陶瓷熔塊爐的基礎(chǔ)設(shè)計與施工

摘 要 本文對陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)設(shè)計、施工和使用中存在的問題進(jìn)行了分析和探討，著重分析了基礎(chǔ)下沉、斷裂和滲水事故的原因和防范處理方法。

關(guān)鍵詞 熔塊爐，基礎(chǔ)，地基，誤區(qū)分析，事故處理

1引 言

陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)是熔爐埋在地面以下的承重構(gòu)件，是熔爐的重要組成部分，它的作用是承受上部熔爐傳遞下來的全部載荷，并將這些載荷連同自重傳給下面的土層。地基是熔爐基礎(chǔ)下面的土層，它的作用是承受基礎(chǔ)傳來的全部荷載。地基雖然不是熔爐的組成部分，但它的好壞直接影響基礎(chǔ)方案的設(shè)計、施工及工程造價。

在玻璃和陶瓷行業(yè)，近幾年來發(fā)生了多起由于熔爐不均勻沉降所引起的重大事故(見表1)。

由表1可見，陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)和地基的協(xié)調(diào)性至關(guān)重要。因此，在設(shè)計時必須選擇具備資質(zhì)的設(shè)計單位、監(jiān)理單位進(jìn)行設(shè)計和施工，才能保證安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

2陶瓷熔塊爐對地基和基礎(chǔ)的要求

2.1陶瓷熔塊爐對地基的要求

陶瓷熔塊爐雖算不上是高層和高荷載建筑物，但由于熔池內(nèi)為高溫玻璃液體（1500℃左右），所以對地基和基礎(chǔ)要求相對比較嚴(yán)格。陶瓷熔塊爐對地基的要求主要有：

(1) 強(qiáng)度要求。即地基載力（地耐力）應(yīng)足以承受基礎(chǔ)傳來的壓力。地耐力的測定應(yīng)用專門的儀器并經(jīng)綜合計算來確定。陶瓷熔塊爐地基的地耐力應(yīng)是基礎(chǔ)壓力的3～5倍。

(2) 變形要求。在南方無霜凍地區(qū)，我們只考慮地基的沉降量和沉降差；在有霜凍期的北方，因地基的凍結(jié)和消融會使地基產(chǎn)生變形，從而會對爐體產(chǎn)生影響，所以基礎(chǔ)必需置于冰凍線以下。根據(jù)熔爐設(shè)計方面的具體要求，沉降量應(yīng)在10mm內(nèi)、沉降差應(yīng)在1mm內(nèi)：若沉降量過大，會造成整個熔爐下沉過多，影響熔爐與配套設(shè)備的銜接，從而影響爐子的正常使用；若沉降差過大，會使陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)及蓄熱室、煙道、小爐、熔池和燃燒室出現(xiàn)開裂，甚至整體坍塌。

2.2 陶瓷熔塊爐對基礎(chǔ)的要求

陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)是由窯爐公司設(shè)計的。因不少窯爐公司不具備工程設(shè)計的資質(zhì)，所以設(shè)計基礎(chǔ)時對地質(zhì)、水文、氣象和地震等因素往往考慮不周，也造成了設(shè)計上的安全漏洞。根據(jù)熱力工程設(shè)計和建筑工程設(shè)計的要求及陶瓷熔塊爐本身的特點，陶瓷熔塊爐對基礎(chǔ)的要求主要有：

（1） 強(qiáng)度和剛度要求。陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)既要承受來自爐體的重力，又要承受來自地基的反作用力；此外，還要抵抗來自地下水位變化和地質(zhì)、地震變化所產(chǎn)生的爆發(fā)力。所以陶瓷熔塊爐應(yīng)具備一定的剛度和強(qiáng)度，避免不均勻沉降所造成的危害。

（2） 耐久性要求。由于基礎(chǔ)是埋于地下的隱蔽工程，在地下長期受水侵蝕且建成后很難觀察、維修和加固，所以要選擇良好的石料和抗侵蝕、耐硫化的高標(biāo)號水泥，以保證基礎(chǔ)構(gòu)造與爐體使用壽命一致。

（3） 經(jīng)濟(jì)要求。基礎(chǔ)工程約占窯爐工程總造價的30%～45%。因此在設(shè)計時，既要做到技術(shù)合理，也要做到盡可能降低成本。

