大型煤粉炉磨煤机技术进展及选型分析

杨献鹏

摘要：磨煤机是火力发电厂煤粉炉制粉系统重要的设备，对厂用电、燃烧特性有重要影响。文章分别介绍了低速、中速、高速磨煤机的工作原理、性能特点，同时分析比较了几种主要制粉系统及磨煤机类型。

关键词：煤粉锅炉；磨煤机；制粉系统；火力发电厂；厂用电；燃烧特性 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）15-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.071

近些年来，随着地质采矿工程施工量的增多，它的施工技术和施工工艺在实践中得到了进一步的创新和完善。和传统的钻孔灌注桩技术相比，支盘桩施工技术在复杂地层中的应用效果十分明显。在满足相同的设计承载力的前提下，使用支盘桩技术可以大幅度减少钻孔工作量和混凝土需求量，从而达到提高工作效率，减少原材料使用，降低成本和节能增效的目的，具有很高的推广应用价值。本文以某一工程施工案例为研究对象，对这一技术应用进行了系统的阐述。

1 支盘桩的实际应用综述

1.1 受力的作用原理

在支盘桩的结构设置中，它的桩身包含有一个承力盘部件，在这个承力盘的作用下，它的受力作用原理就会比普通灌注桩更为繁琐，涉及到的细节更多，通过实际的工程施工总结，普通直孔灌注桩和支盘桩的承受力原理可以由图1所示：

x图中可以看出，普通灌注桩的竖向抗压极限承载力Quk主要由侧摩阻力qsk和桩底的端承力qpk构成，支盘桩则是除了侧摩阻力qsk和桩底的端承力qpk之外，还包括有各个盘的支承力qspk，对于盘的端承面积以竖向投影来计算。此外，因为它的承力盘的自身面积较大，因此每一个单独的盘都可以给施工提供一个受力量较大的承载力，这样在承力盘的作用下，支盘桩自身就可以大大促进桩基荷载量的增加。

1.2 支盘桩承载力的计算公式

根据支盘桩施工技术的实际应用，从它的技术规范角度来讲，支盘桩单桩竖向极限抗压承载力的标准值可以由下列计算式得出：

Quk=qsk+qpk=U+∑qsik·li∑ψpiqpik·Api+qpk·Ap

式中：Quk是单桩竖向极限承载力的标准值；qsk是单桩总极限侧阻力；qpk是单桩总极限端阻力标准值；U是主桩桩身的周长；qsik是桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；li是桩穿越第i层土的厚度，在计算时需要去掉盘根的高度；qpik是桩身第i个盘所处的土的极限端阻力标准值；qpk是主桩底部所处的土的极限端阻力标准值；Api是去掉主桩桩身截面积的盘的水平投影面积大小；Ap是主桩端的截面面积；ψpi是盘极限端阻力标准值的修正

系数。

1.3 支盘桩的破坏形式

支盘灌注桩的破坏形式主要有两种情况：一是在位于软弱层的上部的摩擦桩属于是一种刺入式的破坏，也可以是在一般土层中的小直径桩类型；二是直径较大的扩底桩，直径较大的扩底桩中，它的顶端部分的支承面积较大，而且从它的挤压变形形式来说，也属于是以压密为主。从实际的工程施工来看，对于支盘桩承载能力的控制最主要的条件是桩基所具有的承载力和桩发生的下沉，尤其是以沉降变形为主。它的破坏模式如图2

所示。

2 工程的基本概况

本工程以某地三幢高层建筑施工为例（8#、9#、11#），介绍了支盘桩施工技术的实际应用，8#、9#、11#三个楼的楼层高度是28～32层，桩基是以支盘桩设计为主，它的主体结构是现浇钢筋混凝土剪力墙结构。该工程所处的地质环境为山区，根据施工场地的钻孔显示，该地区地表以下60米总共有8层不同的土质，由上到下分别是杂填土、粉质黏土、粉质黏土、粉质黏土、中砂、黏土、黏土以及石灰岩。

3 对于桩基础的设计优化

本地区的地层有以下特性：一是基坑内的地表土质是以粉质性砂土和中砂层为主，而且在厚度方面也有很大的差异，有一定的水分，在基坑的内部中地表土的岩性也有很大差距；二是在技术人员的指导下，对勘察钻孔的剖面图来看，它的相邻钻孔的基岩深度差较为明显，甚至达到了15～20m；三是分钻孔中所发现的岩溶发育很好，而小溶洞和裂缝中主要是以黏土来填充。

