大型水泥庫基礎(chǔ)沉降對(duì)生產(chǎn)的影響與對(duì)策

　　隨著水泥技術(shù)的快速發(fā)展，水泥裝備正向大型化方向發(fā)展。由于水泥企業(yè)的窯、磨、生料庫和水泥庫等大型關(guān)鍵設(shè)備安全運(yùn)行需要依賴堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。就影響基礎(chǔ)質(zhì)量而言，影響因素很多，如地下水位的高低、地基的巖層結(jié)構(gòu)狀況、凍土層的深度等。盡管這些主要影響因素在建筑施工和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，符合設(shè)備安全使用的規(guī)范要求，但在實(shí)際使用過程中都不同程度存在基礎(chǔ)的不均勻沉降問題，對(duì)水泥生產(chǎn)和設(shè)備安全性造成影響。本文分析大型水泥庫基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)生產(chǎn)的影響及采取的預(yù)防性措施，供同行參考。

　　1、存在問題分析

　　某水泥廠于2005年7月開始新建2座φ22.5×54m水泥庫，水泥上庫輸送采用板鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)輸送（技術(shù)性能參數(shù)見表1），在水泥庫新建的過程中設(shè)置沉降檢測(cè)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)水泥庫的沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)（監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置見圖1）。該水泥庫在新建過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)、施工和管理。2006年1月25日，水泥庫建成后開始對(duì)加入PO42.5級(jí)水泥；由于在春節(jié)期間水泥磨時(shí)常停產(chǎn)和避峰生產(chǎn)，加上春節(jié)休假，水泥庫沉降監(jiān)測(cè)曾一度停止。由于在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)定位1#水泥庫主要發(fā)運(yùn)散裝水泥，2#水泥庫只能發(fā)運(yùn)袋裝水泥，同時(shí)作為水泥銷售淡季承擔(dān)儲(chǔ)備水泥功能；PO42.5級(jí)水泥主要用于重點(diǎn)工程和混凝土攪拌站，散裝水泥占總量的3/4，因此，兩個(gè)水泥庫卸料情況存在明顯的差異，很容易出現(xiàn)水泥庫內(nèi)水泥儲(chǔ)存量相差較大的問題。2006年2月8日，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)水泥庫連接支架發(fā)生嚴(yán)重位移，2月22日出現(xiàn)水泥庫頂斜槽出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象，水泥上庫輸送提升機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重偏移現(xiàn)象，在隨后的多次加庫過程中，只要水泥庫庫存達(dá)到16000噸時(shí)，水泥庫的基礎(chǔ)沉降有加劇現(xiàn)象，給水泥生產(chǎn)帶來較大影響。具體存在問題如下：

表1        水泥庫及主要設(shè)備技術(shù)性能參數(shù) 

　　1.1、為做到水泥庫均勻沉降，在第一次水泥加庫過程中采取一個(gè)庫加2000～3000噸后，再加另一個(gè)水泥庫，保持2個(gè)水泥庫的水泥庫存差不大于2000噸。當(dāng)2個(gè)水泥庫的水泥庫存達(dá)到6000噸時(shí)，水泥庫的沉降開始加?。ㄒ姳?），這時(shí)，在水泥庫頂明顯看到兩個(gè)水泥庫連接支架發(fā)生位移（支架位移120mm），由于是春節(jié)期間，沒有及時(shí)對(duì)水泥庫沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隨后采取每次加水泥1000噸入庫，交替頻繁加庫，保持2個(gè)水泥庫的水泥庫存數(shù)量差異不的大于1000噸。2006年2月18日，當(dāng)水泥庫存量超過10000噸時(shí)，此時(shí)水泥庫頂支架位移180mm，出現(xiàn)斜槽拉裂，造成水泥庫頂尾端斜槽揚(yáng)塵現(xiàn)象。隨后在修復(fù)斜槽后，開始對(duì)水泥庫基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)。

