聯堿廠煅燒爐基礎設計

白 曄

（大連化工研究設計院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3）

聯堿廠煅燒爐基礎設計

白 曄

（大連化工研究設計院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3）

堿廠煅燒爐設備荷載作用位置對于煅燒爐基礎來說是大偏心荷載，基礎設計計算時應力求合力作用點與基礎形心重合。基礎建成使用后，煅燒爐運行平穩，振動小，操作人員感覺舒適。

煅燒爐；基礎；設計計算

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，受到了甲方及參觀人士的一致好評。堿廠的煅燒爐體積大，荷載重，且是轉動設備，其前托輪和后托輪地面以上的基礎，多數設計人員將其做成大塊式基礎，這種基礎形式建筑材料用量大，基礎自重大，并且施工時易產生水熱化效應。在水熱化的作用下，溫度應力使混凝土結構產生溫度裂縫，溫度裂縫的走向無一定規律。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲性等。尤其是化工廠，在腐蝕介質的作用下，會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，改進工藝流程，采取特殊養護方法等，這樣會增加施工難度，增加費用，施工周期延長，并且不能保證不出現裂縫。

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

下面以φ2 8 0 0×2 8 0 0 0煅燒爐后托輪基礎設計為例，講述地基基礎設計。

1 設計條件

抗震設防烈度6度，地震加速度0.0 5g，設計地震分組為第一組，場地土類別Ⅲ類，基本風壓0.5 k N／m2。

2 設計依據

1）根據甲方提供的工程地質勘察報告；

2）根據甲方及工藝專業提供的設計條件；

3）根據國家現行的有關規范和規定。

3 工程地質

根據江蘇南京地質工程勘察提供的巖土工程詳勘報告，本工程各層土的工程性能評價大致如下：

①吹填砂，松散，強度低，工程地質性能差；

② 素填土，結構較松散，強度低，工程地質性能差；

③ 淤泥質填土，流塑，高壓縮性，工程地質性能差；

④ 粉土夾粉質粘土，軟－流塑，中－高壓縮性，工程地質性能一般；

⑤ 粉土夾粉砂，稍密，中壓縮性，工程地質性能一般；

⑥ 粉細砂，稍密，局部中密，中壓縮性，工程地質性能一般；

⑦ 粉細砂，中密，中壓縮性，工程地質性能較好；

⑧ 粉質粘土夾粉土，軟塑，中壓縮性，工程地質性能較差；

⑨ 粉細砂夾粉土，密實，中壓縮性，工程地質性能良好；

⑩粉土夾粉砂、粉質粘土，中密，中壓縮性，工程地質性能一般。

4 基礎方案的選擇

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

5 基礎設計

5.1 煅燒爐后托輪平臺地基基礎計算

煅燒爐后托輪平臺尺寸A×B＝8.6 8m×6.4 0m，平臺頂面標高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，在樁基礎設計時應力求其荷載重心與基礎形心重合。

圖1 煅燒爐后托輪平臺頂面平面圖

計算時考慮設備荷載動力系數1.5，由設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

后托輪平臺板自重1 1 0 5k N

后托輪平臺梁自重7 9 6k N

后托輪平臺柱自重2 6 4k N

后托輪平臺框架梁板柱合力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 煅燒爐后托輪平臺樁基礎平面布置圖

求Fk1、Fk2、Fk3、Fk4的合力作用點：（如圖3）

圖3 煅燒爐后托輪平臺荷載作用位置示意圖

設合力作用點為O點，與后托輪中心線距離為x

對O點取矩：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與此點重合。

承臺底標高為－1.6m，承臺底面尺寸為7.1 1 m×4.4 5m

樁基承臺自重及承臺上土自重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計要求。

其中，n為樁基中的樁數，R a為單樁豎向承載力特征值。

5.2 煅燒爐前托輪平臺地基基礎計算

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

采用以上計算方法設計的煅燒爐基礎運行平穩，振動小，操作人員感覺舒適。

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