某电厂圆形煤场结构选型实例分析

徐争光

(福建省电力勘测设计院,福建福州 350003)

某电厂圆形煤场结构选型实例分析

徐争光

(福建省电力勘测设计院,福建福州 350003)

针对福建某火电厂圆形煤场所处的地质条件,结合煤场整体造价,对其结构选型方案进行优化设计。

圆形煤场 结构选型 地基处理

本工程建设规模为两台百万机组，圆形煤场直径为120m，高度17m，工程场地为填海造地形成的。

1 场地地质条件

圆形煤场位于回填的滨海滩涂区和部分海域：场地上部主要为抛石和海陆交互相沉积层，下伏花岗岩埋藏较深且基岩面起伏较大。

根据前期成果资料和现场勘探，场地内地基土层分布由上至下一般为：

①抛石(回填土)：主要为爆破开山整平场地所填，回填土其骨架颗粒主要由中微风化花岗岩组成，少量为辉绿岩，粒径2 0 0～800mm，最大≥2000mm，充填比例不等的粘性土、砂土，岩性、结构杂乱，场地不同部位及深度，其物质组成及密实度均有较大差异，未采用强夯处理外，且未经严格碾压、夯实，结构较松散～稍密，且局部具架空现象，极不均匀。层厚0.70～32.60m。

②淤泥：海相沉积，淤积成因，灰黑色、深灰色，流塑、饱和状态，可搓成细泥条、切面光滑，含少量有机物和贝壳。层厚1.75～35.10m。

②1淤泥质黏土：流塑～软塑、饱和状态，层厚1.40～19.90m。

③黏土：饱和、可塑～硬塑状。主要成分为以高岭土为主的粘土矿物，粘性强，刀切面很光滑，韧性高，局部夹粉质黏土。厚度2.80～33.50m。

④泥质中粗砂：饱和、松散～稍密，主要成分为石英中粗砂，局部含少量砾石，呈透镜状分布。厚度0.70～15.60m。

⑤含碎石黏性土：可塑，以黏性土为主，碎石含量10～15%，碎石呈次棱角～亚圆状。层厚0.54～22.50m。

⑥淤泥质黏土：软塑、饱和状态，可搓成细泥条、切面稍有光滑，韧性中等，含少量有机物和贝壳。厚度1.10～10.60m。

⑦黏土：可塑状，主要成分为以高岭土为主的粘土矿物，粘性强，刀切面很光滑，韧性高，局部夹粉质黏土。厚度1.00～20.20m。

⑧含黏性土碎石：松散～稍密、饱和状态，主要以碎石为主，厚度0.40～9.00m。

⑨砂质黏性土：可塑～硬塑，湿～稍湿，其厚度变化较大，一般约0.50～25.00m。

⑩1全风化花岗岩：主要由受不同风化程度的长石、石英及暗色矿物等组成，层厚0.50～18.20m。

场址处于《中国地震动参数区划图》的0.05g分区，地震基本烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第三组。

2 圆形煤场的结构选型

2.1 圆形煤场的结构型式分类

圆形煤场的结构型式按照挡煤墙的结构型式主要分为两种：

(1)分离式挡煤墙结构，其重要特点是挡煤墙是在扶壁柱处设缝断开的。

表1

(2)整体式挡煤墙结构，即由带肋或不带肋的连续挡煤墙和环形条基组成的筒体结构，挡煤墙沿圆周不设缝断开

2.2 分离式挡煤墙的结构特点

分离式挡煤墙结构，主要包括挡煤墙、扶壁柱和环形基础。挡煤墙在每个扶壁柱处设缝断开，两侧简支于扶壁柱上，下端固支于环形基础上。扶壁柱为一悬臂结构，下端固支于环形基础上，上端支承大跨度空间钢网架。环形基础为一整体结构。该种结构型式受力明确，可简化为平面结构进行受力分析。

2.3 整体式挡煤墙的结构特点

整体式圆形煤场的筒壁是由不设缝的连续的挡煤墙组成的，这是整体式挡煤墙最大的结构特点。相对而言，不带肋的整体式圆形煤场外观更简洁。最大的优点在于整体式圆形煤场的挡煤墙连续，因此结构的整体性较好，可以将堆煤侧向压力转化为筒壁拉力，可以充分利用钢筋的抗拉强度抵抗水平力。从而有效地减小挡煤墙截面尺寸。

同时，与分离式挡煤墙相比，整体式挡煤墙通过将堆煤侧压力转换成混凝土内部钢筋的拉力，可以大大减小挡煤墙对基础的倾覆力矩，从而减少了桩基以及地基基础的工程量。

整体式圆形煤场最大的缺点也源自其挡煤墙连续。分体式挡煤墙因设缝断开，完全可以不考虑温度作用对结构的影响，而整体式圆形煤场因为挡煤墙连续，其结构必然会受到温度应力的影响。

整体温升及温降是由电厂地理位置确定，在国内地理条件下，南方地区的整体温升及温降远远小于北方地区，这是南方地区选择整体式圆形煤场的有利条件。

2.4 采用桩基条件下的土建工程量对比

桩基条件下的圆形煤场工程量对比详见表1。

从表中数据可以看出，采用桩基础时，上部结构的钢筋与混凝土的总造价在近期钢筋价格较低的情况下相差不大，但采用整体式圆形煤场在桩基工程量有一定的优势。

2.5 两种结构型式其他方面的对比

(1)占地的对比。整体式圆形煤场显然比分体式圆形煤场更节约占地，一般情况下，堆煤半径60m的圆形煤场，分体式圆形煤场占地比整体式圆形煤场多15%左右(基础投影面积)。在目前电厂用地愈发紧张的情况下，整体式圆形煤场有一定的优势。(2)建筑外观的因素。通常认为整体式圆形煤场更简洁、美观，而分体式圆形煤场显得笨拙。

2.6 本工程圆形煤场的结构型式选择

根据输煤工艺要求，本期新建3号与4号两个圆形煤场，圆形煤场内直径120m，挡煤墙高度17m。

(1)在近期钢筋价格较低的情况下，承台和上部结构在土建造价上，分体式圆形煤场不再具有优势。本工程圆形煤场所在位置地质条件较差，需采用冲孔灌注桩进行地基处理，最长桩长接近60m，单桩的桩基费用较大，而整体式圆形煤场与分体式圆形煤场在采用桩基地基处理的场地上，桩的成本上具有一定的优势。本工程位于南方地区，南方地区的整体温升及温降远远小于北方地区，这是南方地区选择整体式圆形煤场的有利条件。因此，从造价方面考虑，采用整体式圆形煤场较为合理。(2)整体式圆形煤场占地小，外观简洁，与周边构筑物协调，这与建设方的要求一致。

3 结语

因此，从总图布置的可行性、圆形煤场本身的造价及圆形煤场的外观等方面比较考虑，本工程宜采用整体式圆形煤场。