冷却塔的沉降计算浅谈

摘要：本文通过某电厂冷却塔地基沉降的两种假设形式（即：假设条基形式和烟囱形式）计算比较，提出值得研究和探讨的技术问题，为今后相关工程提供参考和依据。

关键词： 冷却塔； 工程条件；研究选择； 地基土层；

Abstract: In this paper, a power plant cooling tower foundation settlement two hypotheses (i.e.: assuming the form of strip foundation and chimney form) in comparison proposed technical issues worthy of study and discussion, reference and basis for future projects.Keywords: cooling tower; engineering conditions; Study selection; foundation soil;

中图分类号：TU279.7+41文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言

该厂址位于某市中心东北约15km，某镇东南约6km，已建某镇火电厂三期主厂房的东侧400米，塔-扬公路的北面，交通条件便利。按汽轮发电机组设计工况对冷却塔面积、冷却倍率、凝汽器面积和循环水管沟进行优化计算。按优化计算结果，本期2×150MW机组冷却塔采用2座2500m2的钢筋混凝土双曲线自然通风冷却塔。

2冷却设施

2.1冷却塔结构设计

冷却塔为双曲线钢筋混凝土自然通风塔，塔高75m，人字柱底部中心线处直径为61.54m，40对人字柱，人字柱圆形断面，断面直径0.55m；进风口高度5.4m;冷却塔喉部标高为62.50m,喉部直径为33.40m;冷却塔塔顶标高为75.00m,塔顶直径为36.068m.人字柱、塔筒为现浇钢筋混凝土结构。冷却塔中心处设一座2.0m x 2.0m的钢筋混凝土方形竖井。冷却塔常年与水接触，塔筒高度达75m，甲类建筑物,水池底板下采用500mm厚的 3:7灰土垫层进行处理。厂址区地震基本烈度为7度(0.15g)。

2.2冷却塔地基方案

本工程布置中冷却塔与主厂房相距不远，1#号冷却塔下的地层主要分为①号砾砂层，②-1号细砂层，③-2粉土层，④粗砂层。在①号冷却塔范围内的土层分布广但厚度变化较大。零米标高为1061.50，基本属于不填方不挖方区。2#号冷却塔下的地层主要分为①号砾砂层，②-1号细砂层，③-2粉土层，④粗砂层。②-2号粉土层以夹层土出现，①号砾砂层为6~7米，其余各土层分部也相对均匀。在剖面图上可以看到，基底基本坐落于对于①号砾砂层，地基承载力fak=350KPa,故冷却塔考虑采用天然地基作为基础持力层。有地勘报告可知天然地基的下层存在软弱下卧层,软弱下卧层越厚，冷却塔的沉降将越大，对冷却塔的安全越不利，在所有剖面中选择基底一下软弱下卧层深度最大一个剖面的两个探坑进行计算，4C11,4C12两个探坑。剖面详见附图。

依据工业循环水冷却设计规范中对于双曲线型自然通风冷却塔塔筒基础的参照条件规定：a,大、中型塔宜采用环板型基础，b，中、小型塔宜在天然地基较差的条件下，宜采用倒T型基础，c，当地基为岩石时，宜采用单独基础。本工程为2500m2钢筋混凝双曲线逆流式自然通风冷却塔，属中小型塔，采用的是倒T型基础。考虑到本工程的冷塔基础施工工艺是使基础最后形成一个整体的形式，故用假设条基的方法和烟囱计算的方法分别进行计算和比较。

3.冷却塔沉降计算

3.1由假设条基的方法计算冷却塔沉降

3.1.1已知：

地质剖面及参数如图;环基宽度：b=4m, 埋深d=3.2m，基底压力：p=200KPa

3.1.2 地基承载力特征值修正：

基底高程为-3.30m，基底坐落在砾砂层fak=350KPa,填土容重r=21

冷却塔部分地下水位-4.0~-9.0m，由《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,查表5.2.4得ηb=2,ηd=3, ro=19, rm=21,d=3.2m,b=4m.由式5.2.4

Fa=fak+ηb x ro(b-3)+ ηd x rm(d-0.5)=350+2 x 19 x (4-3)+3 x 21(3.2-0.5)=558.1

3.1.3 附加应力计算

Po=P- rm x d=200-21 x 3.2=132.8KPa；Po

3.1.4 沉降计算：

由《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002式5.3.7，

Zn=b x (2.5-0.4lnb)=4 x (2.5-0.4 x 1.386)=7.78,但注意到Q3粉土的Es值变小，仍存在软弱下卧层，应按本规范第5.3.6条复核Zn,2

Zn—基础中点的地基变形计算深度；

b—基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m取，大于6m按6m取；

Es计算：

由5.3.5注：Es=ΣAi/Σ(Ai/ Esi)

Es=Σ(ai x zi-a(i-1) x z(i-1))/Σ[(ai x zi-a(i-1) x z(i-1))/Esi]

4C11:Es=(0.65826+1.63788)/(0.65826/20+1.63788/15)=16.33Mpa

4C12:Es=(0.1+0.5895+1.548)/(0.1/25000+0.5895/20000+1.548/15000)=16.82Mpa

由表5.3.5得Ψs=0.4Ψs=0.4 查表5.3.4得Hg=200

Ψs—为沉降计算经验系数；Hg—为建筑物的地基变形允许值；S—为建筑物的地基变形量。

4C11 S=0.4 x 28.70=11.51mm

4C12 S=0.4 x 24.888=9.96mm

沉降满足要求

3.2由烟囱基础计算的方法计算冷却塔沉降

塔环基沉降计算

3.2.1 已知：

地质剖面及参数如图;环基：b=4m, 埋深d=3.2m 基底压力：p=200KPa

3.2.2 地基承载力特征值修正：

基底高程为1058.2m，基底坐落在砾砂层fak=350KPa,填土容重r=21

冷却塔部分地下水位-4.0~-9.0m，由《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,查表5.2.4得ηb=2,ηd=3, ro=19, rm=21,d=3.2m,b=4m.由式5.2.4

Fa=fak+ηb x ro(b-3)+ ηd x rm(d-0.5)=350+2 x 19 x (4-3)+3 x 21(3.2-0.5)=558.1 KPa