CN100560876C - 圆拱形壳体基础的加强装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆拱形壳体基础的加强装置，用于修复圆拱形壳体底部基础不均匀沉降问题。它主要包括一个设置在壳体底部环形基础梁内侧的钢环梁结构，以及混凝土底板中增加的钢筋混凝土层，通过焊接固定形成一个整体的穹形结构承载受力，从而解决了圆拱形壳体底部的不均匀沉降，以及由此发生的基础环梁、壳体钢底板裂缝等等问题，消除了壳体内有害化学品如煤气泄漏等安全隐患，效果显著。适于在煤气柜等化学品储运设施领域内的进行推广。

Description

圆拱形壳体基础的加强装置

技术领域

本发明涉及一种圆拱形壳体基础的加强装置，尤其设计一种圆拱形壳体基础的不均匀沉降的修复装置。

背景技术

煤气柜作为煤气系统的主要存储和调峰设备，其技术在冶金、石化和城市煤气行业得到广泛应用。宝钢现有8座煤气柜，其中2#转炉煤气柜建于1992年，属于国内第一次自主设计制造。投产十余年后，该煤气柜圆拱形壳体的基础部分发生不均匀的沉降，导致基础上方的圆拱形壳体底板焊缝被拉裂，，煤气柜底部周围的环型基础梁也出现了径向裂缝，煤气泄漏，严重威胁人生和设备安全。

转炉煤气柜的原有基础结构如附图中图1所示，环形基础梁1下以钢管桩2支承，煤气柜圆拱形壳体钢底板呈穹顶形，矢高2250mm，半径147.9m，和柜体上部活塞顶板形状一致。钢底板坐落在以亚粘土或山皮石回填土支承的混凝土底板基础上，中间依次填50mm厚沥青砂浆3，200mm厚素混凝土板4和100mm厚矿渣混凝土垫层5。

如附图中图2所示，原有煤气柜壳体基础底板在1-16，6-21，10-25，13-28四个轴线方向基础的标高比设计值出现不同程度的降低，如图3煤气柜基础设计与沉降对比图，中心的标高由原设计值2250mm下降至1731mm，沉降最为明显，其他部位值也有不同程度下降，这样便形成了底板中心点与周围的相对沉降差，原因如下：

由于重力载荷等作用，煤气柜体会产生沉降，周围的环型基础梁1下因为有钢管桩2支承，沉降相对较少，而柜体钢底板下的天然地基及回填土，经过长时间的载荷作用，地基软土层逐渐压缩，沉降较为明显。这样穹顶形混凝土底板及垫层的垂直载荷受力就会横向转移，支承在周围的环型基础梁1上，底板由此产生的推力也由其承担。由于穹顶形混凝土板的半径很大，而矢高较小，形成的推力使环形基础梁1承受很大的环向拉力，使环梁产生变形出现横向裂缝。混凝土底板亦随地基软土层向下沉降，也必然造成钢底板与混凝土底板脱空或形成褶皱，局部失稳，容易损坏。

发明内容

本发明目的在于，提供一种圆拱形壳体基础的加强装置，安装在原有的圆拱体壳体基础上，减缓柜体进一步沉降，解决因为柜体底板不均匀沉降而造成底板焊缝拉裂的问题，并减轻环形基础梁环向拉力，防止变形和产生横向裂缝，从而消除因为以上情况可能发生柜体气体泄漏危害人员设备安全的隐患存在。

为实现以上目的，本发明在原有的圆拱形壳体基础上环形基础梁的内侧弹性固定连接一钢环梁，另在原混凝土底板中加一层穹形钢筋混凝土层，设置在原素混凝土层和沥青层之间，周边与上述新设钢环梁固定连接。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，新设钢筋混凝土层与钢环梁之间是焊接。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，还包括弧形角钢，支撑在钢筋混凝土层与钢环梁的连接处下方，通过螺栓定位，并焊接固定。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，钢环梁和环形基础梁之间是用弹簧板固定的，弹簧板的数量至少60个，并等距离设置。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，在环形基础梁内侧预设有若干埋件，上述弹簧板一端焊接在埋件上，另一端焊接在钢环梁上。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，所设置的钢筋混凝土层厚度在100mm～200mm之间。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，所设置的钢筋混凝土层的钢筋密度不低于10cm×10cm。

本发明所述圆拱形壳体基础的加强装置，可用于干式煤气柜或其他化学储运柜的基础修复。

2005年5月起，宝钢对2#转炉煤气柜的基础沉降问题，应用本发明技术在原基础上实施了设计改造。于9月消缺改造工作结束，煤气柜顺利投运，使煤气柜的基础设计成为一个新的整体穹形结构。投运至今，没有发现基础沉降情况，柜体钢底板焊缝裂纹以及环形基础梁径向裂纹也没有出现进一步恶化的迹象，更无煤气泄漏事故发生，生产安全得到保证，效果显著。

