王二林，張愛東，張靈君，張 歌
（北京首鋼股份有限公司，河北 064400）
[摘 要] 北京首鋼股份有限公司煉鐵作業部二燒車間360m2 燒結機于2008年建成投產，經過長期高負荷運行，燒結機一次混合機開始出現明顯周期性振動，通過分析排查，確認一次混合機基礎不穩固是造成混合機振動的主要原因，因此二燒車間決定對一次混合機基礎進行加固改造。本文對二燒車間一次混合機基礎處理方案及過程進行了論述，并重點介紹了基樁補強和擴接處理方法的技術要求、特點和施工工藝。通過基礎補樁和擴接處理，該混合機在隨后的運行過程中，基礎不再晃動，這也為國內同類型在用設備的基礎處理提供了參考。
[關鍵詞] 燒結；混合機；基礎；振動
0 引言
燒結機是鋼鐵聯合企業主要的生產工藝裝備，其主要任務是為高爐冶煉提供高質量的燒結礦。燒結礦生產的主要工藝流程包括配料、混合造粒、燒結、冷卻、篩分等環節，而混合機則是燒結生產工藝中混合造粒的重要工藝設施，也是提高燒結礦產、質量的重要保障設施。燒結混合機主要作用是將經過配料工序的燒結混合料進行加水、混勻和制粒，燒結混合料經過混合機的混勻、制粒后形成小球狀，可使混合料在燒結過程中能夠具有較好的透氣性。北京首鋼股份有限公司（后稱首鋼股份）煉鐵作業部二燒車間 360m2 燒結機經長期高負荷運行，自2021年6月份起一次混合機開始出現明顯周期性振動，為此360m2 燒結機被迫降負荷運行，造成燒結機不能有效發揮其產能，燒結礦成本升高。
通過分析確認，造成 360m2 燒結機一次混合機周期性振動的原因是混合機基礎出現問題，故必須對一次混合機基礎進行加固改造。本文對360m2燒結機一次混合機基礎處理方案及過程進行了解析，介紹了基礎補樁及基礎擴接處理的技術要求、施工特點以及注意事項，并對處理效果進行了評價。
1 混合機基礎振動概況
1.1 混合機概況
首鋼股份煉鐵作業部二燒車間360m2 燒結機于2008 年建成投入，年設計產能 370 萬噸，采用兩段臥式混合機對燒結混合料進行混勻、造粒。該燒結機一次混合機尺寸規格為?3.8m×15m，傾斜角度為2.5°；支撐方式為剛性支撐，進料端和出料端分別布置有兩組鋼托輪，四組鋼托輪支撐筒體；驅動方式為液壓馬達傳動，液壓馬達帶動小齒輪、小齒輪帶動大齒輪進行運轉，日常轉速約為 6r/min；混合機與燒結產線同步開停、年平均作業率為93.7%。
1.2 混合機振動概況
該混合機設備安裝是嚴格按照《燒結機械設備工程安裝驗收規范》標準要求執行的，自 2008年投產后，運行一直較為穩定，主體部件未進行過更換。2020年因托輪表面出現磨損，6月結合燒結機大修對四組托輪進行了更換。檢修結束后對混合機托輪、小齒輪安裝數據進行了逐一復測驗收，全部合格[1]。
到 2021 年 6 月份該混合機開始出現明顯周期性振動，且混合機東南角水泥基礎與廠房地面出現明顯分離，二者縫隙隨混合機轉動呈現周期性變化，變化范圍可達到15mm左右。為此，二燒車間組織對混合機托輪高度、水平間距、大小齒輪齒頂間隙、側間隙等進行逐一測量，并將測量數據與 2020年 6月份大修驗收數據對比，未發現明顯變化。因混合機主體部件安裝精度良好，部件未見明顯磨損，分析認為，混合機基礎問題是造成混合機振動的原因[2]。
1.3 混合機基礎概況
