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        垃圾發(fā)電項目結構設計若干注意事項

        迄今為止垃圾焚燒仍舊是最有效的垃圾處理方式。相較于其他工業(yè)及民用建筑項目的結構設計工作垃圾發(fā)電項目的結構設計有一定的共通性也有著(zhù)自己的特殊性。本文從結構設計方面對垃圾發(fā)電項目需要的注意的事項進(jìn)行了闡述以實(shí)現整個(gè)項目結構設計合理、造價(jià)經(jīng)濟適用并滿(mǎn)足垃圾發(fā)電的功能要求。

        1 前言

        隨著(zhù)居民生活水平的提高城鎮居民產(chǎn)生的垃圾也日益增多垃圾處理則變得越來(lái)越重要。生活垃圾焚燒發(fā)電具有“無(wú)害化、減量化、資源化”的優(yōu)點(diǎn)是截至目前最有效的垃圾處理方式。在垃圾焚燒發(fā)電項目設計過(guò)程中結構設計從項目選址開(kāi)始就需要發(fā)揮重要作用從總體方案到各單體的具體設計結構設計都有著(zhù)特別需要注意的地方。按照這些注意要點(diǎn)去做結構設計則會(huì )提升整個(gè)項目設計效率便利施工從而加快建設進(jìn)程設計合理從而方便業(yè)主運營(yíng)。

        2 廠(chǎng)區建筑單體分類(lèi)

        垃圾發(fā)電項目根據不同的功能使用要求主要分為三個(gè)區域:生產(chǎn)區、輔助生產(chǎn)區及生活區。生產(chǎn)區域主要包括主廠(chǎng)房、主廠(chǎng)房附屋、煙囪和坡道;輔助生產(chǎn)區包括綜合水泵房、循環(huán)冷卻塔、油罐區、地磅、地磅房、生活污水處理站、滲濾液處理站、初期雨水收集池、飛灰固化暫存庫等;生活區則包括辦公樓、宿舍樓、食堂、門(mén)衛室等。垃圾發(fā)電項目主要單體及單體結構形式見(jiàn)表1。

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        3 總圖及基礎方案

        3.1 總平面布置

        垃圾發(fā)電項目考慮垃圾運輸及對周邊環(huán)境的影響一般選擇在居民較少的位置。這些位置一般相對比較偏僻地形大多比較復雜。所以在項目設計初期結構設計人員就應該參與到設計過(guò)程中去。垃圾發(fā)電項目在確定廠(chǎng)址時(shí)一般有多個(gè)位置可供選擇。應建議業(yè)主將場(chǎng)地地質(zhì)情況作為考慮因素。因為不同的地質(zhì)條件在場(chǎng)地平整及基礎方案上的造價(jià)差別非常大。應建議業(yè)主拿到相應地塊的初步地質(zhì)資料結構設計人員根據初步地質(zhì)資料給業(yè)主提供合理的選擇建議。沒(méi)有相應資料時(shí)業(yè)主可先進(jìn)行初步勘察通過(guò)初步勘察確定各地塊大致可能的基礎形式及造價(jià)從而在滿(mǎn)足其他主要因素的前提下盡量選擇基礎造價(jià)合理的地塊。垃圾發(fā)電項目總平面方案布置時(shí)結構設計人員也需要及時(shí)參與其中。向業(yè)主及總圖設計人員提出合理建議在不影響功能使用的前提下按照地質(zhì)地形進(jìn)行總平面布置以達到節省造價(jià)、方便施工的效果。建議主要有如下幾條:

        1、根據初步勘察資料適當就地勢進(jìn)行廠(chǎng)區建構筑物布置。盡量避免在持力層埋深淺的地方大開(kāi)挖在持力層較深的地方大回填?稍诔至訙\的地方盡量布置淺基礎單體在持力層深的地方盡量布置水池等深基礎單體。比如主廠(chǎng)房垃圾坑埋深一般在7米左右若選擇一個(gè)原始地形在相近深度有巖層的位置布置垃圾坑則可以采用天然基礎方便開(kāi)挖同時(shí)節省了樁基礎費用。若將垃圾坑布置在本身地面就是堅硬巖石的位置則增加大量開(kāi)挖爆破工作。其他諸如水泵房、冷卻塔、滲濾液處理站等埋深相對較深的建筑單體可采用類(lèi)似原則處理。

        2、柱底力較大的單體或受力復雜的設備盡量布置在有較好持力層的位置可以節省基礎造價(jià)。如主廠(chǎng)房垃圾坑及鍋爐區域荷載較大煙氣區設備荷載則相對小一些則可以把垃圾坑及鍋爐區域在不影響功能使用及整體布置理念的情況下布置在有較好持力層的地方。

