立井提升机基础的设计与探讨

马晓婷

摘要：随着矿山生产能力的提高，立井提升机房的设计要求也在不断提高。由于矿山行业暂无提升机房结构设计的标准，有关提升机基础的技术参数只能参考现有其他规范，某些参数取得过于保守，不够经济。本论文对立井提升机基础的设计方法，进行了简要阐述，可供设计参考。

关键词：立井提升机房 基础设计 独立基础

1 概述

提升机房是矿山生产系统的重要组成部分，而提升机是最常用的垂直提升设备。随着矿山生产能力的提高，以往仅靠基础自重就能满足结构承载力、稳定性要求，而现在钢绳提升的拉力越来越大，提升方式也从单绳提升转变为多绳式提升，传递给基础的拉力也越来越大，就需要扩大基础的配重，在一些地质条件、场地受限的情况下还需要采用抗拔桩、增加抗滑移键等方式。因此，对提升机基础的设计要求也在提高。

2 受力分析

提升机房的设计必须考虑与提升井架、提升井口之间的关系，三者的立面关系见图１。

图1提升机房关系图

2.1 提升机钢绳拉力标准值的确定

提升机钢绳的拉力与井架中的钢绳荷载，形成力的平衡系统，可由此确定该值。计算时一般考虑以下两种条件：

①正常工作荷载：

根据矿山井架设计规范《GB 50385-2006》中第4.1.3条，可分为箕斗或罐笼上提时、箕斗下放时、罐笼下放时三种情况，选择最不利情况（箕斗或罐笼上提时）进行计算；

②上天轮破断时荷载：

根据规范第4.1.4规定，对于单绳提升：一根为断绳荷载，另一根为两倍工作荷载；对于多绳提升：一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33倍断绳荷载。由于断绳时，钢绳破断力远远大于正常工作荷载时的拉力，可直接采用破断时荷载进行基础计算。

2.2 计算所需参数

基础受力分析图详见图2。F为破断力，根据上述不同提升情况取值。其中Fy=F·sina，Fx=F·cosa，h为破断力作用点到基础底面的距离，G1为基础自重，G2为设备自重，X1、X2分别为基础、设备重心所在轴至基础转动轴的距离。a为钢绳倾角。由于基础本身一般是大体积混凝土，可视为刚体，各部分之间没有变形，所以一般不做强度计算，只需要做稳定性验算。

3 基础设计计算

3.1 地基承载力的计算

根据偏心荷载下基底边缘最大压力公式，计算基底压力。

pk≤fa

pmax=■≤1.2fa

式中fa为修正后的地基承载力特征值；S为合力作用点至具有最大压力的基地边缘的距离。一般来说，提升机基础配重较大，底面积较大，因此承载力容易满足。

3.2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定性是指提升机基础在自重和外载荷作用下抵抗倾覆的能力。如图2所示，确定O点所在的轴为基础的转动轴。

抗倾覆安全系数k1=■=■

如果地基土比较软弱，在基础倾覆的同时，基础外边缘可能陷入土中，因而力矩中心O点会向内移动，抗倾覆安全系数Kt将会降低，故需要考虑地基土的压缩性。一般地基土压缩性较大的土体，需要进行地基处理，采用换填、强夯等方法，使得力矩中心点O符合计算假定，保证设计的准确性。

3.3 抗滑移稳定性验算

抗滑移稳定性是指基础克服基底土与基底面之间的摩擦力，而沿基底面滑动的能力。由图2可知，提升机基础的滑移力为破断力的水平分向力，抗滑移力为竖直方向的合力。

抗滑移安全系数ks=■

一般情况下，基础四周存在一些有利荷载。比如提升机基础四周回填土的摩擦力、固着作用，前面填土的被动土压力，提升机房刚性地面的作用等。由于这些有利荷载取值不易确定，一般作为安全储备，不进行计算。

