淺談汽輪機(jī)高壓加熱器設(shè)備基礎(chǔ)下陷處理方法

賈東坡

(中國五冶集團(tuán)有限公司陜西分公司, 四川成都 610066)

淺談汽輪機(jī)高壓加熱器設(shè)備基礎(chǔ)下陷處理方法

賈東坡

(中國五冶集團(tuán)有限公司陜西分公司, 四川成都 610066)

通過對設(shè)備基礎(chǔ)及其周邊地坪下沉原因的分析，及對地基加固處理方案的比選，介紹了地基處理的方法。

濕陷性黃土； 設(shè)備基礎(chǔ)下陷； 三七灰土擠密樁

1 工程概況

陜西東鑫垣煤化工熱電廠項(xiàng)目，我方負(fù)責(zé)施工的主廠房地下設(shè)施2#高壓加熱器設(shè)備基礎(chǔ)下陷導(dǎo)致大面積地面連帶下沉。高壓加熱器設(shè)備基礎(chǔ)為圓形直徑1.4 m，高度2 m，埋深地下部分為1.8 m，共有兩個設(shè)備基礎(chǔ)，周邊地坪下陷面積約為100 m2，每個設(shè)備(圓形)高約6 m，直徑1 m，自身重約7 t，正常運(yùn)轉(zhuǎn)約為9～10 t。由于空間狹小，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，管道及地埋管線縱橫交錯，夏季室內(nèi)作業(yè)溫度高，給施工組織帶來了極大的困難。

2 設(shè)備基礎(chǔ)及地坪下陷原因分析

(1)東鑫垣煤化工項(xiàng)目地處陜北黃土高原，屬于濕陷性黃土地基，在正常含水量的情況下，其承載能力可以滿足一般建筑物的荷載要求，但一旦浸水時地基就會突發(fā)性的產(chǎn)生濕陷變形，造成建筑物或基礎(chǔ)下陷。

(2)土方回填不合格，監(jiān)管不到位。2#高壓加熱器區(qū)域曾經(jīng)是低洼基坑，被雨水浸泡過，后期在進(jìn)行土方回填前沒有預(yù)先采取措施處理直接回填，也有可能是造成地基下沉的原因；同時設(shè)備基礎(chǔ)底部500 mm厚三七灰土質(zhì)量不合格，回填不到位。

(3)設(shè)備基礎(chǔ)東側(cè)和南側(cè)是工業(yè)排水管溝，尤其是南側(cè)管溝有9根管徑2～4 cm的排水管不定時排水，排水管端口距離溝底大于800 mm，由于溝底防水砂漿層不斷被帶有壓力的水沖刷，防水砂漿層局部有細(xì)小裂紋，可能造成溝底滲水。

通過對設(shè)備基礎(chǔ)周邊下沉部位人工挖孔并對土壤進(jìn)行分析：在-2.0 m以上土壤含水量適中，土質(zhì)松散；-2.0～-2.5 m層土壤含水量較大；-2.5～-3.1 m局部土壤揉捏呈現(xiàn)團(tuán)狀；-3.1 m以下土壤含水量逐漸減小。由此判斷設(shè)備基礎(chǔ)周邊管溝有漏水點(diǎn)，同時土方回填壓實(shí)度沒有達(dá)到設(shè)計要求從而造成設(shè)備基礎(chǔ)下沉。

3 施工方法的選擇

3.1 地基沉降法

當(dāng)設(shè)備基礎(chǔ)均勻沉降時，可不斷增加平面墊鐵調(diào)整；當(dāng)設(shè)備基礎(chǔ)呈傾斜下沉?xí)r，可不斷增加楔形墊鐵調(diào)整。待設(shè)備基礎(chǔ)最終穩(wěn)定后，再進(jìn)行二次灌漿處理。

此方法適用于搶修作業(yè)、牽動面小、操作簡單、節(jié)省時間、隨沉隨墊、不影響生產(chǎn)。缺點(diǎn)為當(dāng)沉降量過大，墊鐵層數(shù)很厚時，不利于帶振動的機(jī)體與設(shè)備基礎(chǔ)的連接。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)備基礎(chǔ)沉降已超過80 mm，本設(shè)備為100 kg高壓蒸汽罐，罐體周圍連接有高壓蒸汽管道，采用此方法工期無法確定，人身安全無法保證，同時沒有專業(yè)的安裝技術(shù)人員，人力組織難度大。

