化工论文：煤化工装置建构筑物地基基础选型研究

　　化工论文：煤化工装置建构筑物地基基础选型研究

　　1地基基础设计的一般方法原则

　　建构筑物的地基基础设计一般方法原则为：

　　根据项目地勘报告持力层信息、地理环境、建筑高度、使用要求等因素确定基础埋深。

　　按照估算的基底反力和地基承载力，确定是否需要进行地基处理或采用桩基础，对于特殊地质情况(如湿陷性黄土、膨胀土、液化土、软弱土等)，应根据规范采取相应处理措施。

　　采用荷载效应的标准组合进行地基承载力计算，确定基础底面积论文发表。

　　采用荷载效应的基本组合计算地基净反力，进行底板抗弯承载力计算、抗剪承载力计算、抗冲切承载力计算，确定基础高度及配筋。

　　符合规范要求的建构筑物应采用荷载效应的标准组合进行地基变形计算。

　　部分特殊建构筑物应进行抗倾覆验算、抗滑移验算、抗浮验算。

　　2. 煤化工项目的特点

　　煤化工项目工艺复杂，厂区内拟建建构筑物种类繁多，根据结构高度和使用功能特性大致可分为四类：一般建筑物，如空分厂房、配电室、机柜间、破碎楼、转运站等；高层建构筑物，如气化装置、渣水装置等；高耸构筑物，如栈桥支架、冷箱、火炬、烟囱等；室外一般构筑物，如设备基础、水池、管廊等。

　　我国煤矿资源分布广泛，煤化工项目分布全国，实际工程中拟建场地的工程地质条件各异，地层结构及岩性特征差别较大，故需要结合地基承载力和地层结构确定地基处理方法，结合地基承载力、上部结构的受荷特点、结构型式、抗震设防烈度、基本风压、冻土深度、地下水位等因素确定基础形式。

　　3.案例分析

　　以山东某煤化工项目为例介绍上述四类建构筑物的地基基础方案选型。该项目地质特性如下：场地地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组属第二组，建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期值为0.55s，水平地震影响系数最大值αmax=0.12，场地液化等级属轻微，场地土标准冻结深度为0.5m，各岩土层承载力特征值（fak）及压缩模量Es详见表1。

　　表1 各土层承载力特征值、压缩模量ES及变形特征

　　空分配电室：属于上述一般建筑物，钢筋混凝土框架结构有围护，单层，乙类建筑。基础坐落与第②层土，因该层土试验地基承载力特征值较低，同时考虑其抗震类别为乙类，故需对该层地基土进行合理处理以提高地基承载力。基础选型确定为独立基础下垫800mm厚级配砂加石垫层，分层夯实，压实系数不小于0.95，地基承载力特征值fak＝150Kpa

　　。独立基础通过基础梁连接起来，以加强结构整体稳定性和结构抵抗地震的能力。经计算下卧层强度和沉降验算结果均满足规范要求。

　　气化装置：属于上述高层建构筑物，钢-混凝土混合结构，标高38.000米以下为混凝土框架－支撑结构，标高38.000米至90.000米为钢框架－支撑结构。主体为局部围护结构。依工艺设备要求自然划分为17层，抗震类别乙类。因气化装置属复杂高层建筑，上部结构荷重较大，需考虑基础的承载力要求、整体刚度、抗倾覆能力以及变形要求，经综合比较采用桩筏式基础。基础选用机械成孔灌注桩，桩端以第9层细砂为持力层，单桩竖向承载力特征值Ra≥2800Kpa，根据试桩结果，桩承载力和沉降均满足设计要求；综合考虑冲切、强度等要求筏板厚度取2.0m。

　　栈桥支架：属于上述高耸构筑物，钢筋混凝土-钢支撑结构，支架顶高度最高为50m，抗震类别乙类。高耸结构水平向荷载为控制荷载，在水平荷载作用下，基底会产生拉压反力以平衡水平荷载对基底的弯矩，因此在基础的埋深和型式的选择时要充分考虑场地的基本特性和上部体系的结构特点，抗倾覆能力和沉降验算是基础设计的关键所在。设计时采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）进行地基处理，桩径400mm，有效桩长12.5m，以第⑦层土作为持力层，进入第⑦层土不小于1m，单桩承载力不小于300KN，复合地基承载力特征值不小于200KPa。基础埋设为3.5m，采用独立基础，并通过基础连梁将独立基础连接起来，以增强基础整体性。经计算，强度、抗倾覆、变形验算结果均满足规范要求。

　　管廊：属于上述室外一般构筑物，该项目采用钢结构双层管廊，单层管道荷载约为30kN/m，采用天然地基+独立基础即可满足承载力和变形要求。

　　4 结论与建议

　　竖向结构体系将荷载以集中荷载或线形荷载传递给基础，基础作为建筑物和地基之间的连接体，又将竖向体系传来的荷载传给地基。

　　（1）如果天然地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。当地基较软弱，或上部建筑物较高荷载较大的情况下，需采用条形或筏形基础。筏形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。多数建筑物，只需将墙下的条形基础和柱下扩展基础结合使用，就可以把荷载传给地基，这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。

　　（2）如果地基承载力不足，可以判定为软弱地基，须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。冲填土尚应了解排水固结条件,杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

　　（3）煤化工类建构筑物的基础型式：a)一般建筑物应选择独立基础、条形基础或平板基础，当地基承载力特征值增大时，基础面积可以适当减小。b)气化装置属复杂高层建筑，上部结构荷重较大，考虑基础的承载力要求和整体刚度，一般设计成桩筏式基础。天然地基承载力特征值不小于280KPa，在满足沉降和变形要求时，基础可采用梁板式筏基或者平板式筏基，此时筏板从柱边向四周外伸长度较大。若承载力特征值增至320KPa，可减小筏板的外伸长度。c)高耸构筑物的结构设计受风荷载控制，依据现行规范，在正常操作工况下，基础底面与地基土之间不得出现零应力区。若基础底部出现零应力区，需加大基础尺寸，或采用抗拔桩，以增大基础抗倾覆能力。d)室外设备及管廊基础型式一般可采用大块式和独立基础。室外设备基础大小与设备支座形式和满足安装要求的尺寸有关，增大地基承载力特征值对基础大小影响不明显，而管廊的独立基础大小与承载力特征值基本呈线性关系，增大承载力特征值时，基础面积可以适当减小。