摘 要：本文主要介紹燃煤火電工程翻車機室及其緊后轉運站、遷車臺主體結構和支護結構常規(guī)設計、施工方案；并提出翻車機室及其緊后轉運站與支護結構協同優(yōu)化方案、T1轉運站與其上方的遷車臺協同優(yōu)化方案，對協同優(yōu)化方案進行技術可行性分析；同時對協同優(yōu)化方案進行工期、經濟分析；指出協同優(yōu)化對翻車機室地下結構、T1轉運站、遷車臺結構施工的重要意義。

關鍵詞：常規(guī)設計；協同優(yōu)化；一樁兩用；一板三用；支護樁；錨索

引言

大型內陸燃煤火力發(fā)電廠燃料運輸的主要方式是鐵路運輸或鐵路與公路相結合?；疖嚪嚈C室及其緊后轉運站（以下稱T1）位于輸煤系統(tǒng)頭部，翻車機地下結構及其零米設備基礎是接納煤炭的重要構筑物，一般配置2套或4套火車翻車設備。緊后轉運站是整個輸煤系統(tǒng)的“二傳手”，也是輸煤系統(tǒng)的重要構筑物之一，與翻車機室、T1、輸煤棧橋等多個建構筑物一道共同擔負起燃煤電廠廠內燃料輸送和電廠安全穩(wěn)定發(fā)電的重大使命。本文對翻車機室及其緊后轉運站設計施工方案協同優(yōu)化及技術經濟進行分析，對于保障翻車機室地下結構和T1結構施工安全、提高工程質量、降低施工成本、縮短施工工期具有重要意義。

一、結構及深基坑支護常規(guī)設計方案概述

（一）翻車機和T1結構及其輔助設備基礎設計概述

一是翻車機地下結構。裝機容量為2×1000+2×1000MW的燃煤火力發(fā)電工程翻車機室地下結構平面尺寸約45.00×23.00m，底板深度約-15.00m，由底板、側壁、框架、砼煤斗和翻車平臺組成。最后一個縱軸線交地下結構柱以T1轉運站底板為基礎，與其他柱梁形成翻車臺整體框架，成為翻車機地下結構的重要受力構件。0.00m以上為一般廠房建筑。

二是T1地下結構。T1為二層地下結構，平面尺寸約22×23m，底板深度約-25.00m，較翻車機室底板低10.00m。T1緊隨翻車機地下結構，其側壁與翻車機室距離約2500mm，負二層頂板、負一層側壁通過伸縮縫分別與翻車機室底板、側壁連接。負二層底板向翻車機室方向伸入3900mm，與翻車機室地下結構最后1個軸線柱形成整體。如圖1所示。

三是翻車機室零米兩側設備基礎。翻車機室兩側布置空車軌道和空車調軌道，以鋼筋砼條形基礎為受力結構。當地基承載較大時，可采用天然地基；否則，需進行地基處理或設計樁基?？哲囌{車軌道，不僅承受豎向動力荷載，還承受水平動力荷載，對地基穩(wěn)定性要求相對較高。

四是遷車臺設計。遷車臺緊隨翻車機室位于其后，同時位于T1上方，平面尺寸約26.00×35.00m，底標高約-2.50m，以T1轉運站上方的回填土作為地基，由底板、側壁、遷車軌道梁形成結構體系。遷車臺動力荷載較大，同時要求地基不能出現不均勻沉降。

（二）深基坑支護常規(guī)設計方案

T1靠翻車機側基坑邊坡通常采用排樁支護。排樁頂部設計冠梁，以預應力錨索拉緊；中間設計腰梁，同樣以預應力錨索拉緊。排樁一般按φ1000@1200設計，翻車機底板與T1底板的高差決定了排樁的懸臂高度，約10.00m，數量為T1基坑的寬度B/1200+1，一般25根～30根；排樁頂砼冠梁一般1000×800mm；錨索數量一般按B/1500設計，約20根～25根，錨索長度按翻車機室底部地質錨固力確定，一般32m～35m；排樁中間設計一道600mm×600mm腰梁，并按一定間距設計錨桿。如圖2所示。