        3、垃圾發(fā)電項目廠(chǎng)區內有較多景觀(guān)綠化或硬化地面盡量布置于填方較大區域因為建筑單體布置在填方區域基礎一般無(wú)法做到有效持力層則會(huì )增加樁基礎數量。

        4、垃圾發(fā)電項目的廠(chǎng)址地勢都會(huì )有一定起伏常常需要做邊坡支擋結構。土方平衡時(shí)注意結合邊坡支擋方案盡量減少邊坡或將難以處理的邊坡轉化為相對安全容易處理的邊坡。

        3.2 基礎方案

        垃圾發(fā)電項目的基礎方案需要從地質(zhì)情況、工程造價(jià)、施工工期、周?chē)┕挝粩盗考跋鄳a(chǎn)廠(chǎng)家情況來(lái)考慮。根據詳勘資料結合其他幾個(gè)因素確定最合理的基礎方案。具體步驟及注意事項如下:

        1、充分了解業(yè)主意圖。

        不同的業(yè)主或相同業(yè)主在不同項目上的需求是不一樣的這點(diǎn)在垃圾發(fā)電項目上反映得特別明顯。了解清楚業(yè)主的意圖則可以設計一次到位避免進(jìn)入反復修改的困境。有的項目有足夠的施工工期業(yè)主比較注重基礎方案的經(jīng)濟性則應選擇造價(jià)經(jīng)濟、可以精細控制施工過(guò)程的基礎方案。而工期緊張的項目則應選擇施工方案成熟可靠施工快速的基礎方案。在既工期緊張、又要注重造價(jià)經(jīng)濟的項目,凱恩汽車(chē)尾氣分析儀則需要多種方案對比或者召集相關(guān)專(zhuān)家討論確定在設計階段需要花相對多的時(shí)間需要做好相關(guān)平衡。

        2、收集相關(guān)資料。

        需要收集地勘資料(初勘、詳勘)、廠(chǎng)區周邊居民住戶(hù)情況、當地政策文件、廠(chǎng)區周邊道路交通情況以及項目附近生產(chǎn)產(chǎn)能等情況。根據具體的地勘資料確定可以滿(mǎn)足設計要求的基礎方案。了解廠(chǎng)區周邊居民住戶(hù)情況以考慮基礎施工對周?chē)用竦挠绊。了解當地政策文件以確定哪些基礎方案是禁止采用的。了解道路交通情況則以確定哪些機械可以進(jìn)場(chǎng)。了解項目周邊的生產(chǎn)產(chǎn)能則可以確定施工過(guò)程中材料是否可以正常供應。

        3、進(jìn)行方案對比。

        通過(guò)對已有的資料進(jìn)行分析選擇出可以實(shí)施的幾種基礎方案然后從工期進(jìn)度、經(jīng)濟造價(jià)和施工便利性等幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對比。綜合考慮各個(gè)因素結合垃圾發(fā)電項目的具體特征及業(yè)主的基本意圖選擇出優(yōu)選方案作為基礎方案。方案確定需要嚴謹一旦確定就要避免再反復設計過(guò)程才會(huì )比較順利避免重復工作。

        4、細化相關(guān)設計及施工細節。

        基礎方案確定后則需要對一些實(shí)施細節進(jìn)行考慮特別是施工方案的考慮。如基礎的施工順序基礎與基坑支護方案的配套基礎施工與回填方案之間的關(guān)系等等。垃圾發(fā)電項目各區域基礎埋深都不相同考慮基礎施工順序進(jìn)行基礎布置可以減少重復開(kāi)挖回填節省施工措施費用。對一些基礎的底標高進(jìn)行歸并也可以使開(kāi)挖事半功倍。垃圾發(fā)電項目的垃圾坑、渣坑及其他一些埋深較深的單體都要進(jìn)行基坑支護合理的基礎布置方向以及基礎深度也對基坑支護造價(jià)影響較大。

        4 整體結構設計參數

        4.1 圖簽參數

        要確定項目號及項目名稱(chēng),分體式測振儀要求該名稱(chēng)同相關(guān)業(yè)主合同及設計合同一致。單體編號及單體名稱(chēng)也需要與總平面圖相一致。為后面審圖出圖做好準備避免名稱(chēng)不對而多次改圖。