3.2 灌漿加固

用鉆機(jī)在基礎(chǔ)上成孔至要加固的土層，然后用高壓灌漿設(shè)備將配制好的水泥化學(xué)漿液灌入地層,通過劈裂、擠壓作用,使土層與漿液產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)而膠結(jié),從而達(dá)到改善土體結(jié)構(gòu)和性能的目的,提高土體的抗壓強(qiáng)度。

根據(jù)現(xiàn)場情況，一方面設(shè)備基礎(chǔ)上表面沒有足夠的操作面和操作空間，另一方面從經(jīng)濟(jì)角度考慮，也不適宜采用此方法。

3.3 做三七灰土擠密樁

破除設(shè)備基礎(chǔ)和墊層，做間距不大于400 mm三七灰土擠密樁。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分析，破除設(shè)備基礎(chǔ)(C30素混凝土)和做三七灰土擠密樁對施工人員技術(shù)要求較低，人力組織相對簡單，工期有保障，成本易于控制。因此采用此方法進(jìn)行地基處理較為簡單、經(jīng)濟(jì)。

4 施工難點(diǎn)

(1)設(shè)備懸空吊裝加固牢靠，保證萬無一失。

(2)基礎(chǔ)開挖破除，基坑空間狹小無法放坡，需做護(hù)壁處理。

(3)三七灰土擠密樁的深度和密實(shí)度要達(dá)到要求。

5 施工技術(shù)方案

5.1 設(shè)備基礎(chǔ)下沉處理前準(zhǔn)備工作

(1)南側(cè)管溝排水處理。將2#汽輪機(jī)高壓加熱器南側(cè)管溝9根排水管用軟管向前引出15 m至十字管溝，保證高壓加熱器南側(cè)段管溝位置無排水、無積水，保持干燥，以便于管溝溝底做防水及找坡處理。

(2)將高壓加熱器南側(cè)和東側(cè)管溝溝底抹一層砂漿，再涂刷一層聚氨酯涂料或者鋪設(shè)一層SBS防水卷材，最后用C20細(xì)石混凝土作找坡處理，確保管溝有裂縫開裂位置溝底細(xì)石混凝土厚度不小于100 mm，并確保此段管道的排水坡度0.004以上。

(3)設(shè)備吊裝、支撐處理。將2#汽輪機(jī)兩臺高壓設(shè)備進(jìn)行吊裝、支撐處理，使兩臺高壓設(shè)備與其基礎(chǔ)上表面脫離，以便對其基礎(chǔ)進(jìn)行破除處理。對兩臺高壓加熱器進(jìn)行吊裝、支撐措施如下。

① 用汽機(jī)房行車吊(50 t)將2#汽輪機(jī)兩臺高壓設(shè)備正上方加熱器8 m平臺鋼蓋板揭開，然后在每臺高壓設(shè)備頂部以下可受力位置四周對稱焊接4個吊耳(吊耳可用8 mm鋼板制作，必須與加熱器焊接可靠)。

② 用25B工字鋼作一鋼扁擔(dān)(兩根并起)，因兩臺高壓設(shè)備中心距為2 400 mm,因此制作鋼扁擔(dān)約3 000 mm長，再取合適長度鋼絲繩固定于鋼扁擔(dān)兩端(注意受力平衡調(diào)整)，用汽機(jī)房行吊通過鋼絲繩均勻受力，對兩臺高壓設(shè)備進(jìn)行吊裝受力(圖1)。

圖1 起吊方案

③ 在2#汽輪機(jī)4 m層加熱器平臺，用25B工字鋼將每臺高壓加熱器設(shè)備四周均勻焊接4根牛腿，支撐在4 m層加熱器平臺預(yù)留洞口四周鋼筋混凝土梁上(東西梁200 mm×400 mm，南北梁200 mm×350 mm)，支撐高壓加熱器設(shè)備部分重力。

④ 在每臺高壓設(shè)備底部，用兩根8 m長25 B工字鋼對高壓加熱器設(shè)備進(jìn)行支撐，支撐加熱器部分重力(圖2)。

圖2 支撐方案

⑤ 通過上述3方面吊裝、加固技術(shù)措施，確保高壓設(shè)備及其附屬構(gòu)配件脫離基礎(chǔ)上表面20 mm，不作用在高壓設(shè)備基礎(chǔ)上，確保設(shè)備基礎(chǔ)能安全、順利的進(jìn)行破除施工。