表2      水泥庫庫存數(shù)量與沉降記錄統(tǒng)計(jì)表 

　　1.2、當(dāng)水泥庫存量由8000噸上升到12000噸時(shí)，由于這次基礎(chǔ)沉降造成兩個(gè)水泥庫向兩個(gè)不同方向偏斜，不僅造成庫頂支架位移達(dá)到240mm，庫頂連接支架與支撐搭接長(zhǎng)度只有100mm，而且使得水泥庫頂庫頂斜槽尾端法蘭被拉裂（見圖2b），造成水泥外溢到水泥庫頂，粉塵大量飛揚(yáng)，并時(shí)常出現(xiàn)斜槽堵塞現(xiàn)象，只得安排對(duì)斜槽進(jìn)行修復(fù)。

　　1.3、當(dāng)水泥庫存達(dá)到15000噸時(shí)，2006年2月28日～3月2日(3月1日1#水泥庫最大庫存水泥達(dá)到14085t)三天日沉降量均大于4mm，尤其是4#、5#和6#測(cè)點(diǎn)沉降加快；隨后對(duì)水泥庫快速卸載，水泥庫存維持在12000噸左右，水泥庫沉降逐步趨于穩(wěn)定。在經(jīng)過10天穩(wěn)定后，再次組織加庫，當(dāng)1#水泥庫存達(dá)到16000噸時(shí)，1#測(cè)點(diǎn)沉降加快，6#測(cè)點(diǎn)達(dá)到最大沉降為46mm。由于4#和1#測(cè)點(diǎn)較2#和3#測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量大，造成水泥上庫提升機(jī)向西北側(cè)嚴(yán)重偏移（達(dá)到12mm），威脅提升機(jī)的運(yùn)行安全。

　　1.4、根據(jù)對(duì)水泥庫基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥庫存量達(dá)到16000噸時(shí)，基礎(chǔ)沉降有出現(xiàn)加劇的趨勢(shì)，這時(shí)只得盡快卸載。經(jīng)過三次加載和卸載后，基礎(chǔ)沉降趨于穩(wěn)定。因5～12月進(jìn)入水泥銷售旺季，水泥庫內(nèi)水泥庫存量逐步下降。當(dāng)水泥庫存量超過17000噸時(shí)，基礎(chǔ)沉降再次加劇，但較前期16000噸水泥庫存量時(shí)基礎(chǔ)沉降幅度減小；盡管4#、5#和6#測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降較大。因各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量相對(duì)較小，對(duì)水泥上庫提升機(jī)和水泥庫頂輸送斜槽影響較小。

　　2、對(duì)策

　　隨著水泥窯和磨機(jī)的大型化，大型水泥庫在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)間較短，對(duì)基礎(chǔ)沉降問題還缺少處理的經(jīng)驗(yàn)，其沉降機(jī)理目前還不能定性定量地準(zhǔn)確判斷。在出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降問題時(shí)，除查閱有關(guān)資料外，及時(shí)與工程設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，協(xié)調(diào)解決問題的方案。根據(jù)各個(gè)水泥企業(yè)管理的特點(diǎn)，制定具體工作計(jì)劃，以便于實(shí)際操作。現(xiàn)將有關(guān)措施介紹如下：

　　2.1、對(duì)于水泥庫等較大重量的基礎(chǔ)，在建設(shè)期間必須建立沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建設(shè)方和業(yè)主方共同建立監(jiān)測(cè)制度和確定監(jiān)測(cè)方法，項(xiàng)目建設(shè)期間基礎(chǔ)沉降由建設(shè)單位負(fù)責(zé)，業(yè)主方每周核對(duì)監(jiān)測(cè)資料。在基礎(chǔ)建設(shè)期間和水泥庫加載初期，要求做到每天對(duì)基礎(chǔ)沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并要求沉降監(jiān)測(cè)工作不能間斷；水泥庫投入使用后，水泥庫基礎(chǔ)沉降由業(yè)主方安排人員負(fù)責(zé)檢測(cè)沉降量，沉降量要延續(xù)建設(shè)期的沉降累計(jì)量。從該水泥廠發(fā)現(xiàn)水泥庫頂連接支架被拉裂后才開始延續(xù)監(jiān)測(cè)的做法，說明水泥廠缺乏實(shí)際管理經(jīng)驗(yàn)，也沒有對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位下達(dá)明確要求，對(duì)大型水泥庫沉降預(yù)防控制估計(jì)不足。

