浅谈汽轮机高压加热器设备基础下陷处理方法

贾东坡

(中国五冶集团有限公司陕西分公司, 四川成都 610066)

浅谈汽轮机高压加热器设备基础下陷处理方法

贾东坡

(中国五冶集团有限公司陕西分公司, 四川成都 610066)

通过对设备基础及其周边地坪下沉原因的分析，及对地基加固处理方案的比选，介绍了地基处理的方法。

湿陷性黄土； 设备基础下陷； 三七灰土挤密桩

1 工程概况

陕西东鑫垣煤化工热电厂项目，我方负责施工的主厂房地下设施2#高压加热器设备基础下陷导致大面积地面连带下沉。高压加热器设备基础为圆形直径1.4 m，高度2 m，埋深地下部分为1.8 m，共有两个设备基础，周边地坪下陷面积约为100 m2，每个设备(圆形)高约6 m，直径1 m，自身重约7 t，正常运转约为9～10 t。由于空间狭小，设备运转，管道及地埋管线纵横交错，夏季室内作业温度高，给施工组织带来了极大的困难。

2 设备基础及地坪下陷原因分析

(1)东鑫垣煤化工项目地处陕北黄土高原，属于湿陷性黄土地基，在正常含水量的情况下，其承载能力可以满足一般建筑物的荷载要求，但一旦浸水时地基就会突发性的产生湿陷变形，造成建筑物或基础下陷。

(2)土方回填不合格，监管不到位。2#高压加热器区域曾经是低洼基坑，被雨水浸泡过，后期在进行土方回填前没有预先采取措施处理直接回填，也有可能是造成地基下沉的原因；同时设备基础底部500 mm厚三七灰土质量不合格，回填不到位。

(3)设备基础东侧和南侧是工业排水管沟，尤其是南侧管沟有9根管径2～4 cm的排水管不定时排水，排水管端口距离沟底大于800 mm，由于沟底防水砂浆层不断被带有压力的水冲刷，防水砂浆层局部有细小裂纹，可能造成沟底渗水。

通过对设备基础周边下沉部位人工挖孔并对土壤进行分析：在-2.0 m以上土壤含水量适中，土质松散；-2.0～-2.5 m层土壤含水量较大；-2.5～-3.1 m局部土壤揉捏呈现团状；-3.1 m以下土壤含水量逐渐减小。由此判断设备基础周边管沟有漏水点，同时土方回填压实度没有达到设计要求从而造成设备基础下沉。

3 施工方法的选择

3.1 地基沉降法

当设备基础均匀沉降时，可不断增加平面垫铁调整；当设备基础呈倾斜下沉时，可不断增加楔形垫铁调整。待设备基础最终稳定后，再进行二次灌浆处理。

此方法适用于抢修作业、牵动面小、操作简单、节省时间、随沉随垫、不影响生产。缺点为当沉降量过大，垫铁层数很厚时，不利于带振动的机体与设备基础的连接。结合现场实际情况，设备基础沉降已超过80 mm，本设备为100 kg高压蒸汽罐，罐体周围连接有高压蒸汽管道，采用此方法工期无法确定，人身安全无法保证，同时没有专业的安装技术人员，人力组织难度大。

3.2 灌浆加固

用钻机在基础上成孔至要加固的土层，然后用高压灌浆设备将配制好的水泥化学浆液灌入地层,通过劈裂、挤压作用,使土层与浆液产生物理化学反应而胶结,从而达到改善土体结构和性能的目的,提高土体的抗压强度。

根据现场情况，一方面设备基础上表面没有足够的操作面和操作空间，另一方面从经济角度考虑，也不适宜采用此方法。

3.3 做三七灰土挤密桩

破除设备基础和垫层，做间距不大于400 mm三七灰土挤密桩。

根据现场实际情况分析，破除设备基础(C30素混凝土)和做三七灰土挤密桩对施工人员技术要求较低，人力组织相对简单，工期有保障，成本易于控制。因此采用此方法进行地基处理较为简单、经济。

4 施工难点

(1)设备悬空吊装加固牢靠，保证万无一失。

(2)基础开挖破除，基坑空间狭小无法放坡，需做护壁处理。

(3)三七灰土挤密桩的深度和密实度要达到要求。

5 施工技术方案

5.1 设备基础下沉处理前准备工作

(1)南侧管沟排水处理。将2#汽轮机高压加热器南侧管沟9根排水管用软管向前引出15 m至十字管沟，保证高压加热器南侧段管沟位置无排水、无积水，保持干燥，以便于管沟沟底做防水及找坡处理。

(2)将高压加热器南侧和东侧管沟沟底抹一层砂浆，再涂刷一层聚氨酯涂料或者铺设一层SBS防水卷材，最后用C20细石混凝土作找坡处理，确保管沟有裂缝开裂位置沟底细石混凝土厚度不小于100 mm，并确保此段管道的排水坡度0.004以上。

