1.1.2 设备基础施工

1.1.2.1 设备基础的形式及选用

每台设备均应有一个坚固的基础,以承受设备本身的重量、载荷和传递设备运转时产生的摆动、振动力。坚固的基础可以保证安装精度和设备正常运转。根据设备的样式和尺寸,设备基础的形式也不同。

(1)按基础的结构形式

设备安装常用基础的结构形式有块式基础、墙式基础、构(框)架式基础和地下室式基础。

块式基础,其结构有单块式和大块式基础,见图1-1。单块式基础基面或顶面有长方形、正方形和圆形等,对于大型塔设备和外形简单的机器,大多采用单块式基础。大块式基础往往建成连续大块或板式,可以安装较多机器和设备及其附属工艺管线。动力机器的基础主要是大块式刚性基础,常用的有地下室式和楼板式基础。这类基础的刚性大、稳定性好。

图1-1 块式基础

墙式基础,这种基础由底板、纵墙和顶板组成,也有仅由底板和墙组成的。它的刚性仅次于块式基础,通常用做中小型塔设备或储罐之类的基础。结构见图1-2。

图1-2 墙式基础

构架式基础,这种基础由底板、柱子和顶板系统(包括顶板、纵梁和横梁)组成,简单的也仅有底板和柱子两部分。一般用于外形尺寸大、重量较大的静置设备或附属机组和管道较多的动设备的基础。结构见图1-3。

图1-3 构架式基础

(2)按所用材料

按所用材料有砖基础、毛石基础、灰土基础、砂垫层基础、混凝土基础及钢筋混凝土基础等。

砖基础是用砖和水泥砂浆砌筑而成。毛石基础是用开采的无规则的块石和水泥砂浆砌筑而成。砖基础、毛石基础在设备基础中不常用,只用作要求不高的静设备。

灰土基础是由石灰与黏土按一定比例拌和,视拌和土的干燥情况适量洒水并夯实而成。砂垫层基础是在基础与地基土的中间用砂作为垫层材料代替软弱土层,以提高基础底面以下地基浅层的承载力,减少沉降量。严格意义上讲灰土和砂垫层只是地基的组成部分。

混凝土基础是由混凝土拌制后灌筑而成。钢筋混凝土基础是在混凝土中加入抗拉强度很高的钢筋,使这种基础具有较高的抗弯抗拉能力。

设备基础常用的是混凝土基础和钢筋混凝土基础。

(3)按承受载荷的性质

按承受载荷的性质有静载荷基础和动载荷基础。

静载荷基础,基础只承受静载荷,如塔、储罐、换热设备基础。

动载荷基础,除承受设备本身的静载荷外,还受设备运转时产生的惯性力-往复和旋转,如泵、压缩机等基础等。

(4)按基础的安放位置

室内基础,不受风载荷的作用,只考虑重量及运转时的力与力矩。

室外基础,除考虑重量及运转时的力与力矩外,还考虑当地一年中风载荷最大值对基础造成的倾覆力矩。

桩基础,工程实践中,当建筑物或设备上部结构荷载很大,地基软弱土层较厚,对沉降量限制要求较严时,浅层地基土不能满足建筑物或设备对地基承载力和变形的要求,需采用桩基础。桩基础可以节省基础材料,减少土方工程量,改善劳动条件,缩短工期。

1.1.2.2 基础施工工序

基础施工一般包括定位放线、基坑开挖、桩头处理、垫层施工、模板安装、钢筋预制绑扎、预埋地脚螺栓和预留孔模板、浇灌混凝土、养护、拆除模板、土方回填等过程。

(1)基坑开挖

基坑开挖又称挖土方,是在待建基础的地面上,按照基础详图画出基槽线,钉上标桩,做好标记,再挖出符合基础形状、大小和埋深要求的槽坑,以便于后续工序的施工。

(2)垫层施工

根据地基土壤层的性质,对基槽底面进行找平、加固工作。不同的情况可采取不同的措施,对于大块硬岩、碎石或砂岩等强度符合要求的土壤,主要是找平工作;对于较软的土壤层,根据设计方案要求需要时可以浇灌一层厚300~750mm的混凝土垫层或是填土夯实予以加固;对于特别松软或淤泥土壤,则需采取打桩等地基处理措施。

(3)模板安装、钢筋预制绑扎

模板安装是根据基础设计图纸尺寸在基础四周设置成型模具体系,成型模具可采用定型钢模板、木模板、复合模板、塑料模板等,模板体系主要由模板及其支撑体系组成,主要功能是便于混凝土成形,防止混凝土在凝固时发生挤裂和变形,模板系统要有足够的刚度、强度和稳定性,形状、尺寸、位置准确,装拆方便;钢筋安装绑扎是按照图纸的要求进行下料预制成半成品后,在模板内绑扎成型,增加混凝土的抗拉和抗剪强度,钢筋在下料、安装、绑扎过程中应注意保证钢筋的下料和加工尺寸准确,绑扎时钢筋间距、锚固长度、搭接长度和位置等,并进行钢筋工程隐蔽验收,保证符合设计和规范要求。

(4)安装预埋螺栓和预留螺栓孔

安装预埋螺栓时,先在模板内设置独立固定系统及螺栓定位模板,定位模板的位置和标高找正后,再将地脚螺栓固定到定位模板上和支撑系统上,使定位模板、地脚螺栓、支撑系统连接成一个整体。

预留螺栓孔采用木模板或木桩,当采用木桩时,木桩应做成上大下小,并掌握好木桩拔出的时间和节奏,以保证预留螺栓孔不塌孔或将螺栓孔周围的混凝土拉裂,木桩的拔出一般是在混凝土终凝前先拔2~3cm,随后每隔10~20min拔出一段,直至最后拔出,第一次提拔前应先用锤子敲击木桩四周,使木桩和混凝土初步分离,以降低拔出时木桩和混凝土之间的摩擦力。

(5)混凝土浇筑

按照混凝土设计强度等级和技术要求,进行混凝土的原材料实验和配合比实验。根据正确的配合比配料搅拌。混凝土浇筑前应根据施工方案认真交底,浇筑前对模板和钢筋进行检查。混凝土宜分层浇筑,分层振捣,至混凝土振捣密实为止。对于大体积混凝土还要做好混凝土连续浇筑方案和温控方案,以避免混凝土浇筑过程中出现施工缝和温度裂缝。

(6)混凝土养护

混凝土养护是让混凝土在凝固过程中充分发挥水化作用和避免低温造成混凝土的冻害,减少混凝土凝固过程中水分的流失,对混凝土的裸露表面采取的洒水、覆盖保温和封闭措施。

混凝土的养护分为自然养护和蒸汽养护两类,设备基础一般采用自然养护。自然养护又分为覆盖保湿养护、薄膜养护和养生液养护等。当采用覆盖保湿养护时,应保证塑料布内有凝结水。

采用覆盖浇水养护的时间:应在混凝土终凝前(通常为混凝土浇筑完毕后12h内)开始进行自然养护,如在干燥或强阳光气候施工,应在浇筑后2~3h内及时覆盖,并增加浇水养护次数,以防表面泛白或出现温度裂缝。养护设专人进行,对强光照射,干燥及刮风、过热、过冷、下雨等采取必要措施,以确保混凝土结构的成型质量。

对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于7d(天);对火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14d;对掺用缓凝性外加剂、矿物掺和料或有抗渗性要求的混凝土也不得少于14d。浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态,养护用水应与拌制用水相同。