　　2.2、對(duì)于大型水泥庫而言，基礎(chǔ)沉降與水泥庫存量相關(guān)，在每次水泥庫存量增加到一個(gè)新的高點(diǎn)時(shí)，必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于過去的敏感沉降庫存量要每天多次監(jiān)測(cè)（至少監(jiān)測(cè)2次），以便及時(shí)調(diào)整水泥庫存量，控制沉降變化。尤其是在基礎(chǔ)沉降活動(dòng)期間（指沉降頻繁變化，累計(jì)量持續(xù)上升），水泥庫基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)每天早晚在確定監(jiān)測(cè)時(shí)段各一次，同時(shí)對(duì)水泥輸送上庫提升機(jī)和庫頂連接支架位移情況（水泥庫支架完成安裝后用油漆對(duì)支架進(jìn)行標(biāo)注）每天測(cè)定一次。 

　　2.3、確定基礎(chǔ)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。大型水泥庫要求基礎(chǔ)各測(cè)點(diǎn)的最大沉降量累計(jì)差小于90mm，各測(cè)點(diǎn)平均沉降總量累計(jì)小于200mm。如果出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降加速或達(dá)到沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，必須立即卸載，以確保基礎(chǔ)安全。對(duì)于基礎(chǔ)沉降量接近控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)制定基礎(chǔ)加固預(yù)案，做好基礎(chǔ)加固的準(zhǔn)備工作。水泥庫的基礎(chǔ)加固應(yīng)在卸載后進(jìn)行。

　　2.4、2006年3月初，在水泥庫水泥庫存達(dá)到13000噸時(shí)，出現(xiàn)水泥庫快速沉降現(xiàn)象，其中5#測(cè)點(diǎn)和6#測(cè)點(diǎn)三天連續(xù)沉降超過15mm。對(duì)此，停止水泥加庫，加大水泥發(fā)放速度，快速卸載，使得水泥庫存控制在12000噸以下，觀察水泥庫基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定一周后，再次加載監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)沉降情況。當(dāng)水泥庫存達(dá)到15000噸時(shí)，再次出現(xiàn)沉降加速現(xiàn)象，隨后對(duì)每個(gè)水泥庫卸載2000噸，經(jīng)過一周后觀察，沉降趨于穩(wěn)定，再次加載到15000噸繼續(xù)觀察，確定一周內(nèi)沉降穩(wěn)定，加載1000噸觀察。以此類推，不斷增加水泥庫的庫存水泥量，直到水泥庫加滿為止。

　　2.5、由于16000噸水泥庫存是水泥庫基礎(chǔ)沉降的敏感區(qū)，在水泥庫庫存達(dá)到該庫存量時(shí)，必須做到2個(gè)水泥庫的水泥庫存量均衡，尤其是第一次增加水泥庫存量時(shí)，其比較庫存量相差不得大于1500噸，一旦出現(xiàn)差異較大時(shí)，應(yīng)控制水泥加庫或控制卸料來保證。

　　2.6、在水泥庫頂斜槽出現(xiàn)焊縫拉裂時(shí)（拉裂尺寸較小），采取補(bǔ)焊方式堵漏；在水泥庫頂斜槽法蘭拉裂時(shí)，通過增加一段200mm斜槽、更換透氣層處理；對(duì)于水泥庫頂連接支架與支撐搭接較少問題，對(duì)連接支架加上（采用槽鋼焊接）；對(duì)于水泥上庫提升機(jī)開始出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象時(shí)，需定期對(duì)提升機(jī)的偏斜情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)水泥庫基礎(chǔ)沉降趨于穩(wěn)定時(shí)，及時(shí)對(duì)提升機(jī)殼體進(jìn)行矯正，確保提升機(jī)安全運(yùn)行。

　　3、效果與體會(huì)

　　大型水泥庫基礎(chǔ)沉降是正?，F(xiàn)象，隨著載荷的變化，其沉降過程分為：緩慢—活躍—緩慢—穩(wěn)定，關(guān)鍵要控制水泥庫基礎(chǔ)的不均勻沉降問題，確?；A(chǔ)的安全。通過對(duì)2座大型水泥庫基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)與控制過程，主要體會(huì)是：

