礦山鋼井架等截面斜柱基礎的應用

汪小東

（長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南長沙 410019）

礦山鋼井架等截面斜柱基礎的應用

汪小東

（長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南長沙 410019）

等截面斜柱基礎在礦山鋼井架斜撐基礎應用不多，本文結合貴州某礦山鋼井架斜撐基礎的應用實例，對等截面斜柱基礎的選擇背景、設計參數確定及實施中注意事項等進行了簡要介紹，可為類似礦山鋼井架斜撐基礎設計提供參考。

等截面斜柱基礎；鋼井架

1 問題的提出

貴州某金屬礦山新建組合井設計采用單斜撐式井架落地式多繩摩擦式提升機提升，位于礦區范圍內某溪溝中，場區內溝渠縱橫，地勢低洼，多為水田及旱地。組合井鋼井架斜撐地基土層為人工填土層、洪積層：褐色、黃褐色泥土、爐渣、粘土含灰巖卵石及白云巖灰巖角礫，層厚1.5～10m。根據室內試驗及現場原位測試結果，地基各巖土層的地基承載力特征值faK、天然抗壓強度frK、壓縮模量Es（或彈性模量E、變形模量E0）詳見表 1。

表1 巖土層承載力特征值及變形參數值

根據《礦山井架設計規范》（GB50385）[1]要求，組合井鋼井架斜撐地基承載力和變形應符合《建筑地基基礎設計規范》（GB50007）[2]的規定。井架（結構簡圖見圖1）立架基礎可以坐落在豎井井頸上，而斜撐基礎難于滿足要求。鋼井架斜撐基礎擬考慮以下3個方案：①大尺寸獨立基礎（基底長×寬=8×9m）；②復合樁基（6根直徑1.0m基樁）；③等截面斜柱基礎（基底長×寬=5×3.5m）。經過技術經濟比較，最終確定基礎方案為方案三：等截面斜柱基礎。等截面斜柱基礎已成功推廣應用于輸電塔架基礎[3，4]，在礦山鋼井架鮮有應用。本文結合具體工程對等截面斜柱基礎在鋼井架斜撐基礎的應用進行了有益嘗試，得到較好的經濟效益。

2 等截面斜柱基礎頂部荷載確定

根據《礦山井架設計規范》GB50385及設備提升荷載、斷繩荷載和風荷載等共計算7個荷載組合（組合1：自重+正常提升；組合2：自重+正常提升+縱向風；組合3：自重+正常提升+橫向風；組合4：自重+上斷繩+縱向風；組合5：自重+上斷繩+橫向風；組合6：自重+下斷繩+縱向風；組合7：自重+下斷繩+橫向風），各個荷載組合下井架斜撐底部（基礎頂部）荷載值詳見表2。井架地基及基礎可不進行斷繩效應及地震作用效應組合的計算。鋼井架計算模型節點分布見圖2。

圖1 鋼井架結構簡圖

圖2 鋼井架節點分布圖

3 等截面斜柱基礎設計及應用

斜撐基礎設計應使斜撐柱中心線正交于基礎斜頂面，并宜使斜撐柱的合力作用線與基礎底面反力中心重合。為滿足以上要求，設計基礎結構由3部分結構組成：斜柱、錐臺和矩形臺，詳見圖3。底板尺寸為長×寬=5×3.5m，斜柱傾角及方位與井架斜撐相同，中心偏心落點于基底平面。為方便錐臺施工，錐臺結構展平詳見圖5。斜撐等截面斜柱基礎配筋與柱獨立擴展基礎類似，見圖6。斜撐柱腳基礎螺栓按地震作用效應組合驗算其抗拉和抗拔強度。經驗算，斜撐柱腳基礎螺栓采用M56，埋入基礎混凝土深度2m，底部采用200×200×30mm鋼板穿孔塞焊。

表2 斜撐底部荷載值

圖3 斜撐等截面斜柱基礎簡圖

圖4 斜撐等截面斜柱基礎俯視圖

圖5 錐臺展平圖

圖6 斜撐等截面斜柱基礎配筋圖

以上荷載及結構設計均是考慮使用階段荷載及其組合，對于鋼井架還應考慮其斜撐安裝所需承受荷載。對于某些施工場地受限、吊車難于進入的情況下，金屬桅桿吊裝也是常用手段。考慮到井架安裝荷載情況下，等截面斜柱基礎抗傾覆穩定性較難滿足《建筑地基基礎設計規范》（GB50007）規定。為確保施工安全，對等截面斜柱基礎底板增設抗拔錨桿，錨桿的平面布置及安裝詳見圖7。

鋼井架等截面斜柱基礎的施工過程中應重點控制基礎頂面地腳螺栓的預埋精度以及等截面斜柱的方位及傾角的精度。

（1）基礎頂面預埋地腳螺栓的安裝精度直接影響井架斜撐的安裝和后期的安全使用。考慮到上述因素，設計中定位了地腳螺栓的上頂面及下底面的精確坐標值，施工中采用適當長度的短鋼筋將螺栓底板錨板與等截面斜柱鋼筋籠焊接固定，可滿足安裝要求。

（2）等截面斜柱基礎的施工要求比普通斜撐大體積獨立擴展基礎要嚴格些。考慮其受力的特殊性，等截面斜柱的方位及傾角控制要求較高。圖8給出了應用實例中的等截面斜柱的方位圖。作為與鋼井架斜撐的直接傳力構件，等截面斜柱基礎施工質量控制方面還應重點注意預埋錨栓底部錨板附近混凝土的振搗密實。

圖7 等截面斜柱基礎底板抗拔錨桿圖

圖8 等截面斜柱方位圖

本礦山鋼井架等截面斜柱基礎的應用實例中，相比普通常用的大體積獨基預計節約造價30%，工期縮短5d，可為類似礦山鋼井架斜撐基礎設計提供一種新的不錯選擇。

4 結論

等截面斜柱基礎在礦山鋼井架斜撐基礎應用不多，本文結合貴州某礦山鋼井架斜撐基礎的應用實例，對等截面斜柱基礎的選擇背景、設計參數確定及實施中注意事項等進行了簡要介紹，可為類似礦山鋼井架斜撐基礎設計提供參考。

[1]《礦山井架設計規范》（GB50385-2006）[S].

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）[S].

[3]《架空送電線路基礎設計技術規定》（DL/T5219-2014）[S].

[4]張慶，王四秀.輸電線路基礎選型及技術經濟比較分析[J].中國科技投資，2013（26）.

TD54

A

1004-7344（2016）21-0178-02

2016-7-10

汪小東（1982-），男，工程師，碩士，主要從事礦山設計工作。