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        大型設(shè)備吊裝淤泥性土質(zhì)場地地基處理新方法

        2022-01-17 09:52:38
        石油化工建設(shè) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:水穩(wěn)層整平精餾塔

        李 寧

        中石化重型起重運(yùn)輸工程有限公司青島分公司 北京 100029

        近年來,大型設(shè)備吊裝“一體化”管理模式在許多大型化工建設(shè)工程中得以廣泛應(yīng)用,但也延伸出很多問題。例如,淤泥性土質(zhì)具有含水量高、密實(shí)度低、流動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn),非常不適宜大型設(shè)備吊裝作業(yè),需要對(duì)其進(jìn)行處理,以保證大型設(shè)備吊裝工程能夠安全、順利的完成。因此,如何對(duì)淤泥性土質(zhì)進(jìn)行地基處理工作成為很多設(shè)計(jì)、建設(shè)與施工單位都十分關(guān)注的問題。以往采用打樁和制作吊裝專用承臺(tái)的方法進(jìn)行場地處理,該方法雖能滿足吊裝施工要求,但存在前期準(zhǔn)備工作量大,施工周期長,施工過程不確定性大,投入費(fèi)用高及場地不利于恢復(fù)等一系列問題。以江蘇斯?fàn)柊钍蓟嗦?lián)產(chǎn)項(xiàng)目為90 萬t/ a 甲醇制烯烴(MTO)裝置丙烯精餾塔Ⅰ的吊裝為例,提出了一種針對(duì)淤泥性土質(zhì)地基處理新方法,既保證了大型設(shè)備吊裝施工的安全性,又解決了上述問題。

        1 概述

        江蘇斯?fàn)柊钍蓟嗦?lián)產(chǎn)項(xiàng)目中90 萬t/ a MTO 裝置丙烯精餾塔Ⅰ凈重1235t,為該項(xiàng)目最重設(shè)備,使用XGC88000 型4000t 級(jí)履帶式起重機(jī)吊裝就位。設(shè)備規(guī)格尺寸為Φ7500×82750mm,材質(zhì)為Q345R,壁厚為56mm,吊裝重量為1425t。

        吊裝丙烯精餾塔I(11- T- 5003)時(shí),XGC88000 型4000t 履帶式起重機(jī)采用重型主臂工況:桿長為114m,2600t 級(jí)滑車,吊車總重4100t,設(shè)備本體重量為1235t,吊索具重量為190t,合計(jì)總重為5525t。起重機(jī)超起半徑37m,超起配重2100t,就位半徑34m,負(fù)荷率82.8%。

        路基箱擺放形式如圖1 所示。

        圖1 路基箱擺放形式

        單條履帶有效面積:2.2×19.155=42.141m2;單側(cè)履帶加鋪7 塊路基箱面積:7×7×2.8=137.2m2;路基箱單塊重量為14.5t,取動(dòng)載系數(shù)為1.2。

        吊車對(duì)路基箱的壓力:

        5525×1.2÷(42.141×2)=78.7t/ m

        吊車對(duì)地壓力:

        (5525+14.5×14)×1.2÷(137.2×2)=30.5t/ m2

        所以,要求處理后的地耐力最小應(yīng)達(dá)到30.5t/ m2。

        2 裝置地質(zhì)情況

        2.1 場地位置及地形、地貌

        擬建項(xiàng)目場地位于江蘇連云港徐圩新區(qū)石化功能區(qū),場地原微地貌單元以鹽田為主,地勢(shì)相對(duì)低平。原鹽田地面標(biāo)高大都在2.3m 左右,局部有輸鹵溝渠及取水集水坑,一般深、寬約1m。目前該裝置區(qū)場地已回填整平,整平標(biāo)高約3.2m 左右。場地屬海積平原地貌單元。

        2.2 場地地層結(jié)構(gòu)與特征

        根據(jù)本次勘察過程中鉆探揭露、取樣分析,以及靜力觸探等手段獲取信息的綜合對(duì)比分析,場地地層自上而下各層土體的依次特征簡述如下:

        (1)①- 1A 層素填土(山皮土):褐黃色、棕黃色,該層土以近期回填粘性土為主,混有少量碎石、角礫等。在場地上部分布,厚度為0.50~1.60m,平均0.97m;層底標(biāo)高1.61~2.92m,平均2.35m;層底埋深0.50~1.60m,平均0.97m。