　　3.1、對(duì)于該水泥廠的2座水泥庫而言，由于基礎(chǔ)之間的距離較近，在加水泥入庫時(shí)要盡量均衡加載（水泥庫的水泥存量差額控制在2000噸以內(nèi)），以保持2個(gè)水泥庫的基礎(chǔ)沉降均衡，減少對(duì)水泥庫頂斜槽和庫側(cè)提升機(jī)的影響。當(dāng)水泥庫存超過3/4時(shí)，水泥庫間水泥庫存量差額控制應(yīng)再次減少，這使得水泥加庫也變得十分頻繁。由于采取均衡控制水泥庫存量，使得水泥庫基礎(chǔ)沉降相對(duì)較小，確保水泥庫、庫頂連接支架和輸送設(shè)備的安全。

　　3.2、當(dāng)水泥庫存量達(dá)到合理庫存以上時(shí)，在確定一定水泥庫存量觀察基礎(chǔ)沉降期間，應(yīng)允許水泥庫發(fā)運(yùn)水泥，確保水泥正常發(fā)運(yùn)，減少對(duì)水泥銷售的影響；但卸庫后要求在當(dāng)天及時(shí)加庫補(bǔ)充（也可采取上加下放操作），以穩(wěn)定庫存量。

　　3.3 、由于大型水泥庫沉降是正?，F(xiàn)象，隨著各個(gè)水泥庫的沉降不同，必然造成水泥庫頂連接支架發(fā)生移位。因此，水泥庫頂連接支架只能固定一端，另一端變成活動(dòng)的（不要焊接）；同時(shí)要求活動(dòng)端的支撐和支架搭接要有足夠長(zhǎng)（要求控制在500mm以上），防止水泥庫庫頂支架出現(xiàn)滑落事故。

　　3.4、在水泥庫基礎(chǔ)沉降加速期間，除按照要求進(jìn)行水泥庫的沉降測(cè)定外，還需要每天測(cè)定水泥庫頂連接支架和水泥上庫提升機(jī)殼體變動(dòng)情況，檢查提升機(jī)運(yùn)行狀況，并做好記錄。當(dāng)庫頂支撐和連接支架搭接量少于150mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)支架進(jìn)行加長(zhǎng)，以防止出現(xiàn)支架滑落事故。在出現(xiàn)鏈斗摩擦殼體時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)組織矯正，防止出現(xiàn)提升機(jī)損壞事故。

　　3.5、按照要求定期對(duì)水泥庫頂連接支架和斜槽廊道位移情況進(jìn)行觀測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)水泥庫庫頂支架基礎(chǔ)被拉壞，應(yīng)及時(shí)用防水材料進(jìn)行處理，防止雨水滲漏到水泥庫中，造成水泥結(jié)塊。

　　4、結(jié)束語

　　4.1、由于大型水泥庫的的本身重量較大，在建庫初期需要設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，安排專門人員進(jìn)行沉降測(cè)定。在沉降活動(dòng)期，需要每天監(jiān)測(cè)一次；在沉降穩(wěn)定期，每周安排監(jiān)測(cè)一次，以確保水泥庫的沉降處于受控狀態(tài)，確保安全。

　　4.2、考慮到水泥庫基礎(chǔ)沉降活動(dòng)期的及時(shí)卸載問題，水泥庫加載不能安排在春節(jié)期間和雨雪天氣，防止出現(xiàn)因沒有客戶購買水泥而使得水泥庫不能及時(shí)卸載現(xiàn)象的發(fā)生。

　　4.3、通過對(duì)大型水泥庫的地質(zhì)勘探、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和施工全過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析，筆者認(rèn)為在水泥庫的樁基澆注前，受條件的限制，不能將樁基孔中的積水完全抽凈，造成樁基根部混凝土空隙率較高，在受到較大載荷壓力時(shí)產(chǎn)生變形，致使水泥庫基礎(chǔ)發(fā)生沉降。由于這種沉降機(jī)理是經(jīng)驗(yàn)推測(cè)，尚無理論依據(jù)，還需相關(guān)專家進(jìn)一步分析研究，以便給出定量解釋。