CN207760867U - 一种筏板基础结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种筏板基础结构，特别适用于承载若干通过管道连接的大型设备，尤其是空气分离装置，该筏板基础结构包含至少两个独立的筏板基础，通过管道连接的大型设备分别位于独立的筏板基础上，且不同独立筏板基础的筏基沉降值相近，本实用新型可以减少筏板面积、混凝土用量及桩数，同时调整不均匀沉降，减少管道拉裂。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可用于承载若干通过管道连接的大型设备的筏板基础结构，特别适用承载空气分离装置的若干设备，根据上部荷载，采用筏基沉降值相近的至少两块独立的筏板基础，减少筏板面积的同时调整地基的不均匀沉降导致管道拉裂，进一步地，还可以减少水平方向应力对通过管道连接的大型设备的影响。
背景技术
筏板基础（raft foundation），当建筑物上部荷载较大而地基承载能力又比较弱时，用简单的独立基础或条形基础已不能适应地基变形的需要，这时常将墙或柱下基础连成一片，使整个建筑物的荷载承受在一块整板上，这种满堂式的板式基础称筏板基础。筏板基础由于其底面积大，故可减小基底压强，同时也可提高地基土的承载力，并能更有效地增强基础的整体性，很好地抵抗地基不均匀沉降。当建筑物有大型储液结构时，结合使用要求，可采取筏板基础；在风荷载或地震荷载其主要作用的高层建筑，要求基础有足够刚度和稳定性时，可采取筏板基础。筏板基础分为平板式和梁板式，一般根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小及施工条件等确定。平板式筏板基础的底板是一块厚度均匀的钢筋混凝土平板，板厚一般在0.5~2.5m之间。平板式筏板基础适用于柱荷载不大、柱距较小且等柱距的情况，其特点是施工方便、建造快，但混凝土用量大。
随着石油、化工、冶金、轻工等工业的迅速发展，建造的大型工业设备越来越多，如蒸汽重整装置、空气分离装置等。其中空分装置的规模不断增大，从1500-90000Nm3/h。空分装置中的关键设备即精馏塔，设置在冷箱内，其功能为待空气液化后在塔内对其进行精馏，利用氧气和氮气的不同沸点（O2为-183℃，N2为-195℃），可以获得纯氧和纯氮，用于石油、化工、炼钢、玻璃等工业生产原料、催化和安全等用途。由于精馏塔在低温条件下操作，故对基础有特殊的要求，主要是：尽量避免基础的不均匀沉降；采取有效的隔冷、防水、排水措施，以防止地基发生冻胀和基础破裂；基础应尽量选在地势较高、地下水位低的地方；在基础顶面至隔冷层底面的范围内，严禁采用易燃易爆的材料。
设置有精馏塔的主冷箱的荷重不仅包括精馏塔总重、分离器、换热器、管道和仪表的重量，还包括由多根钢柱组合而成的钢框架结构，总高可达六十几米，四面用钢板封闭，并附有多层钢操作平台，箱内设有较多设备和管道，并用珠光砂充填。由于工艺对主冷箱的地基沉降有严格要求，倾斜率不得超过千分之一，故对软土地基要求进行处理，一般可采用预压或打桩等措施进行地基加固。基础设计时要选择好的桩尖持力层，上海地区一般选用第六层暗绿、草黄色粘土层，桩长为26米左右，基础设计除满足强度和沉降要求外，尚需复核设备及基础的重心与桩形心的重合。当地基允许承载力等于或大于15*104Pa（15t/m2），且满足地基强度和沉降要求时，亦可采用天然地基。
空分装置有大型储液结构，且精馏塔高度较高，需同时考虑风荷载对主冷箱的影响，因此要求地基有足够刚度和稳定性。空气分离装置中各个设备通过管道连同，为了防止基础不均匀沉降导致的管道拉裂，目前空分装置的地基一般采用一体式的筏板基础。空分装置的各个设备重量差异较大，且高度不一，采用一体式的筏板基础，即主冷箱、氩冷箱、透平膨胀机、换热器冷箱、泵等设备都设置在同一块筏板基础上，需要按其中最大荷载的设备进行地基设计，以保证筏板基础的桩中心和上部设备组合的中心足够接近（3%-5%的距离误差），这样增加了整个筏板厚度和桩的数量。当一些地区土壤承载层为坚硬土层时，仍采用一体式筏板基础，会造成施工成本的浪费。