        (2)①- 1B 層素填土(粘性土):褐黃色雜褐灰色,主要由可塑- 軟塑狀粘性土組成。場地遍布,厚度為0.70~1.90m,平均1.26m;層底標(biāo)高0.16~1.68m,平均1.09m;層底埋深1.60~3.10m,平均2.22m。

        (3)①- 2 層粘土:灰褐色、褐黃色,可塑,下部漸變軟塑,光滑。場地普遍分布,厚度為1.20~2.60m,平均1.87m;層底標(biāo)高- 1.36~- 0.03m,平均- 0.77m;層底埋深3.50~4.60m,平均4.09m。

        (4)②層淤泥:灰色、青灰色,流塑,具腥味,無光澤反應(yīng),局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)粘土,受地基處理影響局部相變?yōu)檐浰苄誀钫惩?。場地遍布,厚度?2.60~14.00m,平均13.13m;層底標(biāo)高- 14.22~- 13.54m,平均- 13.90m;層底埋深16.80 ~17.50m,平均17.22m。

        2.3 地基土的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

        (1)①- 1A 及①- 1B 層素填土強(qiáng)度較低,中、高壓縮性,不均勻,分布厚度有差異,屬軟弱土;

        (2)①- 2 層粘土高壓縮性,強(qiáng)度低,工程性質(zhì)差,屬軟弱土;

        (3)②層淤泥,強(qiáng)度低,性質(zhì)不均勻,層位較穩(wěn)定,高壓縮性,工程性質(zhì)差,屬軟弱土。

        根據(jù)工程地質(zhì)條件報(bào)告,90 萬t/ a MTO 裝置地基土的構(gòu)成與特征見表1。

        表1 90 萬t/ a MTO裝置地基土層的工程地質(zhì)特征一覽表

        3 實(shí)施方法及技術(shù)措施

        3.1 實(shí)施方法

        根據(jù)吊裝方案設(shè)計(jì)的吊車站車位置,辦理動(dòng)土作業(yè)許可證,按圖測(cè)量放線,將吊車站位區(qū)域下挖2500mm,使用20t 震動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)震動(dòng)壓實(shí)開挖基槽;再上鋪500mm 厚水穩(wěn)層,使用20t 震動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)震動(dòng)壓實(shí);再上鋪200mm 厚毛石層,每300mm 厚使用20t 震動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)縱橫震動(dòng)壓實(shí);最后上鋪100mm 厚石屑層,使用20t 震動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)縱橫震動(dòng)壓實(shí)。

        圖2 和圖3 分別為場地處理平面圖和立面圖。圖4為吊車站位地基處理區(qū)域圖。

        圖2 場地處理平面圖

        圖3 場地處理立面圖

        圖4 吊車站位地基處理區(qū)域圖

        3.2 技術(shù)措施要求

        (1)處理區(qū)域開挖、回填時(shí),技術(shù)人員和質(zhì)量人員全過程跟蹤,監(jiān)控處理過程中的面積、深度,以及材料質(zhì)量等,對(duì)局部軟弱區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)。

        (2)如果所挖地基內(nèi)有積水,要先在周圍開挖集水坑將水排干,或使用抽水機(jī)抽干后,再將底層淤泥整平、晾干,上鋪水穩(wěn)層。詳見圖5。

        圖5 基坑開挖

        (3)上鋪、整平水穩(wěn)層后,嚴(yán)格執(zhí)行水穩(wěn)層養(yǎng)護(hù)要求,定期灑水促進(jìn)水泥反應(yīng),至少養(yǎng)護(hù)7d,達(dá)到水穩(wěn)層反應(yīng)強(qiáng)度。

        (4)上鋪毛石,大顆粒毛石放下方,大面朝上,碎石及素填土鋪上方,整平后分層壓實(shí)。

        (5)鋪墊石屑,整平后場地水平度達(dá)到3‰。見圖6。

        圖6 毛石鋪設(shè)