3.4 安全系数的取值

安全系数的取值大小直接影响设计是否经济。《建筑地基基础设计规范GB 50007-2011》中对于挡土墙，抗滑移安全系数为1.3，抗倾覆安全系数为1.6；《钢筋混凝土筒仓设计规范GB 5077-2003》中规定抗倾覆安全系数为1.2；《公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007》中规定永久作用和汽车、人群的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.5，抗滑动系数为1.3，各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.3，抗滑动系数为1.2。可以看出各规范在不同情况下取值不同。对于提升机基础安全系数的取值，不同于上述规范中正常荷载作用效应，断绳荷载属于偶然荷载，取值可以考虑适当降低，建议抗倾覆系数、抗滑移系数取值范围可以为1.1~1.3。一般来说，满足抗倾覆需要，也就能满足抗滑移要求。取值范围的调整，也适当考虑了提升机房刚性地面、基础四周回填土的有利作用，所以也是合理的、试用的。

4 基础设计注意事项

①在以前很多工程中，提升机基础为素混凝土结构，目前考虑到其表面抗裂、温度应力及基础抗拉等因素，应在基础表面、地面及四周壁上适度配筋。基础开孔尺寸大于600mm部位，应沿孔周围配置直径不小于12，间距不大于200的钢筋。提升机、减速机支座部位，受力非常大，容易产生应力集中现象，设计时需要注意，增加适当措施进行保护。

②设计中为了加大基础的配重，可以将电机、减速机、提升机的基础连成一体，并尽可能的让基础的重心与钢绳拉力的合力中心在一个轴线上，或调整基础平面使得偏心距较小，以最大效力发挥其作用，符合计算假定。

③基础若受到厂房基础的影响，平面尺寸不能放大时，可采用抗拔桩等措施，保证其稳定性。也可以根据情况做成平板基础，和厂房基础连为一体，增加其稳定性的同时，避免平面位置互相影响。

④基础持力土层可根据实际情况进行处理，可进行换填土层等地基处理，保证其不会发生不均匀沉降。换填可以选用摩擦力较大的砂石等，增加抗滑移能力。

⑤基础为大体积混凝土，浇筑时混凝土中的胶凝材料水化引起的温度变化和收缩，水化热会导致有害裂缝产生，可以在掺和料、配合比、外加剂及施工养护等方面采取措施减小温差。

⑥文中分析是以最基本的独立基础为模型分析，在实际情况中，平板基础等多适用于双层提升机房。因此，提升机房及附属辅助用房的设计与提升机基础有着紧密的联系，在基础平面布置中需要综合考虑，及时调整机房结构形式、提升机基础结构形式，达到最优的效果。

5 结语

提升机基础的设计，应当明确其受力分析，并进行设计简化。同时，安全系数如果直接引用其它规范的规定，可能过于保守，不够经济，因此，文中提出根据不同规范及提升机荷载情况，对安全系数适当调整，在设计中把握安全适用原则的同时考虑其经济性。

参考文献：

[1]王周慧.浅谈设计多绳摩擦式副立井提升机房[J].煤炭工程，2004(8).

[2]郑锡恩，刘洞理，王世华等.采矿设计手册:矿山机械卷[M].北京中国建筑工业出版社，1989:330.

[3]GB 50385-2006.矿山井架设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[4]GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

endprint

摘要：随着矿山生产能力的提高，立井提升机房的设计要求也在不断提高。由于矿山行业暂无提升机房结构设计的标准，有关提升机基础的技术参数只能参考现有其他规范，某些参数取得过于保守，不够经济。本论文对立井提升机基础的设计方法，进行了简要阐述，可供设计参考。

关键词：立井提升机房 基础设计 独立基础

1 概述

提升机房是矿山生产系统的重要组成部分，而提升机是最常用的垂直提升设备。随着矿山生产能力的提高，以往仅靠基础自重就能满足结构承载力、稳定性要求，而现在钢绳提升的拉力越来越大，提升方式也从单绳提升转变为多绳式提升，传递给基础的拉力也越来越大，就需要扩大基础的配重，在一些地质条件、场地受限的情况下还需要采用抗拔桩、增加抗滑移键等方式。因此，对提升机基础的设计要求也在提高。

2 受力分析

提升机房的设计必须考虑与提升井架、提升井口之间的关系，三者的立面关系见图１。

图1提升机房关系图

2.1 提升机钢绳拉力标准值的确定

提升机钢绳的拉力与井架中的钢绳荷载，形成力的平衡系统，可由此确定该值。计算时一般考虑以下两种条件：

①正常工作荷载：

根据矿山井架设计规范《GB 50385-2006》中第4.1.3条，可分为箕斗或罐笼上提时、箕斗下放时、罐笼下放时三种情况，选择最不利情况（箕斗或罐笼上提时）进行计算；

