0 5 0 ×1.5＝1 5 7 5k N

大齒輪作用荷載Fk2＝1 8 0×1.5＝2 7 0k N

后托輪平臺(tái)板自重1 1 0 5k N

后托輪平臺(tái)梁自重7 9 6k N

后托輪平臺(tái)柱自重2 6 4k N

后托輪平臺(tái)框架梁板柱合力Fk3＝1 1 0 5＋7 9 6＋2 6 4＝2 1 6 5k N

平臺(tái)面操作活荷載（按4k N／m2活荷載考慮）Fk4＝4×A×B＝4×8.6 8×6.4＝2 2 2k N

圖2 煅燒爐后托輪平臺(tái)樁基礎(chǔ)平面布置圖

求Fk1、Fk2、Fk3、Fk4的合力作用點(diǎn)：（如圖3）

圖3 煅燒爐后托輪平臺(tái)荷載作用位置示意圖

設(shè)合力作用點(diǎn)為O點(diǎn)，與后托輪中心線距離為x

對(duì)O點(diǎn)取矩：Fk1×x＝Fk2×（1.8 5－x）＋（Fk3＋Fk4）×（2.0 9－x）

1 5 7 5×x＝2 7 0×（1.8 5－x）＋（2 1 6 5＋2 2 2）×（2.0 9－x）

解得x＝1.2 8m

即合力作用位置距后托輪中心線1.2 8m，樁布置平面圖形心應(yīng)與此點(diǎn)重合。

承臺(tái)底標(biāo)高為－1.6m，承臺(tái)底面尺寸為7.1 1 m×4.4 5m

樁基承臺(tái)自重及承臺(tái)上土自重Gk＝7.1 1× 4.4 5×1.6×2 0＝1 0 1 2k N

在軸心豎向力作用下，單樁豎向承載力Qk

Qk＝（Σ Fki＋Gk）／n＝（1 5 7 5＋2 7 0＋2 1 6 5＋2 2 2＋1 0 1 2）／8＝6 5 6k N＜R a＝8 5 0k N

單樁豎向承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

其中，n為樁基中的樁數(shù)，R a為單樁豎向承載力特征值。

5.2 煅燒爐前托輪平臺(tái)地基基礎(chǔ)計(jì)算

作用在前托輪中心線上的設(shè)備荷載，其作用位置與前托輪框架形心重合，荷載無(wú)偏心，按在軸心豎向力作用下計(jì)算單樁豎向承載力。（計(jì)算略）

采用以上計(jì)算方法設(shè)計(jì)的煅燒爐基礎(chǔ)運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小，操作人員感覺(jué)舒適。

T Q 1 1 4.1；T U 4 7 3.1 2

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 4－1 3－0 3

2 0 1 2－0 6－0 1