二燒一次混合機室房屋結構為單層框架結構工業廠房，設計建造于 2007年，由北京首鋼國際工程技術有限公司設計，北京首鋼礦山建設工程有限責任公司施工。設備基礎上共設置有四組支座，分別為給料端托輥支座、排料端托輥支座、小齒輪支座、齒輪罩支座。混合機基礎為鋼筋混凝土大塊式基礎，設備基礎呈梯形體，基礎底面標高-2.50m、頂面 標 高 3.15m～3.64m，基 礎 長 11.20m、寬 6.00m。設備基礎地基采用 CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）復合 地 基 。 CFG 樁 樁 徑 為 600mm，有 效 樁 長 10～13m，保護樁長不小于 0.50m，樁端進入持力層不小于 1.0m。混合機基礎及 CFG 樁混凝土強度設計等級均為C25，分布筋均為HRB335。
1.4 混合機基礎地質概況
混合機室地質勘查報告顯示：“本工程場地基底標高 81.8m，全風化片麻巖頂標高 69～71m，建議采用CFG樁復合地基，以⑥層全風化片麻巖為樁端持力層”，⑥層是本工程補樁樁基的設計持力層。混合機基礎地質剖面圖如圖1所示。
2 混合機基礎處理方案
2.1 混合機基礎加固方案及步驟
混合機廠房內設備布置密集、緊湊，可供加固設計、施工的空間十分有限。需要消除振動的混合機滾筒基礎南側邊緣距廠房柱基礎邊緣僅有1.15m的空間，而且這個區域的周邊和上部有液壓管線和其他干涉的設備分布。施工時，設備不能長時間的停歇，絕大多數施工作業是在設備運轉的狀態下完成的，這對基礎加固方案又提出了更高的要求。經研究，計劃在混合機滾筒老基礎南北兩側增加四個新造基礎，新造基礎下面設計開口鋼管樁（規格：?219mm×10mm，單樁長度：25m，最大壓樁力：1150kN）36套，具體樁數、樁長需要試壓后再做調整。如果南北兩側新造基礎不能消除混合機振動，還需對有加固條件的西側進行開挖增大新建基礎面積，增加壓樁數量。施工在盡可能減少停機時間的情況下實施，新造基礎基坑開挖后老基礎振動可能會加大，2.5m深基坑防護，廠房基礎防護、監測，基礎植筋打孔，使植筋膠在孔中凝結不流出等施工難度很大，防止振動對施工造成的影響需要采取措施防范[3]。
施工步驟為：開挖四個新造基礎基坑，基坑支護，廠房監測（本工作貫穿工程始末，及時預警）；在開挖的基坑內打植筋孔并植筋；測量放線確定樁位并 安 裝 預 制 壓 樁 孔（四 塊 δ =6mm 的 300mm ×350mm×2500mm 的梯形鋼板焊接成的錐型預制壓樁孔），鋼筋綁扎焊接并與植筋、預制壓樁孔相連；反力架地腳螺栓安裝，模板安裝。第一次停機 48小時，進行新造基礎澆筑、養生，通過反力架壓樁36套；第二次停機 36小時，澆筑預制壓樁孔及地坪恢復，恢復生產，交工驗收。
2.2 基礎補樁處理
2.2.1 補樁技術方案
根據補樁加固方案設計，錨桿靜壓樁平面布置圖如圖2所示。
2.2.2 補樁技術參數
根據補樁加固方案設計，本加固工程相關設計技術參數如表1所示：
2.2.3錨桿靜壓管樁技術要求
（1）制樁：樁段節長采取 0.8～1.2m，鋼管切口要求下料平整、光滑、無毛刺，鋼管樁樁段對接處采用坡口焊接，坡口為上段管單坡口，并嚴禁手工汽割成型；
（2）高強灌漿料澆鑄平臺，預埋地腳螺絲，預留壓樁孔；
