某立式液压半连续铸造机的基础设计.pdf

第 3 4卷 第 5期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 3笠 1 0 月 某立式液压半连续铸造机的基础设计 罗晓斌 中国瑞林工程技术有限公司， 江西南 昌 3 3 0 0 3 1 [ 摘要] 以山东某熔铸车间的3 0 t 立式液压半连续铸造机为例， 结合立式液压半连续铸造机的构造及 工 艺特 点， 介 绍 了该设 备基 础设 计 的思路 和设 计要 点 。实践证 明， 其设备 基础 选择 沉井 方案和特 定工 程地 质条 件 下采 用静压 顶进 钢护 筒施 工 能缩短 工期， 降低 造 价 。 [ 关键词 ] 铸造机 ； 沉井； 钢管护筒； 人工挖成孔 ； 静压顶进技术 中图分类号 T U 4 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 1 3 0 5 0 0 4 1 0 3 De s i g n o n Fo u n d a tio n o f a c e r t a i n Ve r t i c a l Hy d r a u l i c S e mi - c o n t i n u o u s Ca s t i n g Ma c h i n e L U0 Xi a o b i n C h i n a N e r i n E n g ine e r i n g C o ． ， L t d ． N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Co mb i n e d w i t h s t r u c t u r e a n d p roc e s s c h a r a c t e ri s t i c o f v e r t i c a l h y d r a u l i c s e mi - c o n t i n u o u s c a s t i n g ma c h i n e ，a n d t a k i n g a 3 0 t v e r t i c a l h y d r a u l i c s e mi c o n t i n u o u s c a s t in‘g ma c h i n e o f S h a n d o n g c a s t i n g p l a n t a s a n e x a mp l e ，t h i s p a p e r i n t r o d u c e s d e s i g n t h o u g h t s a n d e s s e n t i a l s o f e q u i p me n t f o u n d a t i o n ． P r a c t i c e h a s p r o v e d t h a t c h o o s i n g w e l l s i n k i n g s c h e me f o r e q u i p me n t f o u n d a t i o n a n d a d o p t i n g s t a t i c p r e s s u r e t o j a c k i n g i n t o s t e e l c a s t i n g u n d e r t h e s p e c i a l c o n d i t i o n o f e n g i n e e ri n g g e o l o g y c a n s h o r t e n c o n s t ruc t i o n p e ri o d a nd r e du c e t he c o s t ． Ke y wo r d s c a s t i n g ma c h i n e ，s i n k i n g w e l l ；s t e e l p i p e p r o t e c t i v e c a s i n g ；m a n u a l e x c a v a t i o n h o l e ；s t a t i c p r e s s u r e j a c k i n g t e c h n o l o g y ’ 1 立式液压半连续铸造机工艺特点 立式液压半连续铸造机是有色加工板带 挤压 项目的关键设备， 是一种将有色金属或合金熔体通过 结晶器、 引锭器铸造成一定尺寸的扁锭 、 圆锭或空心 铸锭的专用生产设备， 为后道工序热轧或挤压生产提 供坯料 。 