某立式液压半连续铸造机的基础设计

第34卷第5期有色冶金设计与研究2013笠10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330031摘要以山东某熔铸车间的30T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TU473文献标识码B文章编号10044345201305004103DESIGNONFOUNDATIONOFACERTAINVERTICALHYDRAULICSEMICONTINUOUSCASTINGMACHINELU0XIAOBINCHINANERINENGINEERINGCO，LTDNANCHANG，JIANGXI330031，CHINAABSTRACTCOMBINEDWITHSTRUCTUREANDPROCESSCHARACTERISTICOFVERTICALHYDRAULICSEMICONTINUOUSCASTINGMACHINE，ANDTAKINGA30TVERTICALHYDRAULICSEMICONTINUOUSCASTINGMACHINEOFSHANDONGCASTINGPLANTASANEXAMPLE，THISPAPERINTRODUCESDESIGNTHOUGHTSANDESSENTIALSOFEQUIPMENTFOUNDATIONPRACTICEHASPROVEDTHATCHOOSINGWELLSINKINGSCHEMEFOREQUIPMENTFOUNDATIONANDADOPTINGSTATICPRESSURETOJACKINGINTOSTEELCASTINGUNDERTHESPECIALCONDITIONOFENGINEERINGGEOLOGYCANSHORTENCONSTRUCTIONPERIODANDREDUCETHECOSTKEYWORDSCASTINGMACHINE，SINKINGWELL；STEELPIPEPROTECTIVECASING；MANUALEXCAVATIONHOLE；STATICPRESSUREJACKINGTECHNOLOGY1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30T立式液压半连续铸造机进行介绍。收稿日期20130529作者简介罗晓斌1972_】，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42有色冶金设计与研究第34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JH下独立肇JI；L；自问内铸造跨为T联跨，跨度为33一N236NL，每跨内布有2台L6T电动双粱桥起机。跨L大】1JR430T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21上II下分别为层为杂填土；层粉质黏土，160KPA，ES60MPA；一1层砾砂,F18OKPA，ES90MPA；粉质粘土,FK180KPA，ES70MPA；一2层砾砂，200KPA，ES110MPA；层粉质粘土，F,K210KPA，ES90MPA；一1层砾砂,FK220KPA，ES120MPA；层粉质粘,FK220KPA，ES80MPA；一1层中砂,F,K230KPA，ES120MPA；层粉质粘土,F25OKPA，ES110MPA；层粘土,AKZ60KPA，ESL10MPA；层粉质粘K,F240KPA，ESL10MPA。地下水为第四系孔隙潜水，勘察期间地下水埋深2760M，其中一1、一2、一1、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31基础结构方案选择30T铸造机标高一1106IN以上由主井和辅井组成，主井净尺寸为44M29M、辅井净尺寸为44M30IN，主、辅井标高O00867M通过300MM厚竖墙隔开；标高一11O62150M为预埋1028MM14MM的钢管护筒，设备基础距离已施工的厂房柱基石I；边150M。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11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21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，标高一1106M以上铸井部分采用沉井方案，主辅井组成1个44MX62M的单孔矩形沉井，主辅井间隔墙待沉井施工完成后另行施32；标高一L106_2150111部分采用人工挖成孔内预埋钢管护筒方案。32沉井结构设计沉井设计步骤和内容包括L1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；21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；31根据结构布置，估算封底混凝土厚度；41初步确定沉井井壁厚度及其它一些部位构件的截面尺寸；51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。33预埋钢管护筒的成孔设计根据工艺要求，1028MMXL4MM钢管护筒顶、底标高分别为一1106M和一2150M，钢管护筒垂直度设计要求控制5MM。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43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1800MM，孔的护壁为钢筋混凝土护壁。4静压顶进钢护筒施工41人工挖成孔护壁的优化沉井下沉至标高一L15M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DI一L喀芒线A2200I220030T铸造机平面现场补勘后地质隋况如图2所示，该区域标高一101一1250M和标高一1471670M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12MM，直径1650MM，钢护筒的下沉采用静压顶进方案。42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。30T铸造机平面、剖面示意见图3。一LZ_一L图380T铸造机平面、剖面依据该熔铸车间的30T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