        (6)處理后場地標(biāo)高與周邊場地設(shè)置高200mm緩坡,避免在雨水天氣時(shí)吊車場地積水。

        (7)吊裝設(shè)備時(shí),吊車站位要考慮對(duì)地壓力擴(kuò)散角,按30°考慮。本次處理深度2.6m,吊車離場地處理邊緣應(yīng)大于2.6×tan30°=1.5m。

        4 校核計(jì)算

        首先根據(jù)《GB50007- 2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,使用淺層平板載荷試驗(yàn)測(cè)量水穩(wěn)層承載力。利用履帶吊的10t 配重塊做地基沉降檢測(cè),選擇合適的位置將5 塊配重塊疊壓在一起,以鋼結(jié)構(gòu)立柱基礎(chǔ)上的一點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)(±0.000),均布找出配重塊上的4個(gè)位置,并做好標(biāo)志;將配重塊放置48h 后,每24h 測(cè)量4 個(gè)位置的沉降量,即可得出相關(guān)數(shù)據(jù)。若總沉降量不大于9.6cm(1.6m×0.06=0.096m),則證明處理后的地基滿足吊裝要求。

        10t 配重塊的面積:2.496×1.6=3.9936m2

        配重塊對(duì)地的壓力:5×10/ 3.9936=12.5t/ m2

        經(jīng)過實(shí)際24h 5 塊配重疊壓后檢測(cè),試驗(yàn)成功,水穩(wěn)層承載力可達(dá)12.5t/ m2。

        根據(jù)《GB50007- 2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,地基承載力特征值計(jì)算方程見式(1)。

        fa=fak+ηbγ(b- 3)+ηdγm(d- 0.5)(1)

        式中:fa——修正后的地基承載力特征值;

        fak——地基承載力特征值,本次取值12.5t/ m2=12.5×104N/ m2;

        ηb、ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù),按地基下土的類別查承載力修正系數(shù)表取值,分別取ηb=3,ηd=4;

        γ——基礎(chǔ)底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度,取水穩(wěn)層土重度γ=2.39×104N/ m2;

        b——基礎(chǔ)底面寬度,當(dāng)基寬小于3m 按3m取值,大于6m 按6m 取值,取b=6m;

        γm——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度,地下水以下取浮重度,取毛石重度γm=1.5×104N/ m2;

        d——基礎(chǔ)埋置深度,取d=2m。

        因此,得到:

        fa=12.5×104+3×2.39×104×(6- 3)+4.4×1.5×104×(2- 0.5)=43.91×104N/ m2=43.91t/ m2

        考慮1.1 的安全系數(shù)和1.2 的動(dòng)載系數(shù),實(shí)際吊車對(duì)地壓強(qiáng):30.5t/ m2×1.1 ×1.2=40.26t/ m2<43.91t/ m2,滿足要求。

        圖7 和圖8 分別為丙烯精餾塔Ⅰ起吊和就位圖。

        圖7 丙烯精餾塔Ⅰ起吊

        圖8 丙烯精餾塔Ⅰ就位

        5 結(jié)論

        目前石油化工工程建設(shè)日趨大型化,隨著生產(chǎn)工藝、制造工藝的不斷改進(jìn),千噸級(jí)以上的超大型設(shè)備日益增多,對(duì)吊裝行業(yè)提出了更大的挑戰(zhàn)。本方法的成功實(shí)踐,是對(duì)淤泥性地質(zhì)進(jìn)行大型設(shè)備吊裝地基處理的突破性嘗試。該方法符合規(guī)范要求,施工單位可以利用自有資源進(jìn)行現(xiàn)場施工,設(shè)計(jì)周期短,便于施工,投入成本低,具有很高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

        本次提出的針對(duì)淤泥性地質(zhì)進(jìn)行大型設(shè)備吊裝地基處理的新方法,為今后大型設(shè)備吊裝地基處理提出了一個(gè)新思路,可以根據(jù)不同地域的特點(diǎn),對(duì)軟弱下臥層的土質(zhì)進(jìn)行不同深度的置換,如使用三七灰土、混凝土或壓實(shí)素填土等。只需對(duì)置換后的實(shí)際地耐力檢測(cè),滿足要求即可。因此,本方法不僅適用于淤泥層,對(duì)其他地耐力不高的地質(zhì)也可采用,具有很高的推廣價(jià)值。

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