设皮带输送机卸料小车堆棚基础优化设计探讨

2018-08-29邹沁

四川水泥 2018年9期

关键词：堆料管桩挡墙

邹沁

（合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥 230051）

0 引言

工艺背景介绍：船运物料→码头（通过皮带输送机运输）→进入各自堆棚→卸料小车任意点卸料→铲车→料斗（通过皮带输送机运输）→各生产车间。

为了将水泥生产原料快速地从船上运输到堆棚，相关专业厂家研发了皮带输送卸料小车，它兼顾皮带输送和卸料小车的优点，具有输送量大，能耗低，可多点输送的特点。

1 基本资料

以无锡市金久水泥有限公司 80万吨/年水泥粉磨生产线建设工程混合材堆棚为例，堆棚平面布置：横向共4跨,每跨跨度 19m；纵向柱距 7.88m×10，端部柱距 12m×2，卸料小车平台标高 18.300m。堆料容重 r=16KN/m3，挡墙区堆料计算高度6.5m，内摩擦角φ=35°，土与墙背材料外摩擦角δ=18°，柱截面850×850，纵向柱距7.88m。主要地质由上至下依次为表土、粉质粘土、粉土夹层、粘土、粉质粘土和粘土，常年平均地下水位为1.31m。

表1 边柱底荷载设计值

2 挡墙与边柱基础方案比选

2.1 比选方案一

根据工程地质情况、上部结构和地质勘察报告建议，适宜桩型为摩擦桩，拟采用预应力混凝土管桩。

直径400mm预应力混凝土管桩试算，根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算，群桩水平承载力特征值 Rha=596KN，挡墙单位长度土压力标准值Ea=216KN。

主动土压力分项系数1.3，柱底剪力分项系数1.3。总剪力荷载设计值S=1.3×7.88×216+45=2257.7KN>Rha=596KN。

如采用直径500mm预应力混凝土管桩，也不能满足抗剪要求，计算过程同直径“400mm预应力混凝土管桩”，在此不再赘述。因此，桩基方案不满足。

2.2 比选方案二

本工程用地紧张，总图布置紧凑，新建车间轴线离已有车间轴线仅2.5m，优先采用小直径300mm预应力混凝土管桩。拟采用直径300mm预应力混凝土管桩、压实的①层表土共同受力，其上设300mm厚级配砂石褥垫层的复合地基方案。单桩承载力特征值Ra=489.0KN，按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012计算复合地基承载力fspk=290KPa，经过验算，地基承载力验算满足要求。

2.3 挡墙与边柱基础沉降计算（工况：满料）

压缩模量的当量值 Es=15.5MPa，查表知，沉降计算经验系数ψ=0.4；分层总和法，计算出的地基变形量:S=ψS=0.4×198.8=79.5mm。同理，可计算出在空料，且柱底轴力最小工况下，边柱桩基沉降量为24.5mm。

3 中柱基础方案比选

3.1 中柱基本信息

堆料容重r=16KN/m3，中柱堆料计算高度6.5m，柱截面850×850，纵向柱距7.88m。

表9 中柱底荷载表

挡墙和边柱初步确定采用预应力管桩复合地基，结合中柱荷载和堆料荷载，天然地基无法满足承载力和地基变形要求，拟采用桩基。下面就两桩承台方案、三桩承台方案进行比选。

3.2 比选方案一-两桩承台

该方案在堆棚主受力方向，也即横向设置两桩，纵向设置承台梁。该方案能结构满足设计要求，但该方案存在正常使用方面较大问题，承台梁截面刚度较大，自身变形较小，承台梁总变形量基本等同于桩基沉降量；而天然地基地面荷载大，压缩模量小，沉降量大，承台梁处地面与天然地基地面沉降差很大，地面开裂，影响正常使用，且观感不佳。

3.3 比选方案二-三桩承台2

3.3.1 三桩水平承载力特征值计算

计算过程同“边柱预应力混凝土管桩”，在此不再赘述，中柱群桩水平承载力特征值 Rha=112KN，柱底最大剪力Vmax=12KN< Rha=112KN，满足要求。桩基竖向承载力计算在此不再赘述。平均压缩模量 Es=8.0MPa,桩基沉降计算经验系数ψ=1.680 ，桩基中心点沉降量S=ψS=11.6mm。根据上表，可计算出在满料，且柱底轴力最大工况下，中柱桩基沉降量为22.8mm。

3.3.2 桩基沉降计算

（1）桩基沉降量计算