某電廠圓形煤場結(jié)構(gòu)選型實(shí)例分析

徐爭光

(福建省電力勘測設(shè)計院,福建福州 350003)

某電廠圓形煤場結(jié)構(gòu)選型實(shí)例分析

徐爭光

(福建省電力勘測設(shè)計院,福建福州 350003)

針對福建某火電廠圓形煤場所處的地質(zhì)條件,結(jié)合煤場整體造價,對其結(jié)構(gòu)選型方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

圓形煤場 結(jié)構(gòu)選型 地基處理

本工程建設(shè)規(guī)模為兩臺百萬機(jī)組，圓形煤場直徑為120m，高度17m，工程場地為填海造地形成的。

1 場地地質(zhì)條件

圓形煤場位于回填的濱海灘涂區(qū)和部分海域：場地上部主要為拋石和海陸交互相沉積層，下伏花崗巖埋藏較深且基巖面起伏較大。

根據(jù)前期成果資料和現(xiàn)場勘探，場地內(nèi)地基土層分布由上至下一般為：

①拋石(回填土)：主要為爆破開山整平場地所填，回填土其骨架顆粒主要由中微風(fēng)化花崗巖組成，少量為輝綠巖，粒徑2 0 0～800mm，最大≥2000mm，充填比例不等的粘性土、砂土，巖性、結(jié)構(gòu)雜亂，場地不同部位及深度，其物質(zhì)組成及密實(shí)度均有較大差異，未采用強(qiáng)夯處理外，且未經(jīng)嚴(yán)格碾壓、夯實(shí)，結(jié)構(gòu)較松散～稍密，且局部具架空現(xiàn)象，極不均勻。層厚0.70～32.60m。

②淤泥：海相沉積，淤積成因，灰黑色、深灰色，流塑、飽和狀態(tài)，可搓成細(xì)泥條、切面光滑，含少量有機(jī)物和貝殼。層厚1.75～35.10m。

②1淤泥質(zhì)黏土：流塑～軟塑、飽和狀態(tài)，層厚1.40～19.90m。

③黏土：飽和、可塑～硬塑狀。主要成分為以高嶺土為主的粘土礦物，粘性強(qiáng)，刀切面很光滑，韌性高，局部夾粉質(zhì)黏土。厚度2.80～33.50m。

④泥質(zhì)中粗砂：飽和、松散～稍密，主要成分為石英中粗砂，局部含少量礫石，呈透鏡狀分布。厚度0.70～15.60m。

⑤含碎石黏性土：可塑，以黏性土為主，碎石含量10～15%，碎石呈次棱角～亞圓狀。層厚0.54～22.50m。

⑥淤泥質(zhì)黏土：軟塑、飽和狀態(tài)，可搓成細(xì)泥條、切面稍有光滑，韌性中等，含少量有機(jī)物和貝殼。厚度1.10～10.60m。

⑦黏土：可塑狀，主要成分為以高嶺土為主的粘土礦物，粘性強(qiáng)，刀切面很光滑，韌性高，局部夾粉質(zhì)黏土。厚度1.00～20.20m。

⑧含黏性土碎石：松散～稍密、飽和狀態(tài)，主要以碎石為主，厚度0.40～9.00m。

⑨砂質(zhì)黏性土：可塑～硬塑，濕～稍濕，其厚度變化較大，一般約0.50～25.00m。

⑩1全風(fēng)化花崗巖：主要由受不同風(fēng)化程度的長石、石英及暗色礦物等組成，層厚0.50～18.20m。

場址處于《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的0.05g分區(qū)，地震基本烈度為Ⅵ度，設(shè)計地震分組為第三組。

2 圓形煤場的結(jié)構(gòu)選型

2.1 圓形煤場的結(jié)構(gòu)型式分類

圓形煤場的結(jié)構(gòu)型式按照擋煤墻的結(jié)構(gòu)型式主要分為兩種：

(1)分離式擋煤墻結(jié)構(gòu)，其重要特點(diǎn)是擋煤墻是在扶壁柱處設(shè)縫斷開的。

表1

(2)整體式擋煤墻結(jié)構(gòu)，即由帶肋或不帶肋的連續(xù)擋煤墻和環(huán)形條基組成的筒體結(jié)構(gòu)，擋煤墻沿圓周不設(shè)縫斷開

