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摘要：本文介绍了一电厂煤炭缓冲仓的设计案例，为类似工程的设计，施工提供经验。

关键词：钢筋混凝土筒仓  预应力管桩复合地基

引言：钢筋混凝土筒仓是煤矿、火力发电厂等企业常见的构筑物，主要用于贮存物料，兼用于转载，机械装送物料等功能。本文介绍安徽一火力发电厂煤炭缓冲仓的设计，叙述如下。

项目概况：

已建煤炭缓冲仓直径18米，共一排三个，储料为煤炭。每个仓的有效容积均为4500立方，仓底板顶标高7.10米，落料口标高3.60米，仓顶标高30.0米，仓顶一层皮带廊高5.2米。三个筒仓独立布置，中间设置沉降缝。仓下支撑结构设计采用筒壁与内柱共同支撑仓底板。漏斗口与底板整体连接，如下图：

地质资料部分：已建场地地貌为淮北冲洪积平原，第四系覆盖层较厚。原土层情况如下：①层杂填土：松散，含煤矸石、建筑垃圾、黏性素填土等。②层粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀致密，含黑色铁锰结核颗粒，局部充填灰绿色黏土，局部夹大量砂姜，分布广泛。厚度：0.80～3.20m，fak=210kPa。③层粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀，含黑色铁锰结核，局部夹薄层粉砂或粉土，具砂性，干强度中等，韧性中等，分布广泛。厚度：0.30～2.50m，fak=180kPa。④层粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀致密，含黑色铁锰结核，充填灰色黏土，切面光滑，干强度中等，韧性中等，夹粉土及少量砂姜，分布广泛。厚度：1.40～4.90m，fak=190kPa.⑤层粉土：质纯，颗粒均匀，饱和，振动有析水现象，含粉砂及黏粒成分，分布广泛，中密。实测标贯击数N=18～38击，平均值=25.3击，为中密～密实状态。厚度：0.50～7.10m，fak=180kPa。⑥层粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀，含黑色铁锰结核，局部夹薄层粉土，干强度中等，韧性中等，分布广泛。厚度：1.70～4.30m，fak=190kPa。⑦层粉砂：颗粒均匀，饱和，含黏粒成分，振动有水析现象，分布广泛，中密～密实。实测标贯击数N=30～43击，平均值=32.8击。厚度：1.90～2.40m，fak=200kPa。⑧粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀较软，含有机质及碎屑白色螺、贝壳，裂隙发育，夹粉土，干强度中等，韧性中等，为古河湖淤积层，分布广泛。厚度：1.40～2.50m，fak=180kPa。⑨层粉质黏土：可塑～硬塑，土质均匀致密， 含黑色铁锰结核及氧化物，夹薄层黏土及粉土，为黏性土、砂性土交替沉积状态，局部夹砂姜，干强度中等，韧性中等，分布广泛，fak=200kPa。

基础设计：煤炭缓冲仓作为电厂储存物料的构筑物，对地基土承载力有较高要求。该仓基础布置为筏板基础，厚度1.5米，外挑1.7米，经试算，基底附加压力约300kPa，天然地基无法满足筒仓基础设计要求。故需对天然地加固处理或采用桩基础。经技术经济比较，最终采用刚性桩复合地基，充分利用桩间土的有效承载力。桩体选用直径500mm预应力高强混凝土管桩，桩距约5倍d（桩径），从仓中心辐射状环形布置，桩长约18米，进入压缩性较低土层。刚性桩单桩承载力特征值1200KN，桩间土承载力特征值取180kPa，复合地基置换率m=3.65%。按《复合地基技术规范》第5.2.1-1条公式，估算出复合地基承载力特征值约360kPa。桩基施工完毕后，采用堆载法对桩基承载力和复合地基承载力进行检测，加载至设计荷载两倍后不再加载。对桩体完整性进行了低应变检测。均满足验收要求。

上部结构设计：仓底设计是筒仓设计的重要环节，根据已有的统计表明，圆形筒仓仓底结构的钢材用量一般占整个筒仓钢材用量的17%～35%，而且在仓直径和贮量相同的条件下由于仓底结构选型的差异，材料指标变化幅度很大。另外，仓底结构的布置是否合理，例如仓底与仓壁的不同连接方式，对于保证滑模施工的连续性有直接影响。该工程仓底与仓壁采用非整体连接设计，仓底与仓壁相分离，仓底通过暗环梁支承于筒壁（柱）上。结合工艺布置要求，在每个仓布置6根内柱与筒壁、壁柱共同组成仓下支承结构。漏斗口居中布置于仓底板下。底板上采用容重较小的C15焦渣混凝土堆坡，内衬粘贴压延微晶板。

仓壁采用钢筋混凝土现浇结构，仓壁厚度根据现行《钢筋混凝土筒仓设计标准》第3.3.2条估算，t=dn/100+100，后经计算，确定壁厚300mm。

仓顶工艺布置有一条皮带走廊，因此仓顶建筑设计为单层钢筋混凝土框架。仓顶结构设计为梁板结构，仓壁顶部设有环梁，皮带廊框架柱支撑在环梁和连系梁上。该层梁按转换构件设计。

结构计算采用PKPM（筒仓模块）整体建模，计算时考虑仓上建筑的地震作用增大系数，依据计算结果，绘制基础、底板及仓顶梁板柱的配筋图。该仓的高径比hn/dn=24.4/18=1.36属于浅仓，依据规范3.1.1条，当圆形筒仓的高径比hn/dn大于1.0且小于1.5时，应根据有利于其可靠性的要求，分别按浅仓和深仓进行设计。仓壁（筒壁）和漏斗依据《钢筋混凝土筒仓设计标准》4.2.2、4.2.6、4.2.7条公式计算仓壁水平应力和法向应力，根据附录H 相应公式，手工计算仓壁环形拉力及经向力，最后根据裂缝宽度确定仓壁配筋。

结束语：

随着结构软件的不断开发和完善，有效的提高了筒仓的设计效率和质量。但作为一个结构工程师，应在安全和质量保障的情况下，不断摸索，力求达到构筑物抗震有利，造型简单，荷载传递明确，结构受力合理，施工方便，工艺流畅，造价合理。

参考文献

[1] 《钢筋混凝土筒仓设计标准》 GB50077-2017

[2] 《钢筋混凝土与砖石特种结构》华南理工大学出版社

[3] 《建筑地基处理技术规范》 JGJ 79-2012

煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司 安徽 合肥 230000