发明内容
本实用新型公开了一种筏板基础结构，特别适用于承载若干通过管道连接的大型设备，尤其是空气分离装置，根据上部荷载采用筏基沉降值相近的独立的筏板基础，减少筏板面积和桩数量的同时调整地基的不均匀沉降，进一步地，还可以减少水平方向应力对通过管道连接的大型设备的影响。
本实用新型提供了下述的技术方案：
一种可用于承载若干通过管道连接的大型设备的筏板基础结构，包含筏板基础、桩，其特征在于，所述筏板基础结构为至少两个独立的筏板基础，分别承载一个或多个所述大型设备，每块独立的筏板基础的阀基沉降值不大于10mm，且不同筏板基础的筏基沉降值之间的差值小于5mm。
优选地，所述不同筏板基础的筏基沉降值之间的差值小于2mm。差值取决于工况，管子应力耐受情况等。
优选地，所述筏板基础结构下的土壤承载层的岩石为微风化岩。若土壤承载层的岩石是中等风化岩，打桩时会出现遇水膨胀软化的情况。
优选地，所述大型设备为空气分离装置。
优选地，所述空气分离装置包含但不限于主冷箱、氩冷箱、换热器冷箱、透平膨胀机、泵的一种或几种。其中氩冷箱可以选择性地与主冷箱合在一起。
优选地，所述主冷箱中包含精馏塔，所述氩冷箱中包含氩塔，且换热器冷箱和主冷箱或主-氩冷箱位于不同的独立筏板基础上，并通过管路连通。其中主-氩冷箱为主冷箱和氩冷箱合在一起的情况。
优选地，所述相互独立的筏板基础之间有系梁连接。筏板上负荷的外形、重量、场地（环境、风速）等决定了系梁的大小。
优选地，所述系梁通过钢筋焊接在两块相互独立的筏板基础的钢筏板上，并由混凝土与筏板一起浇筑而成。
优选地，所述筏板基础为平板式筏板基础。平板式筏板基础的刚度更好，便于布桩及调整沉降。
优选地，所述筏板基础结构还设置排水措施。
优选地，所述独立筏板的筏基沉降值根据筏板上部的荷载分别计算，通过调节独立筏板的混凝土层厚度和桩数使不同筏板基础的筏基沉降值之间的差值小于5mm。
本实用新型的优点在于：
(一)当若干通过管道连接的大型设备分别位于独立的筏板基础上，可以按照每块筏板所承载的大型设备自身荷载分别设计每块筏板的桩数和混凝土厚度，而不需要按照所有设备中荷载最大的那个设计一体式的筏板基础。通过调控独立筏板基础的筏基沉降值相近，可以灵活地减少筏板面积进而减少钢筋混凝土用量，减少使用的桩的数量，同时调整不均匀沉降。
(二)互相独立的筏板基础通过系梁进行连接，可减少水平方向应力对通过管道连接的大型设备的影响。
附图说明
图1和图2分别是现有空分装置的基础筏板钢筋支架平面布置的俯视和侧视示意图。
图3和图4分别是本实用新型一个实施例的俯视和侧视结构示意图。
1-换热器冷箱，2-主冷箱，3-泵，4-透平膨胀机，5-筏板，6-钢板，7-桩，8-系梁，9-混凝土基础。
具体实施方式
空气分离装置包含若干通过管道连接的大型设备，如主冷箱、氩冷箱、透平膨胀机组、泵，换热装置等。如图1所示，现有空分装置的基础筏板钢筋支架平面布置示意图中，换热器冷箱（1）（尺寸长*宽*高为18m*7.5m*10m，重量190t）、主冷箱（2）（尺寸长*宽*高为8.3m*7.8m*56.3m，重量350t）、附泵（3）（尺寸长*宽*高为2.4m*3.2m*2m，重量9t）和透平膨胀机（4）（尺寸长*宽*高为6.5m*7m*3m，重量20t）等空气分离装置的设备都设置在同一块筏板基础（5）上，各空气分离装置的设备由管路连通（图中未表示出管路）。该空分装置的基础为独立大体积混凝土，64根桩（7）插入持力层，单桩承载力为90t。考虑到底板需将上部荷载比较均匀地传至天然地基和人工挖孔灌注桩，底板需要较大的刚度，因此混凝土基础（9）厚度为2m，筏板基础混凝土用量为968m3。在混凝土基础上铺钢板（6）。图2为现有空分装置的基础筏板钢筋支架平面的剖面示意图，可见整个基础为一体式的筏板基础。
由于空气分离装置的各个设备之间荷载相差较大，按照图1中一体式筏板基础进行设计，需要按其中荷载最大的设备对整块筏板的桩数和混凝土厚度进行计算，在一定程度上会造成施工成本的增加。