（3）壓樁：壓樁時應使千斤頂與樁段中軸線偏心度不得超過1%，壓樁過程除接樁外，中途盡量減少停歇，避免壓樁至中途停歇而過夜；
（4）接樁：樁段與樁段的連接采用內襯環坡口半自動氣體保護對接熔透焊，焊接質量等級二級；
（5）壓樁終止標準：采取雙控制標準，既壓樁過程中要同時控制壓樁深度及壓樁壓力，但應以壓樁力為主；
（6）灌芯：灌芯混凝土采用G60型灌漿料。
2.2.4 錨桿靜壓管樁補樁工程特點
（1）本工程補樁施工工藝復雜，施工難度大；
（2）施工作業面位于廠房內，空間低矮狹窄，而且四周有液壓管路等干涉設備，施工條件差；
（3）補樁在進入持力層時以壓樁力為主控參數，壓樁到位后，如壓樁力不足1150KN則須繼續加樁施壓，直至不小于1150KN為止；
（4）因停機時間短，不能等混凝土 28天強度達到標準以后再進行預埋錨桿、靜壓鋼管，因此本工程采用灌漿料施工，節約停機及養護時間。封樁要求先加載預應力后，再封樁；
（5）本工程為控制不均勻沉降的應急處理，所以施工條件差，要求高，任務緊。
2.3 基礎擴接處理
2.3.1 基礎擴接方案
基礎擴接設計方案詳見圖3所示。
2.3.2 基礎擴接工藝流程
基礎擴接工藝流程詳見圖4所示。
2.3.3 基礎擴接預留孔及預埋件
（1）預留壓樁孔：預留孔模板為尺寸 300mm× 350mm×2500mm，鋼板厚度 6mm；基礎擴接同時預留壓樁孔，即鋼筋綁扎安裝前放出樁位，固定好預留孔鋼板盒；橫向鋼筋遇到預留孔時彎起并焊接到預留孔鋼模外側面上。
（2）錨桿埋設：錨桿采用屈服強度≥930MPa 的?25mm 高強精軋螺紋鋼；錨桿預埋深度≥500mm，總長度≥650mm；每根樁設6根錨桿。
2.3.4 基礎加接施工注意事項
（1）基礎加接施工要嚴格按照有關鋼筋混凝土施工規范進行，所使用的進場材料必須具備相關質保資料，并按規定進行抽樣送檢，合格后方可投入使用。
（2）新老混凝土接合面務必要鑿毛；澆搗新混凝土前要對老基礎面提前澆水，使之充分濕潤，并刷界面劑或刷漿。
（3）植筋孔孔深≥15d，灌膠前必須將孔內灰塵吹盡；植筋膠要飽滿，鋼筋旋轉植入。
（4）混凝土澆灌前必須確保人員、設備和工具準備充分、齊全，澆灌路線暢通；檢查模板支撐的穩定情況，發現問題及時加固；在澆筑后 12h 內對砼加以覆蓋并灑水養護。
（5）現場制作同條件養護的試塊，通過對試塊進行檢測來安排后期壓樁施工步驟。
3 結語
燒結機混合機基礎出現開裂和不均勻沉降是不常見的問題，處理起來沒有現成經驗可借鑒，另外燒結機設備又不能長期停機，這對此次混合機基礎處理帶來很大的難度。通過詳細的調研、嚴密的加固改造方案論證、精細的施工準備、科學的施工組織，順利的完成了二燒車間 360m2 燒結機一次混合機基礎加固改造任務。
實踐證明此次一次混合機基礎加固改造方案有效、可行，通過基礎補樁和擴接處理，在隨后的運行過程中，混合機基礎不再晃動。該處理方式從最大程度上降低了生產中斷造成的損失，這也為國內同類型在用設備的基礎處理提供了參考。
參考文獻
[1] 王二林，劉占江，張愛東. 燒結廠混合機安裝實踐[J]. 冶金設備，2013，204（S1）:112～114.
[2] 劉曉偉.改善混合機滾筒振動的方法[J].河北冶金，2013（06）.
[3] 李彥輝,岳慶力,張志偉,等.工程振動對建筑物影響測試與分析[J].粉煤灰綜合利用，2020（05）.