联碱厂煅烧炉基础设计

白 晔

（大连化工研究设计院，辽宁 大连 1 1 6 0 2 3）

联碱厂煅烧炉基础设计

白 晔

（大连化工研究设计院，辽宁 大连 1 1 6 0 2 3）

碱厂煅烧炉设备荷载作用位置对于煅烧炉基础来说是大偏心荷载，基础设计计算时应力求合力作用点与基础形心重合。基础建成使用后，煅烧炉运行平稳，振动小，操作人员感觉舒适。

煅烧炉；基础；设计计算

2 0 0 5年在江苏华昌化工股份公司建成的碱厂煅烧车间煅烧炉基础，受到了甲方及参观人士的一致好评。碱厂的煅烧炉体积大，荷载重，且是转动设备，其前托轮和后托轮地面以上的基础，多数设计人员将其做成大块式基础，这种基础形式建筑材料用量大，基础自重大，并且施工时易产生水热化效应。在水热化的作用下，温度应力使混凝土结构产生温度裂缝，温度裂缝的走向无一定规律。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗性等。尤其是化工厂，在腐蚀介质的作用下，会加速钢筋及混凝土的腐蚀，影响使用承载能力。如果要采取防治措施，则需改变混凝土原材料及配合比的选用，改进工艺流程，采取特殊养护方法等，这样会增加施工难度，增加费用，施工周期延长，并且不能保证不出现裂缝。

江苏华昌化工股份公司煅烧炉地面以上基础所采取结构形式为框架结构，外观轻巧、美观，节省材料、施工方便。尤其是地面以上基础自重减轻后，可节省其地下部分基础的投资。

下面以φ2 8 0 0×2 8 0 0 0煅烧炉后托轮基础设计为例，讲述地基基础设计。

1 设计条件

抗震设防烈度6度，地震加速度0.0 5g，设计地震分组为第一组，场地土类别Ⅲ类，基本风压0.5 k N／m2。

2 设计依据

1）根据甲方提供的工程地质勘察报告；

2）根据甲方及工艺专业提供的设计条件；

3）根据国家现行的有关规范和规定。

3 工程地质

根据江苏南京地质工程勘察提供的岩土工程详勘报告，本工程各层土的工程性能评价大致如下：

①吹填砂，松散，强度低，工程地质性能差；

② 素填土，结构较松散，强度低，工程地质性能差；

③ 淤泥质填土，流塑，高压缩性，工程地质性能差；

④ 粉土夹粉质粘土，软－流塑，中－高压缩性，工程地质性能一般；

⑤ 粉土夹粉砂，稍密，中压缩性，工程地质性能一般；

⑥ 粉细砂，稍密，局部中密，中压缩性，工程地质性能一般；

⑦ 粉细砂，中密，中压缩性，工程地质性能较好；

⑧ 粉质粘土夹粉土，软塑，中压缩性，工程地质性能较差；

⑨ 粉细砂夹粉土，密实，中压缩性，工程地质性能良好；

⑩粉土夹粉砂、粉质粘土，中密，中压缩性，工程地质性能一般。

4 基础方案的选择

煅烧厂房及炉区荷载大，对变形敏感，天然地基及复合地基均不能满足设计要求，故采用捶击沉管夯扩灌注桩。⑦层粉细砂厚度达9.6 0～1 5.0 0m，而⑧粉质粘土夹粉土这一不良土层仅0.3～1.8m，其下土层工程地质性能良好，因此以⑦粉细砂层作为桩端持力层，桩径φ4 5 0，桩长约1 2m，单桩竖向承载力特征值8 5 0k N（按要求试桩满足设计要求）。

5 基础设计

5.1 煅烧炉后托轮平台地基基础计算

煅烧炉后托轮平台尺寸A×B＝8.6 8m×6.4 0m，平台顶面标高3.0 0 0m，煅烧炉后托轮的荷载，主要作用在后托轮中心线上，属大偏心荷载，在桩基础设计时应力求其荷载重心与基础形心重合。

图1 煅烧炉后托轮平台顶面平面图

计算时考虑设备荷载动力系数1.5，由设备厂家提供的煅烧炉土建条件图知：

作用在后托轮中心线上的设备荷载Fk1＝1 0 5 0 ×1.5＝1 5 7 5k N

大齿轮作用荷载Fk2＝1 8 0×1.5＝2 7 0k N

后托轮平台板自重1 1 0 5k N

后托轮平台梁自重7 9 6k N

后托轮平台柱自重2 6 4k N

后托轮平台框架梁板柱合力Fk3＝1 1 0 5＋7 9 6＋2 6 4＝2 1 6 5k N

平台面操作活荷载（按4k N／m2活荷载考虑）Fk4＝4×A×B＝4×8.6 8×6.4＝2 2 2k N

图2 煅烧炉后托轮平台桩基础平面布置图

求Fk1、Fk2、Fk3、Fk4的合力作用点：（如图3）

图3 煅烧炉后托轮平台荷载作用位置示意图

设合力作用点为O点，与后托轮中心线距离为x

对O点取矩：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轮中心线1.2 8m，桩布置平面图形心应与此点重合。

承台底标高为－1.6m，承台底面尺寸为7.1 1 m×4.4 5m

桩基承台自重及承台上土自重Gk＝7.1 1× 4.4 5×1.6×2 0＝1 0 1 2k N

在轴心竖向力作用下，单桩竖向承载力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

单桩竖向承载力满足设计要求。

其中，n为桩基中的桩数，R a为单桩竖向承载力特征值。

5.2 煅烧炉前托轮平台地基基础计算

作用在前托轮中心线上的设备荷载，其作用位置与前托轮框架形心重合，荷载无偏心，按在轴心竖向力作用下计算单桩竖向承载力。（计算略）

采用以上计算方法设计的煅烧炉基础运行平稳，振动小，操作人员感觉舒适。

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