本实用新型的一个实施例提供了一种筏板基础结构，下面结合图3和实施例对本实用新型做进一步说明。主冷箱（2）和换热器冷箱（1）、设置在两块独立的筏板基础（5）上。两块筏板之间有系梁（8）连接，系梁和筏板之间有钢筋相连，通过混凝土一起浇注成型。独立筏板的筏基沉降值根据筏板上部的荷载分别计算，根据工程要求，通过北京构力科技有限公司的PKPM软件计算不同的平板板厚以及配筋量，通过比较筏板厚度与配筋量之间的关系，进行筏板厚度配筋量的优化设计；通过调节独立筏板的混凝土层厚度和桩数使两块筏板的筏基沉降值之间的差值小于5mm。本实施例中，空分装置的基础为大体积混凝土，地基土壤承载层的筏基沉降值为10mm，桩尖持力层为微风化岩坚硬土层。设计共采用43根单桩承载力为90t的预制钢筋混凝土桩（7）。主冷箱（2）（尺寸长*宽*高为8.3m*7.8m*56.3m，重量350t）下部基础的混凝土层厚度为1.5m，换热器冷箱（1）（尺寸长*宽*高为18m*7.5m*10m，重量190t）下部基础的混凝土层厚度为1m，附泵（3）和透平膨胀机（4）与主冷箱（2）位于同一块筏板基础上。本实施例中筏板基础总混凝土用量为392.7m3。图4为本实施例的基础筏板钢筋支架平面的剖面示意图，两块相互独立的筏板基础之间有系梁（8）连接，在混凝土基础（9）上铺钢板（6）。
表1是传统的一体式筏板基础（图1）和本实用新型实施例中分体式筏板基础（图3）
的基础结构设计参数对比：
| 空分装置地基类型 | 总桩数 | 混凝土板厚度 | 筏板基础混凝土用量 |
| 一体式筏板 （图1） | 64 | 2m | 968m3 |
| 分体式筏板 （图3） | 43 | 1.5m （主冷箱）/ 1m （换热器冷箱） | 392.7m3 |
表1基础结构设计的参数对比
通过上述数据及实施例可见，当若干通过管道连接的大型设备分别位于独立的筏板基础上，可以按照每块筏板所承载的大型设备自身荷载分别设计每块筏板的桩数和混凝土厚度，而不需要按照所有设备中荷载最大的那个设计一体式的筏板基础。通过调控独立筏板基础的筏基沉降值相近，可以灵活地减少筏板面积进而减少钢筋混凝土用量，减少使用的桩的数量，同时调整不均匀沉降。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型所作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施所作的任何简单修改，变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
Claims (10)
1.一种筏板基础结构，包含筏板基础、桩，其特征在于，所述筏板基础结构为至少两个独立的筏板基础，分别承载一个或多个大型设备，每块独立的筏板基础的阀基沉降值不大于10mm，且不同筏板基础的筏基沉降值之间的差值小于5mm。
2.根据权利要求1所述的筏板基础结构，其特征在于，所述不同筏板基础的筏基沉降值之间的差值小于2mm。
3.根据权利要求1所述的筏板基础结构，其特征在于，所述筏板基础结构下的土壤承载层的岩石为微风化岩。
4.根据权利要求1所述的筏板基础结构，其特征在于，所述大型设备为空气分离装置。
5.根据权利要求4所述的筏板基础结构，其特征在于，所述空气分离装置的设备包含但不限于主冷箱、氩冷箱、换热器冷箱、透平膨胀机、泵的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的筏板基础结构，其特征在于，所述主冷箱中包含精馏塔，所述氩冷箱中包含氩塔，且换热器冷箱和主冷箱或主-氩冷箱位于不同的独立筏板基础上，并通过管路连通。
7.根据权利要求4所述的筏板基础结构，其特征在于，相互独立的筏板基础之间有系梁连接。
8.根据权利要求7所述的筏板基础结构，其特征在于，所述系梁通过钢筋焊接在两块相互独立的筏板基础的钢筏板上，并由混凝土与筏板一起浇筑而成。
9.根据权利要求7所述的筏板基础结构，其特征在于，所述筏板基础为平板式筏板基础。
10.根据权利要求7所述的筏板基础结构，其特征在于，所述筏板基础结构还设置排水措施。
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