陶瓷熔塊爐的基礎設計與施工

摘 要 本文對陶瓷熔塊爐基礎設計、施工和使用中存在的問題進行了分析和探討，著重分析了基礎下沉、斷裂和滲水事故的原因和防范處理方法。

關鍵詞 熔塊爐，基礎，地基，誤區分析，事故處理

1引 言

陶瓷熔塊爐基礎是熔爐埋在地面以下的承重構件，是熔爐的重要組成部分，它的作用是承受上部熔爐傳遞下來的全部載荷，并將這些載荷連同自重傳給下面的土層。地基是熔爐基礎下面的土層，它的作用是承受基礎傳來的全部荷載。地基雖然不是熔爐的組成部分，但它的好壞直接影響基礎方案的設計、施工及工程造價。

在玻璃和陶瓷行業，近幾年來發生了多起由于熔爐不均勻沉降所引起的重大事故(見表1)。

由表1可見，陶瓷熔塊爐基礎和地基的協調性至關重要。因此，在設計時必須選擇具備資質的設計單位、監理單位進行設計和施工，才能保證安全、經濟生產。

2陶瓷熔塊爐對地基和基礎的要求

2.1陶瓷熔塊爐對地基的要求

陶瓷熔塊爐雖算不上是高層和高荷載建筑物，但由于熔池內為高溫玻璃液體（1500℃左右），所以對地基和基礎要求相對比較嚴格。陶瓷熔塊爐對地基的要求主要有：

(1) 強度要求。即地基載力（地耐力）應足以承受基礎傳來的壓力。地耐力的測定應用專門的儀器并經綜合計算來確定。陶瓷熔塊爐地基的地耐力應是基礎壓力的3～5倍。

(2) 變形要求。在南方無霜凍地區，我們只考慮地基的沉降量和沉降差；在有霜凍期的北方，因地基的凍結和消融會使地基產生變形，從而會對爐體產生影響，所以基礎必需置于冰凍線以下。根據熔爐設計方面的具體要求，沉降量應在10mm內、沉降差應在1mm內：若沉降量過大，會造成整個熔爐下沉過多，影響熔爐與配套設備的銜接，從而影響爐子的正常使用；若沉降差過大，會使陶瓷熔塊爐基礎及蓄熱室、煙道、小爐、熔池和燃燒室出現開裂，甚至整體坍塌。

2.2 陶瓷熔塊爐對基礎的要求

陶瓷熔塊爐基礎是由窯爐公司設計的。因不少窯爐公司不具備工程設計的資質，所以設計基礎時對地質、水文、氣象和地震等因素往往考慮不周，也造成了設計上的安全漏洞。根據熱力工程設計和建筑工程設計的要求及陶瓷熔塊爐本身的特點，陶瓷熔塊爐對基礎的要求主要有：

（1） 強度和剛度要求。陶瓷熔塊爐基礎既要承受來自爐體的重力，又要承受來自地基的反作用力；此外，還要抵抗來自地下水位變化和地質、地震變化所產生的爆發力。所以陶瓷熔塊爐應具備一定的剛度和強度，避免不均勻沉降所造成的危害。

（2） 耐久性要求。由于基礎是埋于地下的隱蔽工程，在地下長期受水侵蝕且建成后很難觀察、維修和加固，所以要選擇良好的石料和抗侵蝕、耐硫化的高標號水泥，以保證基礎構造與爐體使用壽命一致。

（3） 經濟要求。基礎工程約占窯爐工程總造價的30%～45%。因此在設計時，既要做到技術合理，也要做到盡可能降低成本。

3人工地基和基礎處理誤區分析

3.1陶瓷熔塊爐人工地基處理誤區分析

作為天然地基的土必須是具有足夠承載力的土層如巖石、碎石土、砂土類；承載力低的土層均需進行人工加固（人工地基）。若軟弱土層較薄，可采用換土法：先挖出軟土層，再填以無侵蝕、低壓縮、強度大的松散材料如碎石、砂、灰土等，并分層夯實至密實；若軟弱土層較厚，則需要用打樁法來加固地基。樁基礎對地基有擠密的作用，可以承受較大的荷載、減少熔爐的不均勻沉降、增強抗震性。人工地基處理過程的誤區分析如表2所示。

3.2 陶瓷熔塊爐基礎處理誤區分析

陶瓷熔塊爐主體基本上采用筏式柔性基礎，而蓄熱室和煙道通常采用板式柔性基礎。有的窯爐的蓄熱室和煙道采用下沉式結構，這就必須設計一定的防水設置。基礎處理過程的誤區分析如表3所示。

4熔塊爐事故處理分析

筆者曾參與一些工廠熔爐事故的處理，總結出一些規律：由于基礎、地基與爐體的不協調性，從而導致地基地耐力偏低；沉降量和沉降差偏大；基礎強度、剛度和耐久性變差而造成基礎、窯體和防水墻開裂，進而造成漏火、漏玻璃水和漏水事故。解決問題的關鍵在于地基的勘探、人工地基的設計與施工、窯爐及爐基的設計與施工要科學、合理，并且公司應有完善的監督機制和方法，以便及早發現和解決問題。

2004年佛山高明某熔塊廠新爐出現小爐斷裂、下沉式蓄熱室底部出現大面積透水。這些事故的產生原因主要有：(1)該公司沒有做地質勘探工作，在未知軟弱土層厚度的情況下，就決定用摩擦樁來強化地基。(2)打摩擦樁時該公司為了節省投入，用木樁代替鋼筋混凝土樁。（3）防水墻沒有用防水混凝土鋼筋墻，而是用磚墻防水卷材和水泥砂漿處理；由于經不住地下水和土層的荷載出現開裂。(4)該爐設計時，小爐短，蓄熱室下沉深度達3m，而爐體基礎與蓄熱室地坑間距僅300mm。處理事故時我們采用加固主爐基礎、降低爐基對地基的荷載、重建小爐和蓄熱室的方法。新建小爐設計時明顯加長并適當增補了蓄熱格子體，使蓄熱效果明顯好轉；小爐的加長可使蓄熱室往后移，這樣可給防水墻的維修提供空間，也解決了不同埋深基礎之間距離短的問題。此外我們降低了蓄熱室的高度，解決了不同埋深基礎之間深度差過大的問題。

5結論

陶瓷熔塊爐是玻璃熔爐與陶瓷窯爐相結合的產物，它的設計和施工沒有其它陶瓷裝備作業規范。這就使得這種設備的設計和施工存在許多漏洞。因此，應加強以下幾方面的工作：

(1) 安全和建設部門應加強這種行業的設備的審查和監督；

(2) 窯爐設計公司應加強土木工程設計和施工方面的技術學習；

(3) 要保證窯爐爐體、基礎和地基的協調性；

(4) 對陶瓷熔塊爐出現的問題，要積極地采取科學的方法來解決。

參考文獻

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