一种超低温风洞设备基础及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超低温风洞设备基础及其施工方法。该设备基础为一个多部段的整体型动力基础，包括依次沿风洞长轴中心线方向设置的：第一风洞部段、压缩机部段、第二风洞部段及电机部段；设备基础由上至下依次包括：混凝土基础主体、基础垫层、水泥土换填层及贯穿水泥土换填层向下延伸的多个后注浆钻孔灌注桩；水泥土换填层的外围设置有多个锁边桩。水泥土换填层的地基处理方案为：处理后地基承载力特征值150～200kPa，地基抗压刚度系数40000～45000kN/m3，抗剪刚度系数28000～31500kN/m3，抗弯刚度系数86000～96750kN/m3；地基土压实系数≥0.95；地基土水平抗力比例系数m≥35MN/m4。本发明专利技术解决了超低温风洞项目压缩机基础的关键技术问题，可为后续工程提供指导。可为后续工程提供指导。可为后续工程提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温风洞设备基础及其施工方法


[0001]本专利技术属于风洞建设
，尤其涉及超低温风洞
，具体为一种超低温风洞设备基础及其施工方法。

技术介绍

[0002]风洞项目以常温风洞项目居多，常温风洞项目中压缩机与风洞洞体柔性连接，压缩机基础与风洞洞体基础设缝脱开。而且常温风洞一般设置两个以上的固定支座，推力分散，不会将固定支座设在有振动精度要求的压缩机基础上。常温风洞压缩机振动精度按现行《动力机器基础设计规范》控制约200微米。常温风洞工艺系统相对简单，建设场地尺寸相对宽松，可以满足振动精度对基础宽度的要求，基础长宽比不敏感，基础宽度不是关键设计参数，一般不需要进行动力计算，满足规范对构造要求，振动精度就有保证。高精度、大推力指标不会在同一个设备基础上同时出现。
[0003]而对于较少见的超低温风洞项目，安装在风洞内绕风洞长轴水平旋转的超低温压缩机为风洞运行提供动力，压缩机基础也是整条风洞唯一的固定支座。且由于超低温要求，压缩机与风洞洞体无法通过橡胶等材质进行柔性连接，只能通过法兰等进行刚性连接。因此对该压缩机基础的振动精度及该压缩机基础与相邻洞体基础的沉降差异都提出了严格的要求，且作为整条风洞唯一的固定支座该压缩机基础还要承受巨大的推力。而该压缩机基础本身属于大功率动力设备基础，对于过高的振动精度要求及承受大推力是有挑战性的。且如果风洞工艺系统复杂，基础平面尺寸受限，建设场地地质复杂则对振动控制及水平承载更不利，将增大其技术难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超低温风洞设备基础及其施工方法，能够在没有动力计算规范经验参数的不均匀地基条件下，在基础宽度受限的情况下，提供既能满足压缩机的振动高精度，又能承受固定支座大推力的大型风洞动力设备基础，解决了超低温风洞压缩机基础的关键技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种超低温风洞设备基础，所述设备基础为一个包括多个部段的整体型动力基础，所述设备基础底部外边线围成矩形，所述矩形长度方向的轴线与风洞长轴中心线一致；所述设备基础的各部段包括依次沿风洞长轴中心线方向设置的：第一风洞部段、压缩机部段、第二风洞部段及电机部段；所述设备基础由上至下依次包括：混凝土基础主体、基础垫层、水泥土换填层及贯穿水泥土换填层向下延伸的多个后注浆钻孔灌注桩；所述水泥土换填层的外围设置有环绕排布的多个锁边桩；所述设备基础按一整套设备进行动力计算；水泥土换填层的地基处理方案为：处理土层的地基承载力特征值150～200kPa，地基抗压刚度系数40000～45000kN/m3，抗剪刚度系数28000～31500kN/m3，抗弯刚度系数86000～96750kN/m3抗扭刚度系数42000～47250kN/m3，地基土压实系数≥0.95。地基土水平抗力比例系数m≥35MN/m4；消除基底土层不均匀，保证处理土层均匀连续厚度一致；处理范围为每
边宽出所述设备基础2倍桩距(后注浆钻孔灌注桩桩距)，处理土层周边锁边，锁边桩长应能穿透处理土层
[0006]进一步的优化，所述设备基础的长宽比为4：1；所述设备基础的重量大于压缩机转子重量的20倍且不少于5000吨。基础长宽比的选择是基于配合超低温风洞厂房特殊的工艺要求；而基础重量与转子重量比主要是为了控制基组质量比，为控制基础振动精度提供保证。
[0007]进一步的优化，后注浆钻孔灌注桩为实心端承桩，桩径800mm，桩距3～5倍桩径。大直径实心桩与基础的动力特性匹配，空心管桩是不合适的。端承桩是为了使桩端落在好土层上，为控制沉降提供保证。后注浆是为了使桩土紧密结合，保证振动精度，防止长期振动下桩土脱空，保证基础长期工作状态下振动精度也有保证。桩距3～5倍是为了使桩间土较少扰动，尽量密实，同时桩数又能满足承载及沉降要求。
[0008]进一步的，所述设备基础四周设聚苯板隔振。
