簡述碳素廠焙燒車間基礎(chǔ)設(shè)計

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1、簡述碳素廠焙燒車間基礎(chǔ)設(shè)計　　摘要：在碳素廠中,經(jīng)常遇到設(shè)備布置集中,廠房高差較大,而地質(zhì)情況又較復(fù)雜時侯,如何分析確定地基基礎(chǔ)方案,使其既能滿足結(jié)構(gòu)自身的強度、穩(wěn)定要求，又能符合工藝生產(chǎn)要求。本文通過某碳素廠焙燒車間的基礎(chǔ)設(shè)計過程,總結(jié)一下適合該地區(qū)特點的基礎(chǔ)形式,為今后類似工程提供一些參考。關(guān)鍵詞：設(shè)備集中地基復(fù)雜濕陷性黃土人工挖孔灌注樁中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A文章編號：一、工程概況某碳素廠的焙燒車間內(nèi)的主體設(shè)備是一套日產(chǎn)850噸的沸騰化焙燒爐和從法國道爾公司引進的51m2平盤過濾機。主要設(shè)備布置及荷重由外方提供,中方負(fù)責(zé)土建工程設(shè)計。根據(jù)國外提資要求,廠房的平面尺寸為13.

2、536.3m。焙燒廠房部分高53m,全鋼結(jié)構(gòu)；過濾廠房部分高36.3m,承重結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu),樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。由于設(shè)備布置集中,廠房高差較大,通過計算機分析得出的各柱子的內(nèi)力值相差較大,參見圖1。這樣就對車間的基礎(chǔ)方案的確定提出了更高的要求,即不但滿足強度,還要保證相鄰柱基的差異沉降值符合規(guī)范和工藝要求。7二、場地工程地質(zhì)概述根據(jù)勘察院提供的勘察報告書,擬建場地內(nèi)賦存的土層依次為：①非自重濕陷性黃土：主要由粉土組成,大孔結(jié)構(gòu),硬塑～堅硬,厚度0.5～2.1m。②根據(jù)巖性分卵石,圓礫和細(xì)砂三個亞層,厚度一般為0.5～2.0m,多呈透鏡體分布。③非濕陷性黃土、由粉質(zhì)粘土和粉土組成,大孔結(jié)構(gòu)

3、,稍濕,硬塑～可塑,厚0.5～3.1m。④卵石層：主要由石灰?guī)r碎塊組成,亞圓形,粒徑30～80mm,大者400mm。含有～10%中砂,局部有鈣質(zhì)及粘土膠結(jié),中密～密實。⑤非自重濕陷性黃土,由粉土和粉質(zhì)粘土構(gòu)成,大孔結(jié)構(gòu),濕,硬塑～可塑,厚2.0～6.1m。⑥卵石層：主要是灰?guī)r碎塊,亞圓形,一般粒徑30～50mm,大者400mm,含有10～15%中細(xì)砂,大部鈣質(zhì)膠結(jié),中密～密實。厚1.4～4.4m。⑦非濕陷性黃土：主要是粉土組成,大孔結(jié)構(gòu),濕,硬塑～可塑,厚0.3～3.5m。⑧非濕陷性黃土：主要是粉土,富含鈣質(zhì)結(jié)核,部分已形成膠結(jié)層,濕,堅硬～可塑,厚>3.4m。7⑨卵石層：灰?guī)r碎塊組成,亞

4、圓形,粒徑多為20～50mm,最大450mm。含有10～15%中砂,局部膠結(jié),中密～密實,厚度>2.3m。以上各土層相互穿插,埋深及層厚變化不一,構(gòu)成了復(fù)雜的地質(zhì)情況,給設(shè)計造成一定困難。地質(zhì)剖面示意圖見圖2,其中fk值系報告書提供的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)承載力值。三、地基方案的比選根據(jù)前述的地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)分析獲得的柱底內(nèi)力值,按《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011,和《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004的有關(guān)條文要求進行了方案比較。1.天然地基：根據(jù)地質(zhì)剖面圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)造尺寸要求基礎(chǔ)埋深在-3m左右。持力層為②層卵石或③層非濕陷性黃土層,其fk值均在300kPa以上,強度滿足設(shè)

5、計要求。但由于相鄰柱子的內(nèi)力相差較大(參見圖1),地層復(fù)雜多變,沉降不勻的影響難以預(yù)估。另外,處于下臥層中的⑤層非自重濕陷性黃土的濕陷起始壓力Psh=180kPa,濕陷系數(shù)Ss0.03,厚度5m左右,則計算濕陷量為15cm,影響工藝管道正常生產(chǎn),對廠房結(jié)構(gòu)的安全存在潛在危險,根據(jù)GB50007-2011第3.0.1條，考慮到本車間在生產(chǎn)中的重要性,地基基礎(chǔ)設(shè)計等級應(yīng)定為甲級,則天然地基顯然滿足不了設(shè)計和使用要求。2.7強夯法：投資少,速度快,是處理濕陷性黃土的常用手段,尤其適用于新建工程,能顯著地消除基礎(chǔ)下土層的濕陷性和改善壓縮均勻性。但根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗,現(xiàn)有設(shè)備處理深度一般不超過5～7m。尤

6、其是具有潛在危險的⑤層土的頂面標(biāo)高在-7.0～-8.0米處,厚度又達5m之多,夯擊能很難穿透上覆土層,更談不上全部處理掉⑤層的濕陷性了,而挖除上部土層分兩次強夯則無論是從技術(shù)上還是從經(jīng)濟上考慮都是不合理。顯然強夯法不適于本工程。3.打入式預(yù)制樁：此方法不宜采用,主要原因是黃土地區(qū)進樁困難,一遇砂卵石便打不進去。結(jié)合本工程實際情況,一是有卵石夾層；二是濕陷性土層埋藏較深,9m長樁無法全部穿透,15m樁也找不到好的樁尖持力層；三是單樁承載力不高,因而未被采納。4.人工挖孔灌注樁：這是西北地區(qū)處理濕陷性黃土的常用方法,其優(yōu)點是施工質(zhì)量便于直觀檢查,承載力較高,樁長和直徑可隨意調(diào)整,樁端可擴大以提

7、高端承力。從地質(zhì)報告提供資料看⑧和⑨層土均具有高的承載力和低壓縮性,是良好的樁端持力層。結(jié)合以往經(jīng)驗,人工成孔通過黃土及砂卵石夾層均無困難,也未發(fā)生塌孔傷人事件,安全施工也有保證。通過上述分析最終確定人工挖孔灌注樁方案。四、人工挖孔灌注樁樁基設(shè)計1.7承載力指標(biāo)：由于工程建設(shè)進度要求急,已有的地質(zhì)資料并未提供樁基設(shè)計參數(shù)值,因而樁基的設(shè)計與試驗幾乎是同時開展的。如何經(jīng)濟、合理地確定樁身的幾何尺寸和承載力指標(biāo)成了設(shè)計的首要