②上天轮破断时荷载：

根据规范第4.1.4规定，对于单绳提升：一根为断绳荷载，另一根为两倍工作荷载；对于多绳提升：一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33倍断绳荷载。由于断绳时，钢绳破断力远远大于正常工作荷载时的拉力，可直接采用破断时荷载进行基础计算。

2.2 计算所需参数

基础受力分析图详见图2。F为破断力，根据上述不同提升情况取值。其中Fy=F·sina，Fx=F·cosa，h为破断力作用点到基础底面的距离，G1为基础自重，G2为设备自重，X1、X2分别为基础、设备重心所在轴至基础转动轴的距离。a为钢绳倾角。由于基础本身一般是大体积混凝土，可视为刚体，各部分之间没有变形，所以一般不做强度计算，只需要做稳定性验算。

3 基础设计计算

3.1 地基承载力的计算

根据偏心荷载下基底边缘最大压力公式，计算基底压力。

pk≤fa

pmax=■≤1.2fa

式中fa为修正后的地基承载力特征值；S为合力作用点至具有最大压力的基地边缘的距离。一般来说，提升机基础配重较大，底面积较大，因此承载力容易满足。

3.2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定性是指提升机基础在自重和外载荷作用下抵抗倾覆的能力。如图2所示，确定O点所在的轴为基础的转动轴。

抗倾覆安全系数k1=■=■

如果地基土比较软弱，在基础倾覆的同时，基础外边缘可能陷入土中，因而力矩中心O点会向内移动，抗倾覆安全系数Kt将会降低，故需要考虑地基土的压缩性。一般地基土压缩性较大的土体，需要进行地基处理，采用换填、强夯等方法，使得力矩中心点O符合计算假定，保证设计的准确性。

3.3 抗滑移稳定性验算

抗滑移稳定性是指基础克服基底土与基底面之间的摩擦力，而沿基底面滑动的能力。由图2可知，提升机基础的滑移力为破断力的水平分向力，抗滑移力为竖直方向的合力。

抗滑移安全系数ks=■

一般情况下，基础四周存在一些有利荷载。比如提升机基础四周回填土的摩擦力、固着作用，前面填土的被动土压力，提升机房刚性地面的作用等。由于这些有利荷载取值不易确定，一般作为安全储备，不进行计算。

3.4 安全系数的取值

安全系数的取值大小直接影响设计是否经济。《建筑地基基础设计规范GB 50007-2011》中对于挡土墙，抗滑移安全系数为1.3，抗倾覆安全系数为1.6；《钢筋混凝土筒仓设计规范GB 5077-2003》中规定抗倾覆安全系数为1.2；《公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007》中规定永久作用和汽车、人群的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.5，抗滑动系数为1.3，各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.3，抗滑动系数为1.2。可以看出各规范在不同情况下取值不同。对于提升机基础安全系数的取值，不同于上述规范中正常荷载作用效应，断绳荷载属于偶然荷载，取值可以考虑适当降低，建议抗倾覆系数、抗滑移系数取值范围可以为1.1~1.3。一般来说，满足抗倾覆需要，也就能满足抗滑移要求。取值范围的调整，也适当考虑了提升机房刚性地面、基础四周回填土的有利作用，所以也是合理的、试用的。

4 基础设计注意事项

①在以前很多工程中，提升机基础为素混凝土结构，目前考虑到其表面抗裂、温度应力及基础抗拉等因素，应在基础表面、地面及四周壁上适度配筋。基础开孔尺寸大于600mm部位，应沿孔周围配置直径不小于12，间距不大于200的钢筋。提升机、减速机支座部位，受力非常大，容易产生应力集中现象，设计时需要注意，增加适当措施进行保护。

②设计中为了加大基础的配重，可以将电机、减速机、提升机的基础连成一体，并尽可能的让基础的重心与钢绳拉力的合力中心在一个轴线上，或调整基础平面使得偏心距较小，以最大效力发挥其作用，符合计算假定。

③基础若受到厂房基础的影响，平面尺寸不能放大时，可采用抗拔桩等措施，保证其稳定性。也可以根据情况做成平板基础，和厂房基础连为一体，增加其稳定性的同时，避免平面位置互相影响。