        4.2 施工圖參數

        1、風(fēng)荷載和雪荷載。

        風(fēng)荷載需要考慮基本風(fēng)壓、地面粗糙度。一般可以根據項目所在地從《建筑結構荷載規范》查出。有較多垃圾發(fā)電項目位于山區需要注意根據建筑物位置對風(fēng)壓高度變化系數進(jìn)行修正對于沿海多臺風(fēng)地區需要考慮對風(fēng)荷載敏感的建筑進(jìn)行加強措施。部分形體復雜或高度較高無(wú)法確定體型系數的應采用風(fēng)洞試驗確定真實(shí)風(fēng)荷載。

        基本雪壓根據項目所在地從《建筑結構荷載規范》查出。特別應注意屋面雪荷載的不利布置特別是高低跨位置鋼屋面的積雪分布系數。

        有些地方的基本風(fēng)壓和基本雪壓無(wú)法從規范中查出的最直接的辦法是咨詢(xún)當地的設計單位。有些地方會(huì )根據地方情況出一些相較于規范更嚴的條文提高當地的基本風(fēng)壓和基本雪壓。所以在近期沒(méi)有做過(guò)的當地項目時(shí)也應同當地圖審單位和設計單位做好交流溝通保證取值正確也避免后期返工。

        2、地震參數

        地震參數按《建筑抗震設計規范》查出相應位置的地震烈度、設計基本地震加速度、地震分組再結合地勘資料確定場(chǎng)地類(lèi)別以及特征周期、有無(wú)液化土層以此確定各單體的抗震等級。需要注意地勘資料與《建筑抗震設計規范》及《中國地震動(dòng)參數區劃圖》所確定的參數應一致出現不一致時(shí)應以《中國地震動(dòng)參數區劃圖》為準。垃圾發(fā)電項目地質(zhì)情況復雜需要注意考慮一些不利的地質(zhì)情況。

        3、地下水及基礎參數

        垃圾發(fā)電項目地下坑池較多地下水參數對工程設計影響較大。地勘報告一般會(huì )給出地下水的抗浮水位及相關(guān)腐蝕性。沒(méi)有明確給出項目的抗浮水位的則需要聯(lián)系地勘單位給出明確的抗浮標高。難以給出抗浮水位的應采取專(zhuān)門(mén)的地下水位論證進(jìn)行確定。設計過(guò)程中還要根據單體周?chē)呐潘〞城闆r確定是否對抗浮水位進(jìn)行調整。如果排水不暢地面易積水抗浮水位取室外地面也并非就是安全的應根據積水程度予以提高。根據地下水土的腐蝕性報告按不同腐蝕介質(zhì)的腐蝕性等級依據《工業(yè)建筑防腐蝕設計標準》確定地下構件的防腐蝕措施。

        4、樓地面及屋面荷載

        樓地面及屋面恒載按實(shí)際材料重量進(jìn)行考慮活荷載除按規范考慮外對廠(chǎng)房等生產(chǎn)類(lèi)建構筑物需要按實(shí)際檢修產(chǎn)生的不利荷載進(jìn)行考慮。檢修活荷載一般由工藝提資專(zhuān)業(yè)提供結構設計人員需要對提供的荷載復核其合理性。其他荷載則都按規范及實(shí)際重量取值。

        5、材料

        墻體砌塊按建筑要求選用應保證當地能采購到。鋼筋根據受力情況盡量選擇高強度且產(chǎn)量多的鋼筋;炷翉姸葎t根據計算需要最低強度需滿(mǎn)足《工業(yè)建筑防腐蝕設計標準》及相關(guān)規范要求。

        6、建模計算參數

        建模計算按國內常用三維計算軟件計算必要時(shí)采用通用有限元軟件進(jìn)行復核補充。各計算參數按規范及軟件建議參數取值。

        5 各專(zhuān)業(yè)間的配合

        5.1 熱力專(zhuān)業(yè)

        在垃圾發(fā)電項目中熱力專(zhuān)業(yè)是結構設計最大的提資專(zhuān)業(yè)。所有廠(chǎng)房的設備荷載及樓面功能都需要熱力專(zhuān)業(yè)提供。熱力專(zhuān)業(yè)需要將準確的設備資料消化后轉化成結構提資提交給結構設計人員。所有的設備應定位準確荷載清晰。所有的留孔也應交代清楚留設準確。但是在設計過(guò)程中往往資料無(wú)法全部到位有時(shí)也會(huì )因為設備更換導致提資修改。這需要提資人員做好提資的標記對于沒(méi)有完全確定的提資應標注明確待準確資料提供后由結構設計人員再行復核。同時(shí)也要注意提資的連續性不同版本的提資需要注意修改的位置標注修改時(shí)間方便結構設計人員在復核時(shí)能及時(shí)找到修改位置。結構設計人員也需要對于各個(gè)設備的功能運行情況有個(gè)初步了解以確定設備運轉過(guò)程中的受力情況保證結構構件能滿(mǎn)足功能需要。特別對于有一定振動(dòng)的設備需要考慮動(dòng)力荷載對結構構件的影響。