该设备由主油缸 、 引锭平台、 安装结晶器的小 车装置、 结晶器振动装置、 泵站系统、 水冷却系统等 组成， 如图 1 所示。 其中引锭平台固定在可以上下移 动的主油缸上 ， 通过液压系统控制主油缸往下运动 ， 带动引锭平 台运动 ， 从而引出铸锭 主油缸支撑在井 底的主油缸支座上 ， 并安装在密封性 良 好的钢管护 筒中。 鉴于立式液压半连续铸造机的结构， 其设备基础 具有平面较规矩 、 基础埋置深及安装精度要求高的 特点。 因此， 选择合理的基础型式和构造设计能缩短 工期， 节约造价， 并为设备安装提供便利。 以下结合 山东某熔铸车间的 3 0 t 立式液压半连续铸造机进行 介绍。 收稿日期 2 0 1 3 0 5 2 9 作者简介 罗晓斌 1 9 7 2 _ _ 】 ， 男， 高级工程师， 主要从事结构工程设计与研究工作。 图 1 半连续铸造机 4 2 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 3 4卷 2 工程概况 某熔铸车问为排架结构， 钢筋混凝土预制柱， 钢 架 大型顶应力屋面板 ， 基础采用带杯 [ 1 的钢筋混 凝 j - H 下独立肇j i ； l ； 自 问内铸造跨 为 t 联跨 ， 跨度为 3 3一 n 2 3 6 n l ， 每跨 内布 有 2台 l 6 t 电动双粱桥 』 ℃ 起 机 。 跨 l大 】 1j r 4 3 0 t 立式液 连续 铸造饥 铸造机 堪础处补勘后的地质结构f 见图 2 1 } { 上I『I『 下分别为 ①层为杂填土； ②层粉质黏土， 1 6 0 k P a ， E s 6 ．0 M P a ； ③一 1 层砾砂,f 1 8 o k P a ， E s 9 ．0 M P a ； ③粉质粘土,f ． k 1 8 0 k P a ， E s 7 ．0 M P a ； ③一 2 层砾砂， 2 0 0 k P a ， E s 1 1 ． 0 M P a ； ④层粉质粘土， f ,k 2 1 0 k P a ， E s 9 ．0 M P a ； ⑤一 1 层砾砂 ,f k 2 2 0 k P a ， E s 1 2 ．0 M P a ； ⑤层粉质粘,f k 2 2 0 k P a ， E s 8 ．0 M P a ； ⑥一 1 层中砂,f , k 2 3 0 k P a ， E s 1 2 ．0 M P a ； ⑥层粉质粘 土,f 2 5 o k P a ， E s 1 1 ．0 M P a ； ⑦层粘土,A k Z 6 0 k P a ， E s l 1 ．0 M P a ； ⑧层粉质粘- k ,f 2 4 0 k P a ， E s l 1 ．0 M P a 。 地下水为第四系孔隙潜水 ， 勘察期间地下水埋深 2 ．7 6 ．0 m， 其中③一 1 、 ③一 2 、 ⑤一 1 、 ⑥一 1 层为强透水 层 ， 地下水为承压水 。 图 2铸造机基础处地质竖向剖面 3 铸造机基础设计 3 ． 1基础结构方案选择 3 0 t 铸造机标高一 1 1 ．0 6 in以上由主井和辅井组 成， 主井净尺寸为 4 ．4 m 2 ． 9 m、 辅井净尺寸为 4 ． 4 m 3 ． 0 I n ， 主 、 辅井标 高 O ． 0 0 ～8 ． 6 7 m通过 3 0 0 m m厚 竖墙隔开； 标高一 1 1 ． O 6 2 1 ． 5 0 m为预埋 1 0 2 8 mm 1 4 mm的钢管护筒 ， 设备基础距离 已施工 的厂房柱 基石 } I ； 边 1 ． 5 0 m。 铸造机基础为深基础 ， 施 _T通常采用大开挖或 沉井方案。沉井施T与大开挖相比具有以下特点⋯ 1 1 沉井 的土方量可 限制在沉井体积范围内 ， 无需 留 } H 开挖边坡 ， 场地面积小 2 1 沉井作为地下结构 的外 壳部分在下沉过程中可当作开挖支护 ， 节省开挖支 护 费用 ； 3 在地下水丰富场地 ， 沉井施工采用水 下 挖土及水下封底措施可节省降水、 排水费用。 考虑到铸造机基础开展施工前厂房柱基础已建 成 ， 且距离厂房柱基础边较近 的特点 ， 标高一 1 1 ． 0 6 m 以上铸井部分采用沉井方案 ， 主辅井组成 1 个 4 ． 4 mx 6 ． 2 m的单孔矩形沉井 ， 主辅井 间隔墙待沉井施工完 成后另行施3 2 ； 标高一 l 1 ． 0 6 _ 2 1 ． 5 0 1 1 1 部分采用人工 挖成孔内预埋钢管护筒方案。 3 ． 