[0009]进一步的，设备基础两侧紧邻厂房柱基及地沟，厂房柱基埋深不得超过设备基础底面。
[0010]所述超低温风洞设备基础的施工方法，包括参数的确定和具体施工两个部分，
[0011]所述参数的确定包括以下步骤：
[0012]1)将所述设备基础按一整套设备进行动力计算，先参考现行规范预选地基动力特性参数；
[0013]2)建立基础动力计算的有限元模型，在模型中输入各种预选地基动力特性参数、各种基础几何参数(宽度、厚度、埋置深度、布桩方案)等，进行所述设备基础在不同工况下的振动精度计算，优选满足精度要求的地基刚度参数、基础尺寸及基桩的基础方案；
[0014]3)根据优选的地基刚度参数，对不均匀场地提出地基处理方案；
[0015]4)根据所述基础方案及地基处理方案估算低温风洞设备基础的水平承载力(验算大推力)及基础的差异沉降(验算基础差异沉降)，并优化筛选使之满足设计要求；
[0016]5)进行现场实测进行验证复核：包括地基动力特性参数测试，地基承载力测试，施工工艺测试；
[0017]所述具体施工包括以下步骤：
[0018]第一步：开挖基槽至设计标高；
[0019]第二步：进行水泥土换填层的施工；
[0020]第三步：在水泥土换填层外围周边施工锁边桩；
[0021]第四步：水泥土换填层及锁边桩的成品保护；
[0022]第五步：在所述设备基础的平面尺寸范围内，在水泥土换填层上施工后注浆钻孔灌注桩(保证后注浆钻孔灌注桩施工中水泥土不开裂，保证桩土紧密结合)；
[0023]第六步：在后注浆钻孔灌注桩顶面施工所述设备基础的素混凝土垫层；
[0024]第七步：绑扎所述设备基础的钢筋，固定承受大推力的预埋件，浇筑基础混凝土；
[0025]第八步：在所述设备基础的四周临近厂房地坪处设置聚苯板；
[0026]第九步：水泥土回填基础肥槽至厂房地坪标高。
[0027]专利技术原理：
[0028]本专利技术的三个重要技术特征：一个是设备基础本身的方案选型；一个是设备基础
作为一整套设备进行动力计算的方法；另一个是地基动力特性参数的选取与实现(即地基处理方案)，是实现本专利技术有益效果的关键。该设置能够确保地基刚度达到所需要求，满足振动精度和推力承受能力。
[0029]所述设备基础上有多个不同设备部段、作用有压缩机和电机两个沿风洞长轴旋转的水平扰力，不符合现行规范水平并联联合动力基础，不能套用规范现成的计算方法，经过研究确定按一整套设备进行动力计算。
[0030]现行规范推荐的地基动力特性参数适用于桩径400～500毫米，桩距4～5倍桩径，打入式预制桩或灌注桩等对桩周、桩侧土体有挤密作用的桩型。所述背景工程的不均匀场地、大直径灌注桩基都不符合规范的适用范围，需采取先参考规范预选参数，满足要求后，现场实测验证的技术路径。根据优选的地基刚度参数，对不均匀场地提出了地基处理方案。
[0031]设备基础方案选型包括大块式基础几何参数确定及基桩方案确定。由于工艺系统繁杂基础宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温风洞设备基础，其特征在于：所述设备基础为一个包括多个部段的整体型动力基础，所述设备基础底部外边线围成矩形，所述矩形长度方向的轴线与风洞长轴中心线一致；所述设备基础的各部段包括依次沿风洞长轴中心线方向设置的：第一风洞部段、压缩机部段、第二风洞部段及电机部段；所述设备基础由上至下依次包括：混凝土基础主体(1)、基础垫层(2)、水泥土换填层(3)及贯穿水泥土换填层(3)向下延伸的多个后注浆钻孔灌注桩(5)；所述水泥土换填层(3)的外围设置有环绕排布的多个锁边桩(4)；水泥土换填层(3)的地基处理方案为：处理土层的地基承载力特征值150～200kPa，地基抗压刚度系数40000～45000kN/m3，抗剪刚度系数28000～31500kN/m3，抗弯刚度系数86000～96750kN/m3，抗扭刚度系数42000～47250kN/m3，地基土压实系数≥0.95，地基土水平抗力比例系数m≥35MN/m4。2.根据权利要求1所述的超低温风洞设备基础，其特征在于：所述设备基础的长宽比为4：1；所述设备基础的重量大于压缩机转子重量的20倍且不少于5000吨。3.根据权利要求1所述的超低温风洞设备基础，其特征在于：注浆钻孔灌注桩(5)为实心端承桩，桩径800mm，桩距3～5倍桩径。4.根据权利要求1所述的超低温风洞设备基础，其特征在于：所述设备基础四周设聚苯板(6)隔振。5.根据权利要求1所述的超低温风洞设备基础，其特征在于：设备基础两侧紧邻厂房柱基及地沟，厂房柱基埋深不得超过设备基础底面。6.根据权利要求1所述的超低温风洞设备基础，其特征在于：所述设备基础水平振动精度，在气动最高转速时，正常工况小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯知夏，李世成，白丽丽，潘抒冰，张虎，邹宏，金来建，
申请(专利权)人：中国航空规划设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：