2.2 分離式擋煤墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

分離式擋煤墻結(jié)構(gòu)，主要包括擋煤墻、扶壁柱和環(huán)形基礎(chǔ)。擋煤墻在每個扶壁柱處設(shè)縫斷開，兩側(cè)簡支于扶壁柱上，下端固支于環(huán)形基礎(chǔ)上。扶壁柱為一懸臂結(jié)構(gòu)，下端固支于環(huán)形基礎(chǔ)上，上端支承大跨度空間鋼網(wǎng)架。環(huán)形基礎(chǔ)為一整體結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)型式受力明確，可簡化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。

2.3 整體式擋煤墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

整體式圓形煤場的筒壁是由不設(shè)縫的連續(xù)的擋煤墻組成的，這是整體式擋煤墻最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。相對而言，不帶肋的整體式圓形煤場外觀更簡潔。最大的優(yōu)點(diǎn)在于整體式圓形煤場的擋煤墻連續(xù)，因此結(jié)構(gòu)的整體性較好，可以將堆煤側(cè)向壓力轉(zhuǎn)化為筒壁拉力，可以充分利用鋼筋的抗拉強(qiáng)度抵抗水平力。從而有效地減小擋煤墻截面尺寸。

同時，與分離式擋煤墻相比，整體式擋煤墻通過將堆煤側(cè)壓力轉(zhuǎn)換成混凝土內(nèi)部鋼筋的拉力，可以大大減小擋煤墻對基礎(chǔ)的傾覆力矩，從而減少了樁基以及地基基礎(chǔ)的工程量。

整體式圓形煤場最大的缺點(diǎn)也源自其擋煤墻連續(xù)。分體式擋煤墻因設(shè)縫斷開，完全可以不考慮溫度作用對結(jié)構(gòu)的影響，而整體式圓形煤場因?yàn)閾趺簤B續(xù)，其結(jié)構(gòu)必然會受到溫度應(yīng)力的影響。

整體溫升及溫降是由電廠地理位置確定，在國內(nèi)地理?xiàng)l件下，南方地區(qū)的整體溫升及溫降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于北方地區(qū)，這是南方地區(qū)選擇整體式圓形煤場的有利條件。

2.4 采用樁基條件下的土建工程量對比

樁基條件下的圓形煤場工程量對比詳見表1。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，采用樁基礎(chǔ)時，上部結(jié)構(gòu)的鋼筋與混凝土的總造價在近期鋼筋價格較低的情況下相差不大，但采用整體式圓形煤場在樁基工程量有一定的優(yōu)勢。

2.5 兩種結(jié)構(gòu)型式其他方面的對比

(1)占地的對比。整體式圓形煤場顯然比分體式圓形煤場更節(jié)約占地，一般情況下，堆煤半徑60m的圓形煤場，分體式圓形煤場占地比整體式圓形煤場多15%左右(基礎(chǔ)投影面積)。在目前電廠用地愈發(fā)緊張的情況下，整體式圓形煤場有一定的優(yōu)勢。(2)建筑外觀的因素。通常認(rèn)為整體式圓形煤場更簡潔、美觀，而分體式圓形煤場顯得笨拙。

2.6 本工程圓形煤場的結(jié)構(gòu)型式選擇

根據(jù)輸煤工藝要求，本期新建3號與4號兩個圓形煤場，圓形煤場內(nèi)直徑120m，擋煤墻高度17m。

(1)在近期鋼筋價格較低的情況下，承臺和上部結(jié)構(gòu)在土建造價上，分體式圓形煤場不再具有優(yōu)勢。本工程圓形煤場所在位置地質(zhì)條件較差，需采用沖孔灌注樁進(jìn)行地基處理，最長樁長接近60m，單樁的樁基費(fèi)用較大，而整體式圓形煤場與分體式圓形煤場在采用樁基地基處理的場地上，樁的成本上具有一定的優(yōu)勢。本工程位于南方地區(qū)，南方地區(qū)的整體溫升及溫降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于北方地區(qū)，這是南方地區(qū)選擇整體式圓形煤場的有利條件。因此，從造價方面考慮，采用整體式圓形煤場較為合理。(2)整體式圓形煤場占地小，外觀簡潔，與周邊構(gòu)筑物協(xié)調(diào)，這與建設(shè)方的要求一致。

3 結(jié)語

因此，從總圖布置的可行性、圓形煤場本身的造價及圓形煤場的外觀等方面比較考慮，本工程宜采用整體式圓形煤場。