某電廠圓形煤場結構選型實例分析

徐爭光

(福建省電力勘測設計院,福建福州 350003)

某電廠圓形煤場結構選型實例分析

徐爭光

(福建省電力勘測設計院,福建福州 350003)

針對福建某火電廠圓形煤場所處的地質條件,結合煤場整體造價,對其結構選型方案進行優化設計。

圓形煤場 結構選型 地基處理

本工程建設規模為兩臺百萬機組，圓形煤場直徑為120m，高度17m，工程場地為填海造地形成的。

1 場地地質條件

圓形煤場位于回填的濱海灘涂區和部分海域：場地上部主要為拋石和海陸交互相沉積層，下伏花崗巖埋藏較深且基巖面起伏較大。

根據前期成果資料和現場勘探，場地內地基土層分布由上至下一般為：

①拋石(回填土)：主要為爆破開山整平場地所填，回填土其骨架顆粒主要由中微風化花崗巖組成，少量為輝綠巖，粒徑2 0 0～800mm，最大≥2000mm，充填比例不等的粘性土、砂土，巖性、結構雜亂，場地不同部位及深度，其物質組成及密實度均有較大差異，未采用強夯處理外，且未經嚴格碾壓、夯實，結構較松散～稍密，且局部具架空現象，極不均勻。層厚0.70～32.60m。

②淤泥：海相沉積，淤積成因，灰黑色、深灰色，流塑、飽和狀態，可搓成細泥條、切面光滑，含少量有機物和貝殼。層厚1.75～35.10m。

②1淤泥質黏土：流塑～軟塑、飽和狀態，層厚1.40～19.90m。

③黏土：飽和、可塑～硬塑狀。主要成分為以高嶺土為主的粘土礦物，粘性強，刀切面很光滑，韌性高，局部夾粉質黏土。厚度2.80～33.50m。

④泥質中粗砂：飽和、松散～稍密，主要成分為石英中粗砂，局部含少量礫石，呈透鏡狀分布。厚度0.70～15.60m。

⑤含碎石黏性土：可塑，以黏性土為主，碎石含量10～15%，碎石呈次棱角～亞圓狀。層厚0.54～22.50m。

⑥淤泥質黏土：軟塑、飽和狀態，可搓成細泥條、切面稍有光滑，韌性中等，含少量有機物和貝殼。厚度1.10～10.60m。

⑦黏土：可塑狀，主要成分為以高嶺土為主的粘土礦物，粘性強，刀切面很光滑，韌性高，局部夾粉質黏土。厚度1.00～20.20m。

⑧含黏性土碎石：松散～稍密、飽和狀態，主要以碎石為主，厚度0.40～9.00m。

⑨砂質黏性土：可塑～硬塑，濕～稍濕，其厚度變化較大，一般約0.50～25.00m。

⑩1全風化花崗巖：主要由受不同風化程度的長石、石英及暗色礦物等組成，層厚0.50～18.20m。

場址處于《中國地震動參數區劃圖》的0.05g分區，地震基本烈度為Ⅵ度，設計地震分組為第三組。

2 圓形煤場的結構選型

2.1 圓形煤場的結構型式分類

圓形煤場的結構型式按照擋煤墻的結構型式主要分為兩種：

(1)分離式擋煤墻結構，其重要特點是擋煤墻是在扶壁柱處設縫斷開的。

表1

(2)整體式擋煤墻結構，即由帶肋或不帶肋的連續擋煤墻和環形條基組成的筒體結構，擋煤墻沿圓周不設縫斷開

2.2 分離式擋煤墻的結構特點

分離式擋煤墻結構，主要包括擋煤墻、扶壁柱和環形基礎。擋煤墻在每個扶壁柱處設縫斷開，兩側簡支于扶壁柱上，下端固支于環形基礎上。扶壁柱為一懸臂結構，下端固支于環形基礎上，上端支承大跨度空間鋼網架。環形基礎為一整體結構。該種結構型式受力明確，可簡化為平面結構進行受力分析。

2.3 整體式擋煤墻的結構特點

整體式圓形煤場的筒壁是由不設縫的連續的擋煤墻組成的，這是整體式擋煤墻最大的結構特點。相對而言，不帶肋的整體式圓形煤場外觀更簡潔。最大的優點在于整體式圓形煤場的擋煤墻連續，因此結構的整體性較好，可以將堆煤側向壓力轉化為筒壁拉力，可以充分利用鋼筋的抗拉強度抵抗水平力。從而有效地減小擋煤墻截面尺寸。

同時，與分離式擋煤墻相比，整體式擋煤墻通過將堆煤側壓力轉換成混凝土內部鋼筋的拉力，可以大大減小擋煤墻對基礎的傾覆力矩，從而減少了樁基以及地基基礎的工程量。

整體式圓形煤場最大的缺點也源自其擋煤墻連續。分體式擋煤墻因設縫斷開，完全可以不考慮溫度作用對結構的影響，而整體式圓形煤場因為擋煤墻連續，其結構必然會受到溫度應力的影響。

整體溫升及溫降是由電廠地理位置確定，在國內地理條件下，南方地區的整體溫升及溫降遠遠小于北方地區，這是南方地區選擇整體式圓形煤場的有利條件。

2.4 采用樁基條件下的土建工程量對比

樁基條件下的圓形煤場工程量對比詳見表1。

從表中數據可以看出，采用樁基礎時，上部結構的鋼筋與混凝土的總造價在近期鋼筋價格較低的情況下相差不大，但采用整體式圓形煤場在樁基工程量有一定的優勢。

2.5 兩種結構型式其他方面的對比

(1)占地的對比。整體式圓形煤場顯然比分體式圓形煤場更節約占地，一般情況下，堆煤半徑60m的圓形煤場，分體式圓形煤場占地比整體式圓形煤場多15%左右(基礎投影面積)。在目前電廠用地愈發緊張的情況下，整體式圓形煤場有一定的優勢。(2)建筑外觀的因素。通常認為整體式圓形煤場更簡潔、美觀，而分體式圓形煤場顯得笨拙。

2.6 本工程圓形煤場的結構型式選擇

根據輸煤工藝要求，本期新建3號與4號兩個圓形煤場，圓形煤場內直徑120m，擋煤墻高度17m。

(1)在近期鋼筋價格較低的情況下，承臺和上部結構在土建造價上，分體式圓形煤場不再具有優勢。本工程圓形煤場所在位置地質條件較差，需采用沖孔灌注樁進行地基處理，最長樁長接近60m，單樁的樁基費用較大，而整體式圓形煤場與分體式圓形煤場在采用樁基地基處理的場地上，樁的成本上具有一定的優勢。本工程位于南方地區，南方地區的整體溫升及溫降遠遠小于北方地區，這是南方地區選擇整體式圓形煤場的有利條件。因此，從造價方面考慮，采用整體式圓形煤場較為合理。(2)整體式圓形煤場占地小，外觀簡潔，與周邊構筑物協調，這與建設方的要求一致。

3 結語

因此，從總圖布置的可行性、圓形煤場本身的造價及圓形煤場的外觀等方面比較考慮，本工程宜采用整體式圓形煤場。