谈吸收塔基础埋深的问题

周 礼

(永清环保股份有限公司，湖南 长沙 410330)

谈吸收塔基础埋深的问题

周 礼

(永清环保股份有限公司，湖南 长沙 410330)

通过实际案例，结合吸收塔自身的特点，分析了减小基础埋深的可行性和经济性，指出吸收塔基础埋深的确定，不能简单参照高层建筑的基础埋深要求，而应当依据相关设计规范，通过计算来合理确定。

基础埋深，高深比，阻尼

1 问题的提出

在湿法脱硫工程中，吸收塔这类直径、自重大的高耸结构的基础埋深的取值在GB 50135-2006高耸结构设计规范、GB 50007-2011建筑地基基础设计规范及GB 50191-2012构筑物抗震设计规范里都没有明确的规定。一般按照高层建筑的基础埋深要求进行设计、审核，详见GB 50007-2011第5.1.4条和JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程第12.1.8条。

2 理论依据

GB 50007-2011第5.1.2条规定：“在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋。”

GB 50007-2011第5.1.1条规定了确定基础埋深的依据：

1)基础的型式和构造；

2)作用在地基上的荷载大小和性质；

3)工程地质和水文地质条件；

4)相邻建筑物的基础埋深；

5)地基土冻胀和融陷的影响。

GB 50007-2011第5.1.3条明确了基础埋深需满足地基承载力、变形、稳定性要求。该条的条文说明进一步解释：“位于天然土质地基上的高层建筑筏形或箱型基础应有适当的埋深，以保证基础的抗倾覆和抗滑移稳定性。”

JGJ 3-2010第12.1.8条的条文说明为：“地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，软弱土时更为明显，因此，高层建筑的基础应有一定的埋置深度，当抗震设防烈度高、场地差时，宜采用较大埋置深度，以抗倾覆和滑移，确保建筑物安全。在满足承载力、变形、稳定以及上部结构抗倾覆要求的前提下，埋置深度的限制可以适当放松。”

综上可知，GB 50007-2011第5.1.4条中建筑物高度与基础埋深之比(以下简称高深比)——天然基础1/15、桩基础1/18(不计桩长)，仅为推荐采用经验值，而不是判别基础埋深是否满足要求的准则。基础埋深应根据计算要求及GB 50007-2011第5.1.1条所列依据确定，而不能简单的套用“高深比——天然基础1/15、桩基础1/18”，更不能以此为依据来控制基础埋深，造成不必要的浪费。

在烟囱标准图集05G212中，60 m，80 m，100 m高烟囱基础埋深分别为3 m，3.5 m，4 m，其深高比分别为1/20，1/22.8，1/25。可见深高比随结构高度的增加而逐步减小，高于100 m的结构，其深高比一般在1/22～1/40之间取值。

3 案例分析

某工程吸收塔，直径D=15 m、高H=40 m；标高18 m，20 m，22 m处分别设置喷淋层，每层荷重30 t，共三层；吸收塔正常液位标高为10 m，事故液位标高为10.5 m；基顶高出地面0.3 m，设备专业提资的基顶荷载标准值如表1所示。

表1 基顶荷载标准值

该工程位于新疆8度(0.2g)地区，持力层为表层第四系冲洪积物①砾砂，地基承载力特征值fak=350 kPa，冻深为1.2 m。

吸收塔基础平面布置图见图1，计算简图见图2。

算法一：

采用天然基础时，按照高层建筑基础的高深比要求(H/15),基底埋深为2.7 m；拟采用直径D=15 m的圆形筏板，板厚h=0.3-(-2.7)=3 m。

1)最大与最小基底应力计算如下：

取运行荷载与地震作用这组最不利荷载的标准组合：

地基承载力满足要求。

由于pkmin>0，基底没有出现零应力区，抗倾覆整体稳定性满足要求。

2)抗滑移计算如下：

组合一：空载时考虑风荷载的组合：

组合二：满载时考虑地震作用的组合：

抗滑移整体稳定性满足要求。

为了减少混凝土用量，通常可将基础底板做箱型基础，虽能节省一定的混凝土量，却带来了用钢量和施工难度的加大。

算法二：

根据地勘报告阐述：场地土类型属中硬场地土，场地内无其他地震地质灾害发生的可能性，属抗震有利地段。砾砂层分布连续，已揭穿层厚0.5m～24.5m，呈密实状态，低压缩性，强度较高，工程力学性质优良，可作为重要和一般建(构)筑物天然地基持力层。

拟建场地开阔，四周无已有建(构)筑物，上部荷载垂直荷载大致为均布荷载，拟采用筏板天然基础，根据冻深确定埋深为1.2m；拟采用直径D=15m的圆形筏板，板厚h=0.3-(-1.2)=1.5m。

1)最大与最小基底应力计算如下：

取运行荷载与地震作用这组最不利荷载的标准组合：

地基承载力满足要求。

由于pkmin>0，基底没有出现零应力区，抗倾覆整体稳定性满足要求。

2)抗滑移计算如下：

组合一：空载时考虑风荷载的组合。

组合二：满载时考虑地震作用的组合。

抗滑移整体稳定性满足要求。

变形计算：

吸收塔基础设计等级为丙级，且对变形不敏感，根据GB50007-2011第3.0.3条规定，可不进行变形计算。

经综合分析确定的基础埋深为1.2m，其深高比为1/33。在节约了一半混凝土用量和土方开挖量的同时，因底板的减薄而带来了构造配筋的减少，进一步节约了工程造价。基础埋深的减小，降低了对地基承载力的要求，对于地基承载力不高的地区，适应性更广。

本案例中，吸收塔基础还具有其自身特有的优势：

1)吸收塔虽高，但一般都比较粗，其高宽均比较小；吸收塔浆液集中在塔底，整个塔的重心低，抗倾覆稳定性较好。2)吸收塔内的浆液为粘稠状液体，地震时起到了减震阻尼器的作用，减小了地震作用。3)浆液对塔身同时也起到了内支撑的作用，底部塔身整体和局部稳定性得到了加强。

4 结语

吸收塔的基础埋深的确定，不能按照高层建筑的高深比要求，而应该按照工程地质和水文地质条件、相邻建筑物的基础埋深、地基土冻胀和融陷影响，以及地基承载力、变形、稳定性计算要求，结合上部结构的特点综合确定。综合确定的基础埋深，不仅能完全满足设计要求，而且能节约造价，缩短工期，具有很大的现实意义。

[1] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

[2] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50135-2006,高耸结构设计规范[S].

[4] GB 50191-2012,构筑物抗震设计规范[S].

[5] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[6] 05G212,钢筋混凝土烟囱[S].

Notices in design of absorption tower foundation

ZHOU Li

(YongqingEnvironmentalProtectionCo.,Ltd,Changsha410330,China)

Through analysis of a practical example and in combination with the characteristic of absorption tower, the feasibility and economics in reducing the depth of foundation is analysed, points out the depth of absorption tower foundation can not be determined as tall building simply， it should be calculated according to related design code reasonably.

the depth of foundation, tall-depth ratio, damping

1009-6825(2014)03-0094-02

2013-11-12

周 礼(1982- )，男，硕士，工程师，一级注册结构工程师

TU470

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