(3)设备吊装、支撑处理。将2#汽轮机两台高压设备进行吊装、支撑处理，使两台高压设备与其基础上表面脱离，以便对其基础进行破除处理。对两台高压加热器进行吊装、支撑措施如下。

① 用汽机房行车吊(50 t)将2#汽轮机两台高压设备正上方加热器8 m平台钢盖板揭开，然后在每台高压设备顶部以下可受力位置四周对称焊接4个吊耳(吊耳可用8 mm钢板制作，必须与加热器焊接可靠)。

② 用25B工字钢作一钢扁担(两根并起)，因两台高压设备中心距为2 400 mm,因此制作钢扁担约3 000 mm长，再取合适长度钢丝绳固定于钢扁担两端(注意受力平衡调整)，用汽机房行吊通过钢丝绳均匀受力，对两台高压设备进行吊装受力(图1)。

图1 起吊方案

③ 在2#汽轮机4 m层加热器平台，用25B工字钢将每台高压加热器设备四周均匀焊接4根牛腿，支撑在4 m层加热器平台预留洞口四周钢筋混凝土梁上(东西梁200 mm×400 mm，南北梁200 mm×350 mm)，支撑高压加热器设备部分重力。

④ 在每台高压设备底部，用两根8 m长25 B工字钢对高压加热器设备进行支撑，支撑加热器部分重力(图2)。

图2 支撑方案

⑤ 通过上述3方面吊装、加固技术措施，确保高压设备及其附属构配件脱离基础上表面20 mm，不作用在高压设备基础上，确保设备基础能安全、顺利的进行破除施工。

5.2 设备基础下沉处理方法

(1)高低加设备基础为圆柱状，其直径为1.4 m,底标高为-2.0 m,底部以下为500 mm厚三七灰土，宽出基础边缘500 mm。因此，将高压设备基础边缘500 mm范围内土方进

行人工开挖，同时对高压设备混凝土基础和垫层进行破除，挖至-2.5 m标高位置。将挖出的土方以及破除高压设备混凝土基础的垃圾及时清理出现场，并堆放在指定的垃圾堆放点。最后形成基坑底部尺寸为4 800 mm(长)×2 500 mm(宽)×2 500 mm(深)。

(2)根据现场实际情况，两台高压设备基础南侧、西侧和北侧三面由于空间狭小，有障碍物无法施工，只能从东侧用风镐破除。北侧基坑边缘距工字钢支撑点间距为2.8 m，基坑深度约为2.5 m，由于空间狭小，无法放坡，为了防止塌方，需用模板钢管对撑进行护坡处理。

(3)在4 800 mm(长)×2 500 mm(宽)基坑底部，用直径100 mm洛阳铲按中至中400 mm间距作灰土桩处理，处理深度约2 500 mm，灰土桩的白灰和素土按4∶6比例均匀拌合，用专用夯制工具进行夯实，处理灰土桩约50根。为保证质量，成孔一根，夯填一根。在基础区必须严格进行灰土桩处理，不能漏桩。夯锤(夯实工具)用直径100 mm钢管加工，钢管长约400 mm，内部灌满砂土增加自重。其头部加工成锥状，利于夯实。灰土桩每层虚填300 mm厚，用夯锤用力夯20次，然后才能进行上一层虚填夯实，循环进行。夯锤杆用DN20镀锌钢管套丝，分3段组成，每段长约1.2 m,总长3.6 m,夯实过程中，根据实际情况调整杆使用长度。

(4)待基坑灰土桩处理完毕后，在基坑底部铺设500 mm厚三七灰土分两次进行夯实处理。垫层用C15混凝土浇筑；设备基础支设模板，并进行加固处理，用C30商品混凝土进行设备基础浇筑至底座(浇筑基础混凝土前，将加热器设备底座和埋件由电厂专业人员点焊在高压加热器下方)。

(5)两台加热器基础养护3 d，拆模。用三七灰土将基础边缘回填至混凝土地面基层。

(6)将高压加热器设备基础附近地面混凝土面层人工破除，将垃圾运至垃圾场; 用夯机将混凝土面层下基础平整、夯实，并用三七灰土重新夯填至设计标高位置；重新作C20细石混凝土面层。

6 质量保证措施

(1)施工前，组织相关人员进行技术交底。

(2)每一道工序结束前现场必须有专人进行质量检查，确保质量合格后方可进行下一道工序施工。

(3)关键部位，必须定岗定人制度，严格把关，明确责任人。

(4)进场生石灰必须有质量证明文件和合格证，以确保材料的质量；三七灰土的比例严格把控，素土不得有杂质。

(5)混凝土浇筑前，要进行标高控制、埋件预埋等关键点技术交底，混凝土浇筑后，要加强养护。

7 结束语

综上所述，通过对设备基础地基处理方法的总结，在充分分析影响地基下陷的影响因素后综合考虑，方可对症下药，针对具体问题采取具体的技术措施加以解决。

TU753.8

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[定稿日期]2016-06-30