        5.2 建筑專(zhuān)業(yè)

        建筑專(zhuān)業(yè)布置好個(gè)單體的房建平面、立面及剖面布置提供給結構設計人員。結構設計人員除按布置圖建模計算外在平面上要保證所有梁板構件與墻體對應避免梁墻錯位的情況。立面上要保證實(shí)現建筑立面造型避免結構構件與建筑門(mén)窗洞口沖突或不滿(mǎn)足建筑外形的情況。剖面上由于工業(yè)廠(chǎng)房樓層錯層比較多且不同位置需要滿(mǎn)足樓層凈高要求。不同位置要核實(shí)梁底凈空避免出現標高不夠梁底碰頭的情況。在實(shí)在無(wú)法實(shí)現的情況下應同建筑專(zhuān)業(yè)及相關(guān)提資專(zhuān)業(yè)一同商量確定后方可修改。

        5.3 給排水專(zhuān)業(yè)

        給排水專(zhuān)業(yè)提資主要在綜合水泵房、冷卻塔、初期雨水收集池、生活污水處理站及滲濾液處理站等單體。其他單體則主要考慮排水一般不會(huì )出現錯漏。對于給排水的生產(chǎn)輔助用房的設計主要還是嚴格按照提資進(jìn)行設計滿(mǎn)足功能要求。由于以水池居多水池頂板及側壁上會(huì )有很多留孔及套管。這個(gè)提資往往在后期管道布置完成后才能提資所以在施工前應必須提供給現場(chǎng)施工否則后期無(wú)法處理。前期出圖時(shí)若還沒(méi)有提供相關(guān)留孔及套管則應注明。后期有修改的也應及時(shí)核實(shí)修改。

        5.4 空調專(zhuān)業(yè)

        空調專(zhuān)業(yè)主要是一些空調通風(fēng)留孔。在結構計算初期就需要提供以保證梁板布置準確同時(shí)使梁板不至于與空調管道沖突。

        5.5 電控專(zhuān)業(yè)

        電控專(zhuān)業(yè)提資對結構影響較小。電氣主要有基礎施工圖階段的防雷提資、主變及GIS區域的一些設備提資及電纜溝提資。自控主要是控制室的一些樓板留孔及設備荷載。這里按這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)提資進(jìn)行設計即可。

        6 各單體結構設計

        6.1 生產(chǎn)區域設計

        生產(chǎn)區域包括坡道、主廠(chǎng)房、主廠(chǎng)房附屋、煙囪。

        坡道作為垃圾車(chē)從地面開(kāi)至卸料平臺的專(zhuān)門(mén)通道需要同卸料平臺一致考慮垃圾車(chē)的上車(chē)荷載。常規的垃圾車(chē)按總重量30噸考慮。隨著(zhù)現在一些地方垃圾增多垃圾車(chē)型號也越來(lái)越多樣化。因此在設計之初需要同業(yè)主及當地環(huán)保部門(mén)確認垃圾車(chē)的尺寸及載重以此確認坡道和卸料平臺的行車(chē)活荷載。在確定垃圾車(chē)荷載時(shí)還應考慮未來(lái)的變化即在垃圾發(fā)電項目運行時(shí)間內是否會(huì )有更大的垃圾車(chē)開(kāi)進(jìn)場(chǎng)對垃圾車(chē)荷載適當放大。坡道在起始段注意與場(chǎng)地地面的協(xié)調避免起始段出現不均勻沉降。在與主廠(chǎng)房交接處注意標高與主廠(chǎng)房卸料平臺入口的協(xié)調應由主廠(chǎng)房挑出一部分再與坡道銜接避免坡道面滲濾液及卸料大廳滲濾液順接口留縫流至下層墻面影響使用及美觀(guān)。