④基础持力土层可根据实际情况进行处理，可进行换填土层等地基处理，保证其不会发生不均匀沉降。换填可以选用摩擦力较大的砂石等，增加抗滑移能力。

⑤基础为大体积混凝土，浇筑时混凝土中的胶凝材料水化引起的温度变化和收缩，水化热会导致有害裂缝产生，可以在掺和料、配合比、外加剂及施工养护等方面采取措施减小温差。

⑥文中分析是以最基本的独立基础为模型分析，在实际情况中，平板基础等多适用于双层提升机房。因此，提升机房及附属辅助用房的设计与提升机基础有着紧密的联系，在基础平面布置中需要综合考虑，及时调整机房结构形式、提升机基础结构形式，达到最优的效果。

5 结语

提升机基础的设计，应当明确其受力分析，并进行设计简化。同时，安全系数如果直接引用其它规范的规定，可能过于保守，不够经济，因此，文中提出根据不同规范及提升机荷载情况，对安全系数适当调整，在设计中把握安全适用原则的同时考虑其经济性。

参考文献：

[1]王周慧.浅谈设计多绳摩擦式副立井提升机房[J].煤炭工程，2004(8).

[2]郑锡恩，刘洞理，王世华等.采矿设计手册:矿山机械卷[M].北京中国建筑工业出版社，1989:330.

[3]GB 50385-2006.矿山井架设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[4]GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

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摘要：随着矿山生产能力的提高，立井提升机房的设计要求也在不断提高。由于矿山行业暂无提升机房结构设计的标准，有关提升机基础的技术参数只能参考现有其他规范，某些参数取得过于保守，不够经济。本论文对立井提升机基础的设计方法，进行了简要阐述，可供设计参考。

关键词：立井提升机房 基础设计 独立基础

1 概述

提升机房是矿山生产系统的重要组成部分，而提升机是最常用的垂直提升设备。随着矿山生产能力的提高，以往仅靠基础自重就能满足结构承载力、稳定性要求，而现在钢绳提升的拉力越来越大，提升方式也从单绳提升转变为多绳式提升，传递给基础的拉力也越来越大，就需要扩大基础的配重，在一些地质条件、场地受限的情况下还需要采用抗拔桩、增加抗滑移键等方式。因此，对提升机基础的设计要求也在提高。

2 受力分析

提升机房的设计必须考虑与提升井架、提升井口之间的关系，三者的立面关系见图１。

图1提升机房关系图

2.1 提升机钢绳拉力标准值的确定

提升机钢绳的拉力与井架中的钢绳荷载，形成力的平衡系统，可由此确定该值。计算时一般考虑以下两种条件：

①正常工作荷载：

根据矿山井架设计规范《GB 50385-2006》中第4.1.3条，可分为箕斗或罐笼上提时、箕斗下放时、罐笼下放时三种情况，选择最不利情况（箕斗或罐笼上提时）进行计算；

②上天轮破断时荷载：

根据规范第4.1.4规定，对于单绳提升：一根为断绳荷载，另一根为两倍工作荷载；对于多绳提升：一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33倍断绳荷载。由于断绳时，钢绳破断力远远大于正常工作荷载时的拉力，可直接采用破断时荷载进行基础计算。

2.2 计算所需参数

基础受力分析图详见图2。F为破断力，根据上述不同提升情况取值。其中Fy=F·sina，Fx=F·cosa，h为破断力作用点到基础底面的距离，G1为基础自重，G2为设备自重，X1、X2分别为基础、设备重心所在轴至基础转动轴的距离。a为钢绳倾角。由于基础本身一般是大体积混凝土，可视为刚体，各部分之间没有变形，所以一般不做强度计算，只需要做稳定性验算。

3 基础设计计算

3.1 地基承载力的计算

根据偏心荷载下基底边缘最大压力公式，计算基底压力。

pk≤fa

pmax=■≤1.2fa

式中fa为修正后的地基承载力特征值；S为合力作用点至具有最大压力的基地边缘的距离。一般来说，提升机基础配重较大，底面积较大，因此承载力容易满足。

3.2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定性是指提升机基础在自重和外载荷作用下抵抗倾覆的能力。如图2所示，确定O点所在的轴为基础的转动轴。