深基坑支護工程造價較高，一般情況下支護樁50萬元～70萬元、冠梁5萬元、錨索35萬元、腰梁及其錨索約40萬元，合計約150萬元。

二、翻車機室及T1常規(guī)施工流程

翻車機室（T1）深基坑支護樁施工→翻車機室（T1）基坑分層開挖及腰梁、錨索施工→（翻車機室開挖至基坑底）→T1與翻車機室交界排樁冠梁及錨索施工→T1持續(xù)開挖、四面腰梁及錨索施工→（T1開挖至基坑底）→T1負二層結構施工→T1負二層基坑回填→翻車室底板與T1負一層結構平行施工→翻車室煤斗、翻車臺施工（T1負一層封頂）→（翻車機地下結構出零）→翻車機室上部結構及零米設備基礎施工。常規(guī)設計方案下，本施工流程遵循了地下結構施工“先深后淺”的規(guī)律。簡單地說，T1基坑底（-25.00m）比翻車機基坑底（-15.00m）低10.00m，翻車機地下結構必須待與其緊鄰的T1結構施工至-15.00m且回填至-15.00m。在這一施工流程下，翻車機室（T1）深基坑支護及地下結構施工工期至少需要90天，對翻車機室地下結構施工形成了較大的工期壓力[1] 。

三、結構設計與深基坑支護設計協同優(yōu)化

第一，翻車機室地下結構與T1轉運站結構、深基坑支護協同優(yōu)化。翻車機室地下結構與T1結構設計方案決定著結構施工流程、深基坑支護方案，影響著工程造價。常規(guī)設計情況下，翻車機室最后1個縱軸（軸）與T1轉運站第1個縱軸（軸）軸線距離1500mm，軸之間平面尺寸不具備軸外側深基坑支護條件。常規(guī)設計情況下，軸外側支護結構（排樁）必須設計在翻車機室的軸之間，同時決定著T1轉運站結構施工至翻車機基坑底后方能開始翻車機室底板施工，應當協同優(yōu)化設計施工方案。

一是將軸之間的支護樁移位至軸，支護樁軸線與翻車機室軸重合，如圖3所示。

二是翻車機室底板往T1方向延伸至軸外750mm；翻車機室軸交軸柱按-軸柱以翻車機室底板為基礎，軸交軸柱從T1底板分離；T1底板軸外邊線縮短至翻車機軸支護樁邊線，T1轉運站軸外底板寬度由3900mm優(yōu)化為1400mm，翻車機室軸與T1結構分離，兩個單位工程各自形成獨立基礎。

第二，T1與遷車臺結構設計協同優(yōu)化。遷車臺緊隨翻車機室位于其后，同時位于T1上方，平面尺寸約26.00×35.00m，底標高約-2.50m，以T1側壁設計若干根遷車臺支柱；或在T1頂板（-5.00m）設計轉換梁，在側壁和轉換梁上共同設計遷車臺支柱，承受遷車臺的豎向荷載，消除遷車臺沉降風險。

四、協同優(yōu)化技術、工期、經濟分析

（一）技術分析

一是T1轉運站軸外底板優(yōu)化技術分析。T1轉運站軸外底板長度由3900mm優(yōu)化為1400mm，翻車機室軸地下結構柱與T1底板分離，兩個單位工程各自形成獨立地下結構，為兩個單位工程獨立施工、協同施工創(chuàng)造了技術條件，為T1轉運站軸外支護樁移位騰出了平面。同時，T1轉運站軸外底板（1300mm）端部以面接觸頂牢T1轉運站軸外支護樁，起到鎖腳梁作用，受力更加安全可靠；底板取代鎖腳梁和錨索，實現了T1轉運站軸外底板既作T1底板又作鎖腳梁的“一板兩用”。

二是T1轉運站軸外支護樁平面優(yōu)化技術分析。T1轉運站軸外22φ1000支護樁（旋挖灌注樁）移位至翻車機室軸后，軸交 工程樁與T1轉運站軸外支護樁軸線重合，在施工階段，它是支護樁；T1施工至-13.80m，基坑回填后它是工程樁，實現了“一樁兩用”。

三是翻車機室工程樁與T1支護樁協同優(yōu)化技術分析。T1轉運站軸外22φ1000支護樁移位至翻車機室軸后，該支護樁可在翻車機室基坑開挖至-14.00m時施工。支護樁施工完畢后，翻車機室和T1轉運站持續(xù)開挖。開挖至-15.10m（翻車室基坑底）之后，翻車機室底板開始施工；翻車機室底板施工完畢后，支護樁上部的底板形成了“大冠梁”；同時，底板（重力27.9×47.25×1.20×25=39548kN）與地基之間形成的靜摩擦阻力與翻車機室-軸工程樁抗水平位移形成的合力，以遠遠大于錨索的錨固力拖拽支護樁，可靠的錨住支護樁，翻車室底板充當了結構底板、“大冠梁”和“大錨索”，實現了底板“一板三用”[2] 。

