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1、简述碳素厂焙烧车间基础设计 摘要：在碳素厂中,经常遇到设备布置集中,厂房高差较大,而地质情况又较复杂时侯,如何分析确定地基基础方案,使其既能满足结构自身的强度、稳定要求，又能符合工艺生产要求。本文通过某碳素厂焙烧车间的基础设计过程,总结一下适合该地区特点的基础形式,为今后类似工程提供一些参考。关键词：设备集中地基复杂湿陷性黄土人工挖孔灌注桩中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：一、工程概况某碳素厂的焙烧车间内的主体设备是一套日产850吨的沸腾化焙烧炉和从法国道尔公司引进的51m2平盘过滤机。主要设备布置及荷重由外方提供,中方负责土建工程设计。根据国外提资要求,厂房的平面尺寸为13.
2、536.3m。焙烧厂房部分高53m,全钢结构；过滤厂房部分高36.3m,承重结构为钢结构,楼板采用现浇钢筋混凝土。由于设备布置集中,厂房高差较大,通过计算机分析得出的各柱子的内力值相差较大,参见图1。这样就对车间的基础方案的确定提出了更高的要求,即不但满足强度,还要保证相邻柱基的差异沉降值符合规范和工艺要求。7二、场地工程地质概述根据勘察院提供的勘察报告书,拟建场地内赋存的土层依次为：①非自重湿陷性黄土：主要由粉土组成,大孔结构,硬塑～坚硬,厚度0.5～2.1m。②根据岩性分卵石,圆砾和细砂三个亚层,厚度一般为0.5～2.0m,多呈透镜体分布。③非湿陷性黄土、由粉质粘土和粉土组成,大孔结构
3、,稍湿,硬塑～可塑,厚0.5～3.1m。④卵石层：主要由石灰岩碎块组成,亚圆形,粒径30～80mm,大者400mm。含有～10%中砂,局部有钙质及粘土胶结,中密～密实。⑤非自重湿陷性黄土,由粉土和粉质粘土构成,大孔结构,湿,硬塑～可塑,厚2.0～6.1m。⑥卵石层：主要是灰岩碎块,亚圆形,一般粒径30～50mm,大者400mm,含有10～15%中细砂,大部钙质胶结,中密～密实。厚1.4～4.4m。⑦非湿陷性黄土：主要是粉土组成,大孔结构,湿,硬塑～可塑,厚0.3～3.5m。⑧非湿陷性黄土：主要是粉土,富含钙质结核,部分已形成胶结层,湿,坚硬～可塑,厚>3.4m。7⑨卵石层：灰岩碎块组成,亚
4、圆形,粒径多为20～50mm,最大450mm。含有10～15%中砂,局部胶结,中密～密实,厚度>2.3m。以上各土层相互穿插,埋深及层厚变化不一,构成了复杂的地质情况,给设计造成一定困难。地质剖面示意图见图2,其中fk值系报告书提供的设计标准承载力值。三、地基方案的比选根据前述的地质条件和结构分析获得的柱底内力值,按《地基基础设计规范》GB50007-2011,和《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004的有关条文要求进行了方案比较。1.天然地基：根据地质剖面图和结构设计构造尺寸要求基础埋深在-3m左右。持力层为②层卵石或③层非湿陷性黄土层,其fk值均在300kPa以上,强度满足设
5、计要求。但由于相邻柱子的内力相差较大(参见图1),地层复杂多变,沉降不匀的影响难以预估。另外,处于下卧层中的⑤层非自重湿陷性黄土的湿陷起始压力Psh=180kPa,湿陷系数Ss0.03,厚度5m左右,则计算湿陷量为15cm,影响工艺管道正常生产,对厂房结构的安全存在潜在危险,根据GB50007-2011第3.0.1条，考虑到本车间在生产中的重要性,地基基础设计等级应定为甲级,则天然地基显然满足不了设计和使用要求。2.7强夯法：投资少,速度快,是处理湿陷性黄土的常用手段,尤其适用于新建工程,能显著地消除基础下土层的湿陷性和改善压缩均匀性。但根据当地经验,现有设备处理深度一般不超过5～7m。尤
6、其是具有潜在危险的⑤层土的顶面标高在-7.0～-8.0米处,厚度又达5m之多,夯击能很难穿透上覆土层,更谈不上全部处理掉⑤层的湿陷性了,而挖除上部土层分两次强夯则无论是从技术上还是从经济上考虑都是不合理。显然强夯法不适于本工程。3.打入式预制桩：此方法不宜采用,主要原因是黄土地区进桩困难,一遇砂卵石便打不进去。结合本工程实际情况,一是有卵石夹层；二是湿陷性土层埋藏较深,9m长桩无法全部穿透,15m桩也找不到好的桩尖持力层；三是单桩承载力不高,因而未被采纳。4.人工挖孔灌注桩：这是西北地区处理湿陷性黄土的常用方法,其优点是施工质量便于直观检查,承载力较高,桩长和直径可随意调整,桩端可扩大以提
7、高端承力。从地质报告提供资料看⑧和⑨层土均具有高的承载力和低压缩性,是良好的桩端持力层。结合以往经验,人工成孔通过黄土及砂卵石夹层均无困难,也未发生塌孔伤人事件,安全施工也有保证。通过上述分析最终确定人工挖孔灌注桩方案。四、人工挖孔灌注桩桩基设计1.7承载力指标：由于工程建设进度要求急,已有的地质资料并未提供桩基设计参数值,因而桩基的设计与试验几乎是同时开展的。如何经济、合理地确定桩身的几何尺寸和承载力指标成了设计的首要
