談吸收塔基礎埋深的問題

周 禮

(永清環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410330)

談吸收塔基礎埋深的問題

周 禮

(永清環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410330)

通過實際案例，結合吸收塔自身的特點，分析了減小基礎埋深的可行性和經濟性，指出吸收塔基礎埋深的確定，不能簡單參照高層建筑的基礎埋深要求，而應當依據相關設計規(guī)范，通過計算來合理確定。

基礎埋深，高深比，阻尼

1 問題的提出

在濕法脫硫工程中，吸收塔這類直徑、自重大的高聳結構的基礎埋深的取值在GB 50135-2006高聳結構設計規(guī)范、GB 50007-2011建筑地基基礎設計規(guī)范及GB 50191-2012構筑物抗震設計規(guī)范里都沒有明確的規(guī)定。一般按照高層建筑的基礎埋深要求進行設計、審核，詳見GB 50007-2011第5.1.4條和JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規(guī)程第12.1.8條。

2 理論依據

GB 50007-2011第5.1.2條規(guī)定：“在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎宜淺埋?！?/p>

GB 50007-2011第5.1.1條規(guī)定了確定基礎埋深的依據：

1)基礎的型式和構造；

2)作用在地基上的荷載大小和性質；

3)工程地質和水文地質條件；

4)相鄰建筑物的基礎埋深；

5)地基土凍脹和融陷的影響。

GB 50007-2011第5.1.3條明確了基礎埋深需滿足地基承載力、變形、穩(wěn)定性要求。該條的條文說明進一步解釋：“位于天然土質地基上的高層建筑筏形或箱型基礎應有適當的埋深，以保證基礎的抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定性?！?/p>

JGJ 3-2010第12.1.8條的條文說明為：“地震作用下結構的動力效應與基礎埋置深度關系較大，軟弱土時更為明顯，因此，高層建筑的基礎應有一定的埋置深度，當抗震設防烈度高、場地差時，宜采用較大埋置深度，以抗傾覆和滑移，確保建筑物安全。在滿足承載力、變形、穩(wěn)定以及上部結構抗傾覆要求的前提下，埋置深度的限制可以適當放松?！?/p>

綜上可知，GB 50007-2011第5.1.4條中建筑物高度與基礎埋深之比(以下簡稱高深比)——天然基礎1/15、樁基礎1/18(不計樁長)，僅為推薦采用經驗值，而不是判別基礎埋深是否滿足要求的準則?；A埋深應根據計算要求及GB 50007-2011第5.1.1條所列依據確定，而不能簡單的套用“高深比——天然基礎1/15、樁基礎1/18”，更不能以此為依據來控制基礎埋深，造成不必要的浪費。

在煙囪標準圖集05G212中，60 m，80 m，100 m高煙囪基礎埋深分別為3 m，3.5 m，4 m，其深高比分別為1/20，1/22.8，1/25?？梢娚罡弑入S結構高度的增加而逐步減小，高于100 m的結構，其深高比一般在1/22～1/40之間取值。

3 案例分析

某工程吸收塔，直徑D=15 m、高H=40 m；標高18 m，20 m，22 m處分別設置噴淋層，每層荷重30 t，共三層；吸收塔正常液位標高為10 m，事故液位標高為10.5 m；基頂高出地面0.3 m，設備專業(yè)提資的基頂荷載標準值如表1所示。