抗倾覆安全系数k1=■=■

如果地基土比较软弱，在基础倾覆的同时，基础外边缘可能陷入土中，因而力矩中心O点会向内移动，抗倾覆安全系数Kt将会降低，故需要考虑地基土的压缩性。一般地基土压缩性较大的土体，需要进行地基处理，采用换填、强夯等方法，使得力矩中心点O符合计算假定，保证设计的准确性。

3.3 抗滑移稳定性验算

抗滑移稳定性是指基础克服基底土与基底面之间的摩擦力，而沿基底面滑动的能力。由图2可知，提升机基础的滑移力为破断力的水平分向力，抗滑移力为竖直方向的合力。

抗滑移安全系数ks=■

一般情况下，基础四周存在一些有利荷载。比如提升机基础四周回填土的摩擦力、固着作用，前面填土的被动土压力，提升机房刚性地面的作用等。由于这些有利荷载取值不易确定，一般作为安全储备，不进行计算。

3.4 安全系数的取值

安全系数的取值大小直接影响设计是否经济。《建筑地基基础设计规范GB 50007-2011》中对于挡土墙，抗滑移安全系数为1.3，抗倾覆安全系数为1.6；《钢筋混凝土筒仓设计规范GB 5077-2003》中规定抗倾覆安全系数为1.2；《公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007》中规定永久作用和汽车、人群的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.5，抗滑动系数为1.3，各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合下，抗倾覆系数为1.3，抗滑动系数为1.2。可以看出各规范在不同情况下取值不同。对于提升机基础安全系数的取值，不同于上述规范中正常荷载作用效应，断绳荷载属于偶然荷载，取值可以考虑适当降低，建议抗倾覆系数、抗滑移系数取值范围可以为1.1~1.3。一般来说，满足抗倾覆需要，也就能满足抗滑移要求。取值范围的调整，也适当考虑了提升机房刚性地面、基础四周回填土的有利作用，所以也是合理的、试用的。

4 基础设计注意事项

①在以前很多工程中，提升机基础为素混凝土结构，目前考虑到其表面抗裂、温度应力及基础抗拉等因素，应在基础表面、地面及四周壁上适度配筋。基础开孔尺寸大于600mm部位，应沿孔周围配置直径不小于12，间距不大于200的钢筋。提升机、减速机支座部位，受力非常大，容易产生应力集中现象，设计时需要注意，增加适当措施进行保护。

②设计中为了加大基础的配重，可以将电机、减速机、提升机的基础连成一体，并尽可能的让基础的重心与钢绳拉力的合力中心在一个轴线上，或调整基础平面使得偏心距较小，以最大效力发挥其作用，符合计算假定。

③基础若受到厂房基础的影响，平面尺寸不能放大时，可采用抗拔桩等措施，保证其稳定性。也可以根据情况做成平板基础，和厂房基础连为一体，增加其稳定性的同时，避免平面位置互相影响。

④基础持力土层可根据实际情况进行处理，可进行换填土层等地基处理，保证其不会发生不均匀沉降。换填可以选用摩擦力较大的砂石等，增加抗滑移能力。

⑤基础为大体积混凝土，浇筑时混凝土中的胶凝材料水化引起的温度变化和收缩，水化热会导致有害裂缝产生，可以在掺和料、配合比、外加剂及施工养护等方面采取措施减小温差。

⑥文中分析是以最基本的独立基础为模型分析，在实际情况中，平板基础等多适用于双层提升机房。因此，提升机房及附属辅助用房的设计与提升机基础有着紧密的联系，在基础平面布置中需要综合考虑，及时调整机房结构形式、提升机基础结构形式，达到最优的效果。

5 结语

提升机基础的设计，应当明确其受力分析，并进行设计简化。同时，安全系数如果直接引用其它规范的规定，可能过于保守，不够经济，因此，文中提出根据不同规范及提升机荷载情况，对安全系数适当调整，在设计中把握安全适用原则的同时考虑其经济性。

参考文献：

[1]王周慧.浅谈设计多绳摩擦式副立井提升机房[J].煤炭工程，2004(8).

[2]郑锡恩，刘洞理，王世华等.采矿设计手册:矿山机械卷[M].北京中国建筑工业出版社，1989:330.

[3]GB 50385-2006.矿山井架设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[4]GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

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