趙欣

（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

某電廠采用燃煤機組，裝機容量為2×660MW。廠內(nèi)設有1 座條形煤場，位于廠區(qū)最南端，煤堆有效長度273m，堆煤高度15m，煤場中部設置一座跨度為100m，長度為80m 的兩端敞開式鋼結構干煤棚，干煤棚為三心圓網(wǎng)殼結構，壓型鋼板圍護，網(wǎng)殼支座高度3.500m（相對煤場內(nèi)地坪），外側上弦跨度為100m，干煤棚縱向支座間距為8m。

煤場同軌布置有2 臺斗輪堆取料機，采用折返式，斗輪機下方各布置1 條帶式輸送機。

煤場四周設置有16m 高的防風抑塵網(wǎng)及噴淋水裝置，以抑制煤塵飛揚。

根據(jù)國家環(huán)保要求，擬對儲煤場進行全封閉；本次煤場封閉改造工程，是在電廠原煤場干煤棚東西兩側分別擴建干煤棚，同時對干煤棚兩端設置圍擋設施，以滿足現(xiàn)行國家及地方環(huán)保要求。

2 工程建設條件

2.1 巖土工程條件

地基巖土工程特性評價如下。

第①層填土屬新近堆積土，顏色較雜，素填土為可塑～硬塑狀態(tài)的粘性土夯實堆積而成，呈稍密～中密狀態(tài)。

第②層淤泥質粉質粘土物理力學性質差，承載力低，屬于軟弱土，不宜作為建筑物基礎持力層。

第③-1層粉質粘土，濕，以軟塑為主，局部夾流塑狀淤泥質土和松散粉砂、粉土。該層物理力學性質差，承載力低，屬于軟弱土，可以作為對變形要求不高的輕型荷載建（構）筑物的基礎持力層。

第③-2層粉質粘土，濕，以可塑為主，局部軟塑，局部夾松散粉砂、粉土。該層物理力學性質較差，承載力較低，屬于軟弱土，可作為一般建（構）筑物基礎持力層及其下臥層。

第④層含粘性土粉砂，松散～梢密，該層厚度不一，層頂標高變化大，層位不穩(wěn)定，物理力學性質較差，承載力較低，可作為輕型荷載建（構）筑物地基基礎持力層及其下臥層。

第⑤-1層粉細砂，稍密，局部中密，飽和。該層厚度不一，層頂標高變化大，該層物理力學性質一般，承載力一般。在局部埋深淺地段可作為一般輕型建構筑物的基礎持力層。不宜作為重要建筑物樁基的樁端持力層。

第⑤-2層粉細砂，中密，局部密實，飽和。物理力學性質好，承載力高，分布連續(xù)，厚度較大。可作為重要建筑物樁基的樁端持力層。

這一次，青辰再也招架不住。面對壓下來的血盆大口，他瞪起雙眼，惡狠狠地與那對幽深而邪惡的狼眸對視。從對方的眼中，他看到了自己猙獰的臉，那張臉齜著牙，瞪著眼，被搏斗時飛濺的鮮血染紅了半扇，恐怖而兇戾。

第⑤-3層粉細砂，密實，局部中密。分布連續(xù)厚度大，分布廣泛。物理力學性質好，承載力較高?？勺鳛橹匾ㄖ飿痘臉抖顺至雍拖屡P層。

第⑥層中粗砂，密實，局部中密。物理力學性質好，承載力較高?？勺鳛橹匾ㄖ飿痘臉抖顺至雍拖屡P層。

第⑦層粉細砂，密實，局部中密。物理力學性質好，承載力較高?？勺鳛橹匾ㄖ飿痘臉抖顺至雍拖屡P層。

⑧-1強風化粉砂巖：青灰色、青色、紫紅色，鉆探取芯率較低，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、部分呈散體砂狀，較破碎?？勺鳛橹匾ㄖ飿痘臉抖顺至雍拖屡P層。

⑧-2中等風化粉砂巖：暗紅色，灰白色，青色，強度較高，錘敲聲脆，巖芯呈短柱狀～長柱狀?？勺鳛橹匾ㄖ飿痘臉抖顺至雍拖屡P層。

總之，擬改造場地淺部地層巖土工程特性較差，同時場地內(nèi)地下水位埋深淺，因此天然地基條件較差，根據(jù)《建筑地基基礎規(guī)范》[1]要求，擬建建（構）筑物除部分輕型建構筑物在滿足強度、變形驗算條件下，可采用天然地基外，基本上均需要采用樁基礎或進行地基處理。

2.2 地震效應

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》[2]，工程場地相應的地震基本烈度為Ⅴ度。建筑場地類為Ⅲ類。根據(jù)《火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)程》[3]的規(guī)定，本工程封閉煤場相當于《建筑抗震設計規(guī)范》中的乙類建筑，地震作用按抗震設防烈度Ⅴ度計算，按烈度為7 度采取抗震構造措施。