表1 基頂荷載標準值

該工程位于新疆8度(0.2g)地區(qū)，持力層為表層第四系沖洪積物①礫砂，地基承載力特征值fak=350 kPa，凍深為1.2 m。

吸收塔基礎平面布置圖見圖1，計算簡圖見圖2。

算法一：

采用天然基礎時，按照高層建筑基礎的高深比要求(H/15),基底埋深為2.7 m；擬采用直徑D=15 m的圓形筏板，板厚h=0.3-(-2.7)=3 m。

1)最大與最小基底應力計算如下：

取運行荷載與地震作用這組最不利荷載的標準組合：

地基承載力滿足要求。

由于pkmin>0，基底沒有出現(xiàn)零應力區(qū)，抗傾覆整體穩(wěn)定性滿足要求。

2)抗滑移計算如下：

組合一：空載時考慮風荷載的組合：

組合二：滿載時考慮地震作用的組合：

抗滑移整體穩(wěn)定性滿足要求。

為了減少混凝土用量，通常可將基礎底板做箱型基礎，雖能節(jié)省一定的混凝土量，卻帶來了用鋼量和施工難度的加大。

算法二：

根據地勘報告闡述：場地土類型屬中硬場地土，場地內無其他地震地質災害發(fā)生的可能性，屬抗震有利地段。礫砂層分布連續(xù)，已揭穿層厚0.5m～24.5m，呈密實狀態(tài)，低壓縮性，強度較高，工程力學性質優(yōu)良，可作為重要和一般建(構)筑物天然地基持力層。

擬建場地開闊，四周無已有建(構)筑物，上部荷載垂直荷載大致為均布荷載，擬采用筏板天然基礎，根據凍深確定埋深為1.2m；擬采用直徑D=15m的圓形筏板，板厚h=0.3-(-1.2)=1.5m。

1)最大與最小基底應力計算如下：

取運行荷載與地震作用這組最不利荷載的標準組合：

地基承載力滿足要求。

由于pkmin>0，基底沒有出現(xiàn)零應力區(qū)，抗傾覆整體穩(wěn)定性滿足要求。

2)抗滑移計算如下：

組合一：空載時考慮風荷載的組合。

組合二：滿載時考慮地震作用的組合。

抗滑移整體穩(wěn)定性滿足要求。

變形計算：

吸收塔基礎設計等級為丙級，且對變形不敏感，根據GB50007-2011第3.0.3條規(guī)定，可不進行變形計算。

經綜合分析確定的基礎埋深為1.2m，其深高比為1/33。在節(jié)約了一半混凝土用量和土方開挖量的同時，因底板的減薄而帶來了構造配筋的減少，進一步節(jié)約了工程造價?；A埋深的減小，降低了對地基承載力的要求，對于地基承載力不高的地區(qū)，適應性更廣。

本案例中，吸收塔基礎還具有其自身特有的優(yōu)勢：

1)吸收塔雖高，但一般都比較粗，其高寬均比較小；吸收塔漿液集中在塔底，整個塔的重心低，抗傾覆穩(wěn)定性較好。2)吸收塔內的漿液為粘稠狀液體，地震時起到了減震阻尼器的作用，減小了地震作用。3)漿液對塔身同時也起到了內支撐的作用，底部塔身整體和局部穩(wěn)定性得到了加強。

4 結語

吸收塔的基礎埋深的確定，不能按照高層建筑的高深比要求，而應該按照工程地質和水文地質條件、相鄰建筑物的基礎埋深、地基土凍脹和融陷影響，以及地基承載力、變形、穩(wěn)定性計算要求，結合上部結構的特點綜合確定。綜合確定的基礎埋深，不僅能完全滿足設計要求，而且能節(jié)約造價，縮短工期，具有很大的現(xiàn)實意義。

[1] GB 50007-2011,建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[2] JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].

[3] GB 50135-2006,高聳結構設計規(guī)范[S].

[4] GB 50191-2012,構筑物抗震設計規(guī)范[S].

[5] GB 50011-2010,建筑抗震設計規(guī)范[S].

[6] 05G212,鋼筋混凝土煙囪[S].

Notices in design of absorption tower foundation

ZHOU Li

(YongqingEnvironmentalProtectionCo.,Ltd,Changsha410330,China)

Through analysis of a practical example and in combination with the characteristic of absorption tower, the feasibility and economics in reducing the depth of foundation is analysed, points out the depth of absorption tower foundation can not be determined as tall building simply， it should be calculated according to related design code reasonably.

the depth of foundation, tall-depth ratio, damping

1009-6825(2014)03-0094-02

2013-11-12

周 禮(1982- )，男，碩士，工程師，一級注冊結構工程師

TU470

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