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    烟囱纠倾加固措施
    发布日期:2012/9/9    点击次数:[4683]

    某矿务局焦化厂l00m高的焦炉烟囱建于1996年,钢筋混凝土结构,基础为钢筋混凝土独立基础,埋深4m。烟囱地基土为I级自重湿陷性黄土,经625tm能量级强夯处理。
    2004年5月发现该烟囱向北倾斜,5月10日测量北倾0.85m, 6月30日测量北倾0.98m。为了防止烟囱继续北倾,采取了应急措施。清除北侧地表积灰,减少北侧地面荷载。在南侧拉了两道揽风绳,并在南侧基础上部堆载385t,以减缓北倾速度。因烟囱倾斜量已超过规范允许值的2倍,属于危险构筑物,并且处于7度地震设防区,如遇大风、暴雨、大量地面水浸入地基,则随时都有倒塌的危险,必须及早处理。

    1 倾斜原因
    100m高烟囱的自重2500吨,基础为钢筋混凝土的独立基础。因烟囱位于I级自重湿陷性黄土区(图1),设计采用了强夯处理。烟囱与总烟道的地基共450m2一起处理。烟囱设计要求地基承载力为250kPa,强夯处理后地基承载力为260kPa,见表1。 2004年6月测定其地基承载力为165kPa,见表2。造成地基土承载力下降的主要原因是长期浸水。2004年6月勘察报告表明,地下水位埋深1.3~1.95m,而以前该区地下水位埋深在25m以下。为查明浸水原因,进行了钻孔探察,发现凡是经强夯处理的地方,水位埋深都变浅,而非强夯影响区,水位仍较深。强夯后形成的不透水层使上部填土层含水量较高,形成地表积水,积水又沿强夯区边沿渗入未处理的深层土中。由于烟囱基础位于强夯处理区边沿,故地面积水集中流向烟囱基底,烟囱基础下lm处地基土从北向南已有六分之一变软。
    由于较好的天然土层埋藏不深,仅9.5m左右,如能采用桩基方案或在生产管理中注意厂区排水,减少对基础地基的浸泡 可避免类似情况发生。但在湿陷性黄土区用强夯处理高耸构筑物基础处理范围一定要大,地基处理应独立、对称,避免不均匀沉降。

    2 纠倾方案
    发现烟囱的倾斜量已达0.85m,而且继续倾斜的速度较快。2004年5月10日北倾0.85m, 6月13日北倾0.93m, 6月30日北倾达0.98m。为了尽快控制烟囱倾斜,首先采取了以下应急措施。
    (1)在烟囱高度2/3处用钢丝绳套在烟囱的钢环上,拉牢固定。固定方向为东南、西南方向各一根,地面上埋设地锚。
    (2)在南侧基础上堆载石屑385t。
    (3)清除烟囱北侧地面的积灰,疏排地面积水。
    北侧地基土脆弱,地基土天然含水量达28%,烟囱倾斜量又达0.93m。地质勘察报告水位仅在1.3~1.95m深处。强夯后地基的rd> 15kN/m,只在5m以内,5m以下无明显效果。夯击点的浸水试验证明,Δp=1.06(浸前)-0.87(浸后)=0.16。鉴于上述情况,烟囱纠倾方案应先加固北侧软弱地基土,但不可开挖、降水。不可振动扰动地基,严防地基失水固结导致烟囱继续倾斜。更不宜在北侧注浆加固,以免地基浸水产生附加沉降,引起烟囱的继续倾斜。经分析采用正转成孔反转成桩灌注生石灰和粉煤灰的施工方法加固北侧软弱地基土。此法的优点是无振动,挤密效果好,成桩速度快,处理深度大。
     根据烟囱纠倾工程地质勘察报告中水位线离现自然地平1.3~1.95m的结论,加固北侧软弱地基后,在南侧采用应力解除法的纠倾扶正方案,即在主要受力层内打孔,孔深4m(自基础底面算起),孔径d=10~15cm,孔距3.0d,单排布置,形成基础下地基因侧向取土孔产生侧向挤土的条件,以引发基础下沉和烟囱回倾。通过控制取土量,控制其回倾乍迄率。但现场钻孔时发现,在负1.4~负2.7m处是含水层,成孔后严重缩颈,而负3m以下孔壁光滑,无侧向排土现象。这使间接掏土实现应力释放方案难以实施,对烟囱压重的稳定极为不利,故改用了沉井射水排土方案。

    3 方案实施


    3.1 操作要领
    (1)钻孔探察。为摸清烟囱倾斜后的地质状况,验证纠倾方案的可行性,先在强夯影响范围外,即烟囱东南侧距烟囱2m处钻孔,孔深9.5m,观察24h,孔壁光滑,无漏(渗水迹象,说明强夯未处理的地方水位仍很深。
    (2)北侧二灰桩加固。找出烟囱倾斜 点的方向,以此轴线放线布点。为提高对烟囱地基土的挤密效果,施工中需注意以下几点。
    ① 保证生石灰质量,欠火灰和过火灰均不得超过5%, 粒径要求在20~50mm,生石灰和粉煤灰配比为7:3。
    ② 反转填料时以挤密实的双灰将钻杆顶起,以保证其充盈系数。
     ③ 成桩顺序由外向里。
     ④ 保证3.5m封顶土的挤密效果。
    为控制烟囱能平稳地回倾,操作中还需注意以下几点。
    ①选择射水操作井位置时要对称于 倾斜轴线。
    ② 射水孔部位既要避开强夯处理后的坚硬层,又不易使大量水灌入软土层而影响周围建筑和烟囱北侧的基底土,故选在烟囱基础下lm处。
    ③ 射水孔布置是烟囱回倾的关键,因回倾需排土,采用Φ20管径的水枪,每井布孔15个。
    次射水后,发现烟囱基底有六分之一变软,故改变了射水深度。以每次射水操作感觉及测量回倾量的变化作为下次射水操作的依据,并以射水深度、射水孔位和间隔时间控制回倾速度和回倾方向。卸载南侧堆载要与回倾速度配合,回倾结束卸荷完毕。
    (3)南侧二灰桩加固。烟囱复位后,为了将其稳固,在南侧打二灰桩。二灰桩施工顺序由内向外,同时将射水操作井下部用二灰、上部用灰土回填,边填边夯实。

    4 结论
      烟囱的整体纠倾过程是在正常生产情况下进行的,用时18天,耗资38万元,不但使烟囱脱离了危险,恢复了正常状态,而且提高了烟囱地基的承载力,并在烟囱地基受力区周围形成屏障,阻止地面水渗漏浸入,保证了烟囱的安全。实践证明,烟囱回倾过程平稳,准确度可控制在l0mm,回倾速度和回倾方向可完全自由掌握,安全可靠,经济合理

     

       
     
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