5.2 設(shè)備基礎(chǔ)下沉處理方法

(1)高低加設(shè)備基礎(chǔ)為圓柱狀，其直徑為1.4 m,底標(biāo)高為-2.0 m,底部以下為500 mm厚三七灰土，寬出基礎(chǔ)邊緣500 mm。因此，將高壓設(shè)備基礎(chǔ)邊緣500 mm范圍內(nèi)土方進(jìn)

行人工開挖，同時對高壓設(shè)備混凝土基礎(chǔ)和墊層進(jìn)行破除，挖至-2.5 m標(biāo)高位置。將挖出的土方以及破除高壓設(shè)備混凝土基礎(chǔ)的垃圾及時清理出現(xiàn)場，并堆放在指定的垃圾堆放點(diǎn)。最后形成基坑底部尺寸為4 800 mm(長)×2 500 mm(寬)×2 500 mm(深)。

(2)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，兩臺高壓設(shè)備基礎(chǔ)南側(cè)、西側(cè)和北側(cè)三面由于空間狹小，有障礙物無法施工，只能從東側(cè)用風(fēng)鎬破除。北側(cè)基坑邊緣距工字鋼支撐點(diǎn)間距為2.8 m，基坑深度約為2.5 m，由于空間狹小，無法放坡，為了防止塌方，需用模板鋼管對撐進(jìn)行護(hù)坡處理。

(3)在4 800 mm(長)×2 500 mm(寬)基坑底部，用直徑100 mm洛陽鏟按中至中400 mm間距作灰土樁處理，處理深度約2 500 mm，灰土樁的白灰和素土按4∶6比例均勻拌合，用專用夯制工具進(jìn)行夯實(shí)，處理灰土樁約50根。為保證質(zhì)量，成孔一根，夯填一根。在基礎(chǔ)區(qū)必須嚴(yán)格進(jìn)行灰土樁處理，不能漏樁。夯錘(夯實(shí)工具)用直徑100 mm鋼管加工，鋼管長約400 mm，內(nèi)部灌滿砂土增加自重。其頭部加工成錐狀，利于夯實(shí)。灰土樁每層虛填300 mm厚，用夯錘用力夯20次，然后才能進(jìn)行上一層虛填夯實(shí)，循環(huán)進(jìn)行。夯錘桿用DN20鍍鋅鋼管套絲，分3段組成，每段長約1.2 m,總長3.6 m,夯實(shí)過程中，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整桿使用長度。

(4)待基坑灰土樁處理完畢后，在基坑底部鋪設(shè)500 mm厚三七灰土分兩次進(jìn)行夯實(shí)處理。墊層用C15混凝土澆筑；設(shè)備基礎(chǔ)支設(shè)模板，并進(jìn)行加固處理，用C30商品混凝土進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)澆筑至底座(澆筑基礎(chǔ)混凝土前，將加熱器設(shè)備底座和埋件由電廠專業(yè)人員點(diǎn)焊在高壓加熱器下方)。

(5)兩臺加熱器基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)3 d，拆模。用三七灰土將基礎(chǔ)邊緣回填至混凝土地面基層。

(6)將高壓加熱器設(shè)備基礎(chǔ)附近地面混凝土面層人工破除，將垃圾運(yùn)至垃圾場; 用夯機(jī)將混凝土面層下基礎(chǔ)平整、夯實(shí)，并用三七灰土重新夯填至設(shè)計標(biāo)高位置；重新作C20細(xì)石混凝土面層。

6 質(zhì)量保證措施

(1)施工前，組織相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底。

(2)每一道工序結(jié)束前現(xiàn)場必須有專人進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保質(zhì)量合格后方可進(jìn)行下一道工序施工。

(3)關(guān)鍵部位，必須定崗定人制度，嚴(yán)格把關(guān)，明確責(zé)任人。

(4)進(jìn)場生石灰必須有質(zhì)量證明文件和合格證，以確保材料的質(zhì)量；三七灰土的比例嚴(yán)格把控，素土不得有雜質(zhì)。

(5)混凝土澆筑前，要進(jìn)行標(biāo)高控制、埋件預(yù)埋等關(guān)鍵點(diǎn)技術(shù)交底，混凝土澆筑后，要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

7 結(jié)束語

綜上所述，通過對設(shè)備基礎(chǔ)地基處理方法的總結(jié)，在充分分析影響地基下陷的影響因素后綜合考慮，方可對癥下藥，針對具體問題采取具體的技術(shù)措施加以解決。

TU753.8

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[定稿日期]2016-06-30