附图说明

图1为煤气柜原有基础结构示意图

图2为煤气柜原有基础的沉降情况示意图

图3为煤气柜原有基础的设计与沉降对比图

图4为本发明钢环梁的结构示意图

图5为本发明煤气柜改造后基础结构示意图

附图标号说明：

1、环形基础梁2、钢管桩3、沥青层4、素混凝土层5、矿渣垫层6、新增钢环梁7、新增钢筋混凝土层8、弹簧板9、填充沥青10、弧形角钢11、钢梁对接作业坑12、埋件

具体实施方式

本发明所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其主要特征在于，包括一钢环梁和一钢筋混凝土层，其发明流程如下：

第一步：首先对原有混凝土底板及基础进行处理，考虑清除钢底板及沥青砂浆层3后，将原有混凝土底板全部凿除。第二步：涉及防止底板沉降和承担穹形底板推力的结构措施，并与原环形基础梁进行弹性连接。第三步：设计新的钢筋混凝土底板结构，与新增钢环梁固定，并最终与基础环梁成为一个新的穹形整体结构。第四步：按原设计的程序铺设沥青砂浆层及钢底板。

下面结合说明书附图和实施方式对本发明具体实施例作进一步说明：

如附图4，在原环形基础梁1的内侧设置一个防止底板沉降和承担穹形底板推力的结构措施——钢环梁6，并与原环形基础梁1进行弹性连接。此钢环梁6用30-40mm厚Q345钢板加工而成，为了便于安装，此钢环梁6分成若干小段现场拼装焊接成为一个整体；钢环梁6的外径尺寸略小于原环形基础梁1内径尺寸；整体至少高1M，上表面与原环形基础梁1标高一致；在钢环梁6外沿上沿周边等距设置至少60个弹簧板8，在原有钢筋混凝土环形基础梁1内侧壁上的相应位置增设埋件12，弹簧板8与之相焊，同时在钢环梁6与环形基础梁1之间空隙填充沥青9；这样，新增的钢环梁6就与原环形基础梁1通过埋设件和弹簧板的焊接成为一个整体。再则，在原素混凝土层4基础上再设计一层100-200mm厚的钢筋混凝土层7，钢筋结构对应壳体基础呈一个圆拱形，钢筋密度不低于10cm×10cm。钢筋结构与焊接在钢环梁6内侧的弧形角钢10连接，并使用螺栓进行定位，加焊接固定。这样100-200mm厚的新增钢筋混凝土层7结构就与新增钢环梁6，原有的环形基础梁1成为一个整体的穹形结构。当柜底的回填土产生沉降时，柜体的穹顶形钢底板会支承在钢环梁上，其垂直的载荷受力通过钢筋混凝土层7以及钢环梁6经由弹簧板8传递至原有的钢筋混凝土环形基础梁1上，而原有环形基础梁1下的钢管柱2基本能满足承载要求。柜体内的煤气等产生的压力、板至板推力产生的环向拉力也由钢环梁6承担，基础沉降的问题得以解决。

在具体实施中，钢环梁由加工厂加工制作，并经预组装(在加工厂制作一根3m长的弧形样板进行检验)合格后，分18段运抵现场。在现场拼装成6大段，利用50.5t吊机将钢环梁安装于环行基础内侧。对开挖的基坑，要求坑宽1000，深800，而在钢环梁对接焊口处，为便于作业人员操作，须开挖宽700，长1500，深1800的钢梁对接作业坑11。安装钢环梁时确保周全水平，并保证上表面标高与原环形基础梁一致。另外破除图1原设计基础结构，并按照附图5铺设新的矿渣垫层5、素混凝土层4、钢筋混凝土层7以及防腐沥青层3。

Claims (9)

1.一种圆拱形壳体基础的加强装置，包括环形基础梁，其特征在于，还包括：

一钢环梁，与圆拱形壳体基础上的环形基础梁的内侧弹性固定连接；

一钢筋混凝土层，呈穹形，设在原素混凝土层和沥青层之间，其周边与所述钢环梁固定连接。

2.如权利要求1所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：所述钢筋混凝土层与钢环梁之间是焊接。

3.如权利要求1或2所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：还包括弧形角钢，支撑在所述钢筋混凝土层与钢环梁的连接处下方，通过螺栓定位，并焊接固定。

4.如权利要求1或2所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：所述钢环梁与环形基础梁之间是通过若干个弹簧板连接的。

5.如权利要求4所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：所述弹簧板的数量为至少60个，等距离设置。

6.如权利要求4所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：在所述环形基础梁内侧预设有若干埋件，所述弹簧板一端焊接在埋件上，另一端焊接在所述钢环梁上。

7.如权利要求1或2所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：所述钢筋混凝土层厚度为100mm～200mm。

8.如权利要求1或2所述的圆拱形壳体基础的加强装置，其特征在于：所述钢筋混凝土层的钢筋密度不低于10cm×10cm。

9.如权利要求1所述的圆拱形壳体基础的加强装置的用途，其特征在于：用于干式煤气柜的基础修复。

Images