通过上述分析不难看出，该工程的地质状况十分复杂，施工单位在一期的打桩环节，所采用的很多种成孔方法都没有达到工程要求的工期。那么从工程长远的角度来讲，为了更为全面地对支盘施工技术所起到效果进行检验，对于施工单位来说，还需要对它的施工桩基进行更细致的优化和完善，并在完善的基础上确定出设计的参数、桩的长度、所需支盘的数量以及对桩周围的极限端阻力进行检测等信息，并将其看成是桩的设计参考。要得到桩身的应变内力以及桩的顶端部位产生的变形状况，还需要技术人员依据工程实际和技术参考标准，在进行试桩的过程中要在桩和土层之间的交接面位置设置一个应变式的钢筋应力计，条件允许的话，还要在桩身的内部埋设桩端的变形观测杆，这样可以在进行试验时对每一个支盘桩的变形状况起到实时的观测，对于场地内的三个不同区域的基岩变化状况，设置了三组静载试验，试验桩的数量总共为9根。

3.1 确定出试桩的基本方案

本工程在这方面采用的是Ф650支盘嵌岩灌注桩，依据基岩所露出的深度不同，我们把支盘桩划分为三种，即：一个支盘的一组；两个支盘的一组；三个支盘的一组，每一组有三根桩。桩端的持力层都是以第8层石灰岩为主，天然单轴的极限抗压强度是28.7MPa。

3.2 所需的支盘数量

从施工的前期调查资料不难发现，该地区的地层条件不是很好，地层的基岩部分起伏程度较大，而且桩体的自身长度的确定也需要考虑到基岩的自身高度大小和所需要的支盘数量来综合确定。为了尽可能地体现出支盘和嵌岩对于单桩承载力的作用和特点，对于技术人员来说就需要做好前期分析工作，准确确定支盘的个数，并对嵌岩的深度进行合理选择，最佳的标准是尽可能地保证单桩的承载力可以最佳的发挥对桩数使用的优化作用。除此之外，技术人员在对试桩所采取的方案进行技术方面核查时，需要配合设计部门和审图部门，在两部门的参与下对三种桩的长度进行详细的检查和分析，经过商讨后，确定最佳的方案，本工程中所采用的桩的自身长度分别是其中一个的桩基嵌入岩层的深度在8m以上，长度是14m；两个支盘的嵌入深度是在至少1.5m以上，长度大小是18m；而三个支盘的桩基所要深入的基岩深度是在至少0.8m，桩的长度是25m。

3.3 最终测试的效果

从图3、图4、图5可以看出，三组试桩都表现出了缓慢的变形，单桩的承载力较为均匀，并且对于建筑物的变形也有一定的控制作用。通过对上述9根试桩的实际测试可以发现，在桩顶的部位的残余变形程度很小，还处于合适的范围内，并且桩体在实际承载中还会有一定的承载余量。

4 支盘桩施工技术的要点

依据本工程的施工实际，对于桩基的成孔环节来说，它的具体方案是在土层部分利用长螺旋来完成钻孔处理，而在基岩部分则是最常见的冲击钻来实现，详细来说它的成桩步骤为：上层土层螺旋钻成孔→嵌岩部分冲击钻成孔→桩底终孔验收→扩孔支盘→支盘验收→清孔→安制钢筋笼→灌注混凝土。具体每个环节的施工内容如下：

第一，土层成孔要采用Ф650成螺旋钻机进行成孔，这一过程中要重点保证钻机的垂直度，可以采用经纬仪进行监测，确保钻机的中心是和护筒的中心处于同一垂线上。

第二，在土层和基岩的相交部位要尽可能把钻的压力减小，压力的减少就会保证钻孔的准确性，不会出现偏差，也可以使钻机的工作速度更为稳定，从而起到保护钻头和钻具的作用。

第三，对于它的基岩部位，技术人员可以采用清水来完成钻进工作，这种形式可以有效规避泥皮过多而造成的桩的侧阻力严重下降，这样也就从根本上确保了工程桩的承载力得到提高。

第四，在进行支盘处理时，首先要做的就是对钻孔的垂直度进行检测测定，这样的好处是可以避免支盘设备在深入钻孔中会因为钻孔的倾斜而导致其支撑臂的位置偏移，最终给支撑设备的性能发挥带来严重影响，也可以减少钻孔的浪费。

第五，对支盘的尺寸大小进行测量，采用测孔器进行测量，在确保符合标准要求后再开始下一道施工工序。

第六，在对钻孔进行验收合格之后，要及时把钢筋笼进行下放同时把混凝土灌注其中，这样可以有效保障它的支扩区域具有很好的稳定性，规避塌方事故的出现。

5 结语

随着我国采矿工程施工量的不断增多，它的施工技术和施工工艺越来越完善。支盘桩施工技术作为一种常用的技术形式，以其独特的技术优势，在复杂岩土地层中可以很好对地层进行施工处理，通过实际工程施工分析，它的应用不仅可以保证工程施工质量，也可以降低工程的造价成本，对于施工单位来说具有重要应用价值。

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作者简介：朱文帮（1965-），男，江西抚州人，赣中南地质矿产勘查研究院工程师，研究方向：地基与基础工程。

（责任编辑：秦逊玉）