3人工地基和基礎(chǔ)處理誤區(qū)分析

3.1陶瓷熔塊爐人工地基處理誤區(qū)分析

作為天然地基的土必須是具有足夠承載力的土層如巖石、碎石土、砂土類；承載力低的土層均需進(jìn)行人工加固（人工地基）。若軟弱土層較薄，可采用換土法：先挖出軟土層，再填以無侵蝕、低壓縮、強(qiáng)度大的松散材料如碎石、砂、灰土等，并分層夯實至密實；若軟弱土層較厚，則需要用打樁法來加固地基。樁基礎(chǔ)對地基有擠密的作用，可以承受較大的荷載、減少熔爐的不均勻沉降、增強(qiáng)抗震性。人工地基處理過程的誤區(qū)分析如表2所示。

3.2 陶瓷熔塊爐基礎(chǔ)處理誤區(qū)分析

陶瓷熔塊爐主體基本上采用筏式柔性基礎(chǔ)，而蓄熱室和煙道通常采用板式柔性基礎(chǔ)。有的窯爐的蓄熱室和煙道采用下沉式結(jié)構(gòu)，這就必須設(shè)計一定的防水設(shè)置。基礎(chǔ)處理過程的誤區(qū)分析如表3所示。

4熔塊爐事故處理分析

筆者曾參與一些工廠熔爐事故的處理，總結(jié)出一些規(guī)律：由于基礎(chǔ)、地基與爐體的不協(xié)調(diào)性，從而導(dǎo)致地基地耐力偏低；沉降量和沉降差偏大；基礎(chǔ)強(qiáng)度、剛度和耐久性變差而造成基礎(chǔ)、窯體和防水墻開裂，進(jìn)而造成漏火、漏玻璃水和漏水事故。解決問題的關(guān)鍵在于地基的勘探、人工地基的設(shè)計與施工、窯爐及爐基的設(shè)計與施工要科學(xué)、合理，并且公司應(yīng)有完善的監(jiān)督機(jī)制和方法，以便及早發(fā)現(xiàn)和解決問題。

2004年佛山高明某熔塊廠新爐出現(xiàn)小爐斷裂、下沉式蓄熱室底部出現(xiàn)大面積透水。這些事故的產(chǎn)生原因主要有：(1)該公司沒有做地質(zhì)勘探工作，在未知軟弱土層厚度的情況下，就決定用摩擦樁來強(qiáng)化地基。(2)打摩擦樁時該公司為了節(jié)省投入，用木樁代替鋼筋混凝土樁。（3）防水墻沒有用防水混凝土鋼筋墻，而是用磚墻防水卷材和水泥砂漿處理；由于經(jīng)不住地下水和土層的荷載出現(xiàn)開裂。(4)該爐設(shè)計時，小爐短，蓄熱室下沉深度達(dá)3m，而爐體基礎(chǔ)與蓄熱室地坑間距僅300mm。處理事故時我們采用加固主爐基礎(chǔ)、降低爐基對地基的荷載、重建小爐和蓄熱室的方法。新建小爐設(shè)計時明顯加長并適當(dāng)增補(bǔ)了蓄熱格子體，使蓄熱效果明顯好轉(zhuǎn)；小爐的加長可使蓄熱室往后移，這樣可給防水墻的維修提供空間，也解決了不同埋深基礎(chǔ)之間距離短的問題。此外我們降低了蓄熱室的高度，解決了不同埋深基礎(chǔ)之間深度差過大的問題。

5結(jié)論

陶瓷熔塊爐是玻璃熔爐與陶瓷窯爐相結(jié)合的產(chǎn)物，它的設(shè)計和施工沒有其它陶瓷裝備作業(yè)規(guī)范。這就使得這種設(shè)備的設(shè)計和施工存在許多漏洞。因此，應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的工作：

(1) 安全和建設(shè)部門應(yīng)加強(qiáng)這種行業(yè)的設(shè)備的審查和監(jiān)督；

(2) 窯爐設(shè)計公司應(yīng)加強(qiáng)土木工程設(shè)計和施工方面的技術(shù)學(xué)習(xí)；

(3) 要保證窯爐爐體、基礎(chǔ)和地基的協(xié)調(diào)性；

(4) 對陶瓷熔塊爐出現(xiàn)的問題，要積極地采取科學(xué)的方法來解決。

參考文獻(xiàn)

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