2 沉井结构设计 沉井设计步骤和内容包括 l 1 根据水 文、 地质资 料及工艺使用要求和施工条件， 确定沉井的平面形状、 尺寸 、 埋深f 下沉1 深度 ， 布置结构体系 ， 选定施工方 案； 2 1 计算外荷载， 并绘出水、 土压力计算图形， 荷载 的分项系数按 给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设 计规程 取值闭 ； 3 1 根据结构布置， 估算封底混凝土厚 度； 4 1 初步确定沉井井壁厚度及其它一些部位构件的 截面尺寸； 5 1 沉井结构构件按承载能力极限状态进行 计算， 根据沉井所处的环境及工况确定基本组合， 一 般分为施工期间和使用期间两个阶段。 其中施工阶段 计算含井壁平面框架内力计算及配筋、 刃脚计算及配 筋、 井壁的竖向计算及配筋、 竖向框架的内力计算及 配筋、 框架底梁防突沉的强度计算、 沉井封底混凝土 的厚度计算、 钢筋混凝土底板的计算和配筋； 使用阶 段计算含沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算 、 地基承载力及变形f 沉降1 计算 、 沉井抗浮、 抗滑移 、 抗 倾覆稳定验算等。 裂缝宽度计算执行 给水排水工程 构筑物结构设计规范 ， 裂缝宽度计算使用的弯矩为 准永久组合值而非标准组合值[31 。 3 ．3预埋钢管护筒的成孔设计 根据工艺要求 ， 1 0 2 8 m mx l 4 m m钢管护筒 顶 、 底标高分别为一 1 1 ． 0 6 m和一 2 1 ． 5 0 m， 钢管护筒垂 直度设计要求控制≤5 m m 。 预埋钢管护筒的成孔通 常采用机械钻孑 L 法成孔 、 预制钢桩法成孔和人工挖 第 5期 某立式液压半连续铸造机的基础设计 ． 4 3． 孔法成孔 3种方式 。 机械钻孔法为 了满足施工场地 要求， 沉井底部净空尺寸较大， 具有施工场地环境差、 预埋钢套管措施复杂 的特点 。预制钢桩法适用于较 软的地质条件 ， 具有施工下沉难度大、 先成孔对后期 沉井施工产生干扰 的特点 。 人工挖孔法适用于地下 水不丰富的地质条件 ， 具有施工场地环境佳 、 施工简 易 、 预埋钢套管精度易控制的特点。 为保证钢管护筒 的精度要求 ， 结合初步的地质情况 ， 设计选用人工挖 孔法成孔 ， 即人工挖成孔 、 孔底素混凝土封底后预埋 钢管护筒方案 ， 挖成孔的直径 1 8 0 0 m m， 孔的护壁 为钢筋混凝土护壁。 4 静压顶进钢护筒施工 4 ． 1 人工挖成孔护壁的优化 沉井下沉至标高一 l 1 ．5 m时， 出现沉井出渣不下 沉 ， 随后出现短时间内大量涌砂 、 周边土塌陷的现象 。 5 结束语 主井 中心 』 d I 一． l 喀 ⋯ 芒 线 A ． - - ●●- 2 2 0 0 I 2 2 0 0 3 0 t 铸 造机平面 现场补勘后地质 隋况如图 2 所示， 该区域标高一 1 0 ． 1 ～ 一 1 2 ． 5 0 m和标高一 1 4 ． 7 1 6 ． 7 0 m为强透水层砾 砂层。 为保证人工挖成孔 的可行性 ， 与施工方共 同研 究后． 将具强透水部分的土层区域的钢筋混凝土护壁 修改为钢护筒 ， 钢护筒壁厚 1 2 mm， 直径 1 6 5 0 m m， 钢护筒的下沉采用静压顶进方案。 4 ． 2 静压顶进技术 静压顶进技术系根据铸造机基础沉井结构的特点 ， 利用铸 造机基础井壁的 自重和井壁外侧与地基 间的 负摩阻 力 作为静压力， 通过高吨位千斤顶将作用力由 钢梁传替给钢护简， 在静压力远大于钢护筒与土体间 的作用力情况下， 钢护筒在静压力作用下压人土层。 利用静压顶进技术钢护筒可顺利穿过流砂层 ， 从而 阻隔或减少地下压力水对钢护筒孔内流砂层开挖的 影响， 完成成孔作业工艺 。3 0 t 铸造机平面、 剖面示 意 见图 3 。 一l Z _ 一l 图 3 8 0t 铸造机平面、 剖面 依据该熔铸车间的 3 0 t 立式液压半连续铸造机 的基础设计实践 ， 证明铸造机作为有色加工熔铸工艺 的关键设备之一， 其设备基础选择沉井方案和特定条 件下采用静压顶进钢护筒施工能缩短工期 ， 降低造 价， 值得借鉴推广。 A A 剖 面 参考 文献 [ 1 】葛春辉． 钢筋混凝土沉井结构设计施工手册【 M 】 ． 北京 中国建筑工 业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 2 ]C EC S 1 3 7 2 0 0 2 ， 给水排水 工程钢筋混凝土沉井结构设计 规程[ s 】 ． 【 3 】G B 5 0 0 6 9 2 0 0 2 ， 给水排水工程构筑物结构设计规范【 s ] ． [ 4 】4 余作云． 浅谈静压顶进技术在铸造机基础附井孔桩施工中的应用 [ J ] ． 城市建设 ， 2 0 1 0 1 0 3 3 8 3 3 9 ．