3 煤場封閉型式

煤場封閉改造時主要考慮以下因素。

煤場封閉后，保證儲煤量，煤棚的設置要根據(jù)斗輪機的運行包絡線及現(xiàn)有煤場的大小來確定。

煤棚封閉范圍要充分考慮現(xiàn)有道路、建筑物、邊界等因素，保證在最大利用場地的情況下，盡可能的減少對現(xiàn)有建筑物的影響。

3.1 煤場類型

現(xiàn)階段，根據(jù)環(huán)保要求，國內(nèi)火力發(fā)電廠露天或半露天煤場均需進行煤場封閉改造。電廠煤場類型通常有筒倉、圓形煤場和條形煤場。

筒倉是平面為圓形、方形、矩形、多角形及其他幾何外形的貯存散料的直立容器。筒倉為全封閉結構，可以徹底解決粉塵對環(huán)境的污染。建設筒倉同時必須同步建設高位棧橋，需要改變原有的堆取運輸系統(tǒng)。現(xiàn)廠內(nèi)已建有1 座條形煤場，如需改造為筒倉，需對廠內(nèi)的輸煤系統(tǒng)進行徹底改造，施工工期和改造費用會成倍增長，對電廠的正常運行有非常大的影響。針對現(xiàn)場的實際情況，筒倉并不適合本煤場全封閉改造工程。

圓形煤場平面呈圓形，外來煤經(jīng)轉載點，通過架空棧橋由堆煤機存放于煤場，再經(jīng)地下煤斗和地下煤廊由輸煤皮帶運出至廠房。這種煤場采用底部環(huán)形擋煤墻+上部半球形網(wǎng)殼結構。其具有環(huán)保性能好、占地面積小、儲煤量大的特點，但其也有造價高昂、施工對現(xiàn)有煤場運行影響較大且該方案需改變原有的輸煤系統(tǒng)，因此不適用于改造類的煤場工程。

條形煤場是國內(nèi)外電廠煤場常用的成熟技術方案，因其煤場堆取料機設備成熟、設計施工便利而廣泛使用。條形煤場在堆取料設備配置、儲煤量、延伸擴建條件、施工運行條件、場地利用率和降低綜合造價等方面，比圓形煤場等更有優(yōu)勢。現(xiàn)廠內(nèi)已建煤場就為條形煤場。其中條形煤場全封閉主要采用的兩種型式為：①全覆蓋干煤棚+端部防風抑塵網(wǎng)型式；②全封閉干煤棚型式。其中全封閉干煤棚型式又分為端部垂直于地面的全封閉干煤棚方案、端部為蠶繭型的條形煤棚全封閉方案、氣膜式條形煤棚全封閉型式等。

3.2 全覆蓋干煤棚+端部防風抑塵網(wǎng)型式

這種型式對儲煤區(qū)域上方設置全覆蓋干煤棚（一般采用空間鋼結構承重+壓型鋼板封閉），并在干煤棚的兩端設置防風抑塵網(wǎng)。防風抑塵網(wǎng)使得煤場自然通風，后續(xù)運行過程中工作環(huán)境較好，有利于運行時職工的職業(yè)衛(wèi)生。但由于兩端還存在一定的未封閉區(qū)域，并不能完全解決揚塵、流失及滲漏問題。

3.3 端部垂直地面型全封閉條形煤棚型式

這種型式除煤場上方設置壓型鋼板封閉外，端部也采用壓型鋼板全封閉，其封閉效果要比第一種方案稍好。在今后環(huán)保標準越來越高的趨勢下，煤場封閉改造時，本方案將成為選型趨勢。

3.4 端部蠶繭型條形煤棚全封閉型式

這種型式在煤場上方設置壓型鋼板封閉，端部采用蠶繭型全封閉，除外觀設計不同外，該型式的通風措施、封閉抑塵效果以及對周邊環(huán)境的影響與端部垂直地面型全封閉條形煤棚方案相同。該方案的外觀設計中，在干煤棚端部采取流線型設計，使整個建筑既優(yōu)雅又大氣。

3.5 氣膜式全封閉條形煤棚型式

這種封閉式煤棚型式一般由控制系統(tǒng)、新風增壓系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、應急備用電源系統(tǒng)等組成。結構體系為用膜材料做成封閉空間，加以錨定充氣后，使膜內(nèi)外持續(xù)的保持一定壓差，再在膜結構外部設置斜向正交索網(wǎng)，成為穩(wěn)定的封閉式儲煤建筑。氣膜式貯煤場內(nèi)無梁柱，充氣后矗立在基礎或擋煤墻之上。其具有節(jié)省鋼材、施工周期短，一次投資低等優(yōu)勢。

3.6 本工程煤場封閉型式方案比選

本次煤場封閉改造工程，是在電廠原條形煤場干煤棚東西兩側分別擴建干煤棚，同時對干煤棚兩端設置圍擋設施。擴建干煤棚的建筑結構型式宜與原有干煤棚統(tǒng)一協(xié)調。氣膜結構封閉式煤場，雖然有施工工期較短，一次投資較低等優(yōu)點，但同時膜材料易老化、撕裂和松弛，不能達到與主體結構相同的使用年限，因此該方案后期日常維護要求高，會導致二次投資且投資費用較高；氣膜結構需要鼓風機不斷充氣來維持膜內(nèi)壓力，外部設備依賴性高。本工程煤場已建有80m 長干煤棚，采用氣膜結構則必須把已有的干煤棚網(wǎng)架拆除，大大增加了投資費用和工期。因此本工程煤場封閉型式方案比選中不采用氣膜式結構方案。