        主廠(chǎng)房按使用功能分為卸料平臺區域、垃圾坑區域、鍋爐焚燒區域及煙氣處理區域。卸料平臺區域與垃圾坑區域皆采用鋼筋混凝土框排架結構,Delta65煙氣分析儀垃圾坑居于卸料平臺側面在垃圾坑區域中間。垃圾坑底板為一個(gè)混凝土大底板垃圾坑為鋼筋混凝土側壁。側壁周?chē)O置扶壁柱及相應的框架柱;A根據地質(zhì)情況可以按筏板基礎或樁筏基礎設計。垃圾荷載則根據垃圾堆放過(guò)程中的容重取值?紤]上部垃圾含水量少下部垃圾含水量多則根據不同高度分層取垃圾容重。垃圾對側壁及框架的水平力按垃圾容重并考慮一定的內摩擦角計算得出。垃圾坑內滲濾液有一定腐蝕性不能滲漏出垃圾坑所以垃圾坑底板及側壁必須采用合理措施保證其防滲及防腐功能。主要采取混凝土內加外加劑及工程纖維提高混凝土本身的抗滲性能同時(shí)在混凝土內表面做一些防腐、防滲及防撞措施。卸料平臺屋面一般采用實(shí)腹式鋼梁的彩鋼板屋面垃圾坑屋面考慮內部有腐蝕性氣體采用桁架鋼結構面板采用輕型鋼結構混凝土板并在上部加防水層。垃圾坑鋼桁架及輕型鋼結構混凝土板底都應按重度防腐采取防腐措施。垃圾坑及卸料平臺計算時(shí)除采用三維計算外還用在薄弱部位采用單榀排架進(jìn)行二維計算包絡(luò )設計必要時(shí)對垃圾坑采用通用有限元軟件分析計算。鍋爐焚燒區域及煙氣處理區域一般采用鋼格構柱+網(wǎng)架屋面的形式。鋼結構區域應與垃圾坑區域脫開(kāi)使不同材質(zhì)的結構形式各自受力協(xié)調。

        主廠(chǎng)房附屋采用鋼筋混凝土框排架結構屋面采用實(shí)腹式鋼梁的彩鋼板屋面。單體中間設置汽機島汽機島用以裝汽輪機及發(fā)電機為框架式設備基礎。由于汽機島振動(dòng)較大需要進(jìn)行動(dòng)力計算保證結構不會(huì )產(chǎn)生較大振幅。汽機島周?chē)c主廠(chǎng)房附屋框排架設縫脫開(kāi)避免振動(dòng)傳導至周?chē)蚺偶軜嫾。在樓面面層施工時(shí)應保證兩個(gè)構筑物間的縫真實(shí)存在避免砂漿或建筑垃圾將縫填實(shí)而使振動(dòng)傳導至附屋框排架。

        煙囪高度一般根據環(huán)評報告確定。計算時(shí)按《煙囪規范》及《高聳結構規范》進(jìn)行設計。當煙囪高度較高且體型復雜時(shí)應進(jìn)行風(fēng)洞試驗確定其準確風(fēng)荷載。

        6.2 輔助生產(chǎn)區域設計

        輔助生產(chǎn)區域主要是綜合水泵房、循環(huán)冷卻塔、生活污水處理站、滲濾液處理站、飛灰固化暫存庫等單體。這些單體按照相關(guān)提資專(zhuān)業(yè)設計即可對于水池則應注意根據水池內水的腐蝕情況考慮相應防腐措施。對于水池側壁及頂板留孔則應在施工前與提資專(zhuān)業(yè)核對確保不出現錯誤。

        6.3 生活區域設計

        生活區域的辦公樓、宿舍樓以及門(mén)衛室則相對簡(jiǎn)單按規范及建筑提資設計即可。

        7 圖紙審查及施工交底

        由于垃圾發(fā)電項目各單體的特殊特點(diǎn)很多審圖單位對此并不了解。很多情況下審圖人員并不了解工藝流程要求及設計人員的設計理念。因此在審圖前都需要提前做好與審圖人員的溝通使審圖人員了解了相關(guān)單體的布置情況后再進(jìn)行看圖審圖真正做到審圖審出問(wèn)題。

        對于施工單位也需要做好施工交底工作。特別是一些沒(méi)有做過(guò)相關(guān)工程的單位如果沒(méi)有充分了解圖紙及設計理念則可能做很多重復工作甚至錯誤施工出現安全隱患。需要將項目的注意事項及重點(diǎn)難點(diǎn)提供給施工單位讓施工單位做到圖紙心中有數施工心里有底。

        8 結語(yǔ)

        在垃圾發(fā)電項目設計中工藝是靈魂、結構是骨架、各專(zhuān)業(yè)則合成了項目的血肉。結構專(zhuān)業(yè)設計人員需要從總體上從各個(gè)單體細節上做好設計工作才能擔當起整個(gè)項目的骨骼支撐起整個(gè)項目的安全。只有熟悉了各個(gè)環(huán)節、各個(gè)單體的設計重點(diǎn)難點(diǎn)才能將整個(gè)項目設計圓滿(mǎn)。

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