谈谈轨枕结构用于冷轧钢铁厂原料放置场

谈谈轨枕结构用于冷轧钢铁厂原料放置场

杨斌

鞍山钢铁集团公司技术改造部辽宁鞍山114000

摘要：启示于铁路基础结构的特性，设想了一种轨枕结构用于冷轧钢铁厂原料放置场的方案，利用一组组轨枕结构基础，使外部荷载分别分布于每组轨枕结构放置场上，利用其弹性（在规定范围内）的特点，让冷轧原料放置场堆载后变形沉降恢复，多次重复存放钢卷堆载，哪组产生的累计沉降达到界限，利用维修填补累集的地基沉降量压实达标后恢复该组轨枕结构，继续使用，直到地基沉降稳定。

关键词：轨枕结构；分组；弹性特点；修复地基再利用

概述：

冶金钢铁企业生产都要从原料储备开始，原料库是钢铁生产厂必不可少的。尤其冷轧厂原料来源于热轧厂，大生产需要原料储备量大，并且绝大多数来料需要在原料库中冷却，后进冷轧生产线酸洗轧制，因此具有足够仓储能力和稳定场地的露天原料库放置场是冷轧厂必须具备的。

分析：

冷轧厂存放原料钢卷一般以卧卷形式双层堆放，基础静负荷非常大，达到15t/㎡。因此在钢卷存放放置场基础设计时，对于一般地质条件的建设场地地基要大规模换土经过分层碾压；对于较差地质条件的建设场地实施桩基础，后再在用用场结构，施工上部的300mm到500mm厚的钢筋混凝土整体刚性平板基础，同时为了原料的通风冷却及雨季排水，又在整体平板钢筋混凝土基础上面做满300mm宽，500mm到600mm高的大量条形钢筋混凝土基础，之间填满标准颗粒的碎石，然后条形钢筋混凝土基础上用焊接压板安装通长的重轨，轨道上布满所有焊接于重轨的20mm到30mm厚钢板机加焊接的组合钢卷窝形式结构的原料钢卷卷座，在其上存放双层原料钢卷。所以形成原料钢卷存放区域的钢筋混凝土结构基础面积大、深度深，体积大、自身荷载大，施工难度大，施工时间长，投资高，尤其是采用桩基础设计方案的区域，其投资将更大，施工时间将更长，一般一个冷轧厂的原料库施工需要四五个月左右的时间完成。同时这种结构形式将来的维护检修需要工期也长，耗费资金也同样巨大。因为：一旦出现地基承受载荷不均造成的不均匀沉降，刚性的钢筋混凝土底板基础将不同程度的破坏，而造成重轨上钢卷座倾斜钢卷侧翻掉落的各种危险（因为这种结构的钢卷座都高置于基础顶面500mm—600mm，重心较高。），也有一定的安全事故隐患。而且破坏的不规则性造成影响面积也大。于是维修要从拆除刚性的钢筋混凝土底板开始，清理后填补平累集沉降的地基，经碾压达到设计承载力要求后，重新施工补齐破坏的刚性钢筋混凝土底板基础和大量条形钢筋混凝土基础，再重新加工处理焊接破损的重轨和轨道上钢卷窝形式结构的原料钢卷卷座，因此，维修的面积增大、施工难度也大、施工时间也长、当然这种维修投资也非常的具大。

2012年鞍钢在福建莆田投资建设的鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司的原料库放置场也同样面临了这些，但是新形式下鞍钢集团对鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司建设的要求是施工时间短，投资要省。当时的鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司建设地域地质条件很差，自然地面2—3米下便是8—10米的海底淤泥，所以继续延用原来的结构形式是不可能实现鞍钢集团的建设要求，于是启示于铁路基础结构的特性，设想了一种轨枕结构用于冷轧钢铁厂原料放置场的方案进行思考、研究，经反复论证可行性后进行组织了设计、实施。

轨枕结构的原料库放置场结构是利用轨枕基础的柔性特点，允许新建原料库放置场基础结构、地基存在弹性（在规定范围内）沉降，就是将自然地表的回填土清除，换成继配的碎石素土碾压到设计地耐力后，将每跨主厂房的各相邻行线间设为独立存放区，各区铺满标准的铁路路基碎石碾压作为缓冲地基，并在各区的碎石内设渗水点通过管道连成排水管网通向场外的排水系统。地基上象修铁路一样成组铺安铁路轨枕结构，间隔分段铺安，每段为一组，每组设计10—12个钢卷卷位，根据设计仓储能力场区内设多个区，每个区整齐铺安n组，在每段轨枕结构各卷位处按将要生产来料钢卷大小的几何尺寸焊接限位钢挡板，钢挡板用30mm厚，300mmX400mm的直角三角型钢板即可。这样轨枕结构的钢卷放置场结构。

轨枕结构形式钢卷放置场结构的特点是工程量大大减少、施工非常简单、施工时间短、投资也很省。高度低，相对安全。鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司的原料库当时的施工时间仅用40天就投入使用了。而且使用开始出现哪一组因承受荷载的不规则、不均造成了地基不均匀沉降，结构本身也会随着荷载的撤销变化而恢复，因为它的结构特点是柔性、弹性。多次重复堆载使用如果有累积沉降造成需要维护的界限，生产厂只须对有问题的一组轨枕结构用厂房吊车将其吊离原位置后，用原设计的碎石素土填补产生累集沉降大的地基，经碾压后达标准后，重新吊回该组轨枕钢卷放置场结构即可继续使用。所以这种轨枕结构的钢卷放置场将来的破坏维修量也会大大减少，而且维修施工也简单、维修施工时间也很短、成本也很低。以下是鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司的原料库放置场施工特点对比：

新旧方案特点比较：

注意的问题：

这种结构放置场要注意的问题：因为冷轧厂的原料库一般需要通风散热，所以厂房一般都为露天跨厂房，厂房结构上部柱顶没有横向拉结固定结构，因此结构容易因场地地基土受外界荷载变化的影响而造成主厂房结构柱基础水平位移，造成上部结构几何尺寸变化而影响吊车梁轨距变化带来吊车不能正常运行。这个问题的解决，只要在主厂房基础结构设计时，将各列每行柱基础刚性加固连接，控制结构柱基础水平位移，防止上部结构的几何尺寸变化，从而就解决了露天跨原料厂房因此造成的吊车梁轨距变化的问题。

结论：

鞍钢冷轧钢板（莆田）有限公司的原料库放置场已于2012年1月份完成施工，经过近三年多钢卷存放检验，存放效果良好，排水顺畅。因此，轨枕结构用于冷轧钢铁厂原料放置场值得在全国同类项目建设时推广应用，地质条件差的建设场地建设尤其应该采用。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，腾延京、黄熙龄

[2]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010，赵基达、徐有邻