端部垂直地面型封閉條形煤場與端部蠶繭型封閉條形煤場的區(qū)別只是在于煤場占地、儲煤量和端部幾何形狀有所不同，這兩種形式的封閉煤場能夠達到的環(huán)保效果基本相當。與蠶繭型封閉條形煤場比較，端部垂直于地面型的封閉條形煤場的優(yōu)勢在于占地小，儲煤量多，工程綜合造價較低。兩種外形比較更推薦端部垂直地面型封閉。

綜合以上考慮，最終方案比選如表1 所示。從各方面對比可以看出，各方案均能滿足環(huán)保要求，由于本工程為改造工程，方案二端部垂直地面型全封閉干煤棚方案與方案一全覆蓋干煤棚+端部防風抑塵網(wǎng)方案相比，其具有更好的封閉抑塵作用，環(huán)保效果更好，造價費用相對增加不大。因此本工程推薦方案二，即端部垂直地面型全封閉條形煤棚方案，本方案可以滿足目前國內(nèi)的環(huán)保要求，且改造不會對煤場現(xiàn)有運行帶來較大影響，技術成熟可靠。

表1 煤場封閉方案比選

4 地基與基礎

根據(jù)前期地質報告揭露的地層條件分析以及擬建建（構）筑物的特點，根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》[4]的相關要求，本場地較適宜的樁型為鉆孔灌注樁和預制樁。鉆孔灌注樁易穿透上部較厚的填土層，相對于預制樁也無噪聲污染，但采用灌注樁也存在樁的質量難以控制，施工工期長等問題。預制樁樁身質量容易保證，施工工期較短，但預制樁不易穿透上部較厚的填土層，噪聲污染也較大。

根據(jù)電廠工程實踐經(jīng)驗及原有干煤棚基礎采用樁徑為600mm 的預應力混凝土管樁的實際情況，本次擴建干煤棚基礎暫采用與原有干煤棚基礎相同的樁型即樁徑為600mm 的預應力混凝土管樁。樁頂標高為-2.50m，單樁豎向承載力特征值2250kN，單樁水平承載力特征值不小于160kN。

5 干煤棚結構方案

對條形儲煤場干煤棚結構，目前國內(nèi)有過應用的結構形式有梁柱單框架體系、門剛體系、排架體系、預應力管桁架體系、三心圓鋼網(wǎng)架結構體系等，其中三心圓鋼網(wǎng)架體系運用最多，也是目前最常用的結構方案，其具有適用跨度大、經(jīng)濟性好、空間利用率高的特點。從建筑物平面型式上來說，網(wǎng)架結構也可以適應各種平面形式的建筑：如矩形、圓形、扇形及各種多邊形等平面建筑形式。

常規(guī)空間網(wǎng)架結構和拱形預應力鋼桁架結構同屬大跨度項目中常用的結構形式，在不同類型項目不同使用條件下各有優(yōu)勢，拱形預應力鋼桁架結構在超大跨度結構優(yōu)勢較大，常規(guī)空間網(wǎng)架結構在常規(guī)跨度優(yōu)勢較大。本封閉煤場干煤棚跨度為100m，屬常規(guī)跨度。采用空間網(wǎng)架方案在工程應用、總體造價、設計施工難度、后期運行維護等方面均具有優(yōu)勢。

本工程已建干煤棚采用的就是三心圓空間網(wǎng)架結構。從經(jīng)濟性及美觀方面考慮，本工程東、西兩側擴建干煤棚上部仍建議采用三心圓全鋼空間網(wǎng)架結構。東西擴建段的干煤棚跨度、外形與原干煤棚相同，并應保證剖面弧線與已有干煤棚相同或采取過渡措施減少弧線的偏差。

方案二中全封閉干煤棚方案中將干煤棚往西側擴建140m，往東側擴建100m，干煤棚跨度為100m。干煤棚端部山墻采用垂直平板網(wǎng)架，與上部網(wǎng)殼整體連接，形成良好的空間整體結構，干煤棚的傳力方式為空間傳力體系，山墻可以提高上部網(wǎng)殼的側向剛度，上部網(wǎng)殼可作為山墻的上部支撐點。新建干煤棚結構向原有干煤棚方向懸挑，新老干煤棚之間預留變形縫，進行建筑構造處理。

6 結語

《中華人民共和國大氣污染防治法》[5]實施以來，電廠對煤場進行封閉改造是國家環(huán)保政策的必然趨勢，煤場封閉不但可使貯煤場粉塵的逸散量減少，也縮小了降塵范圍，這樣就可以減少煤粉損失，改善煤場周邊地區(qū)的環(huán)境質量，同時也有效的降低電廠的運營成本。目前進行煤場封閉改造已經(jīng)是電廠的普遍行為，本工程既符合國家環(huán)保政策，又能為煤場封閉形式的多樣性取得良好的經(jīng)驗和效果。