四是翻車機室地下結構與T1基坑協同施工技術分析。翻車機室基坑開挖到設計標高后，翻車機室底板及以上結構將不受T1地下結構施工的限制，創(chuàng)新了《建筑地基基礎工程施工規(guī)范》（GB 51004-2015）4.1.3條的規(guī)定，翻車機室底板及以上結構持續(xù)向上施工。同時，T1基坑開挖可與較自身標高高出10.00m的翻車機室地下結構平行推進[3] 。

五是T1與遷車臺結構設計協同優(yōu)化技術分析。T1轉站底板標高為-25.00m，地基足以承受T1、遷車臺和T1上方回填土的全部荷載；T1側壁較厚，可作遷車臺的受力構件或在側壁設計暗柱作為受力構件。同時，遷車臺以T1轉站為“基礎”，通過支柱與T1連結，當地下水位超過遷車臺底板一定高度并對遷車臺形成浮力時，T1將通過支柱“拽住”遷車臺，阻止遷車臺上浮。當然，由于T1地下砼結構自重較大，且其頂板面（-5.00m）至遷車臺底部（-2.50m）填土厚度2.50m，T1自重及其上方填土重力之和W大于浮力時F，T1是不可能上浮的。當設計驗算最不利地下水位情況下F≧W 時，可在T1底板地基設計抗拔錨桿防止T1上浮。

（二）工期分析

翻車機室地下結構復雜，工期至少100天；T1雖然地下結構簡單，但基坑工程技術復雜、工期長，制約著翻車機室地下結構施工的開始時間。按常規(guī)施工流程，T1轉運站先施工，其側壁施工至翻車機室底板底標高且回填完畢后，才能開始翻車機室地下結構施工。一般情況下，T1基坑-15.00m開挖至-25.00m，共有冠梁錨索施工（6d）→砼冠梁施工（3d）→（注漿養(yǎng)護5d）→錨索張拉（3d）→土方開挖（7d）→腰梁錨索施工（6d）→腰梁施工（3d）→（注漿養(yǎng)護5d）→錨索張拉（3d）→土方開挖（9d）8個施工流程，工期至少50d；T1結構自-25.00m施工至-15.00m共5個砼結構施工層，工期（含防水和回填）至少40天；合計90d。也就是說，協同優(yōu)化使翻車機室地下結構開工時間提前了寶貴的90d。

（三）經濟分析

一是T1轉運站軸外底板長度由3900mm縮短至1000mm，減少如下工程量：

土方開挖：2.90×（26.30+22.00）×10.00=

820.70m3。

C35砼：2.90×26.30×1.30=99.15m3。

HRB400鋼筋：含筋率按180kg/m3計，節(jié)省鋼筋17.85t。

二是T1轉運站軸支護樁位置優(yōu)化，減少如下工程量：

工程樁（3φ1000灌注樁）：33.14×0.50×0.50×20=47.10m3。

支護樁冠梁和腰梁C35砼：（1.0×1.0+0.8×0.8）×28.30=46.41m3。

冠梁和腰梁錨索（3×7φ5預應力錨索）：20×（22+21）=860m。

三是遷車臺通過支柱連接T1工程量變化：

增加8根支柱砼：8×0.60×0.60×2.50=7.20m3。

增加支柱鋼筋：7.20×0.20=1.40t。

減少石屑回填：（26+6）×（35+6）×2.50=3280m3

四是節(jié)省成本估算。

結束語

翻車機室（地下結構）是燃煤火電工程燃料供應系統(tǒng)最復雜的單位工程，技術要求高、施工難度大、施工工期長，緊隨其后的T1基坑深度大，安全威脅高。實施翻車機室地下結構及其T1結構和深基坑支護設計方案協同優(yōu)化，能夠更好地保障施工安全、降低工程成本、加快工程進度，對于燃煤火電工程建設具有重要意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ120-2012建筑基坑支護技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]國家能源局.DL/T5190.9-2022" 電力建設施工技術規(guī)范（第1部分：土建結構工程）[S].北京：中國電力工業(yè)出版社，2012.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB51004-2015建筑地基基礎工程施工規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.