孟將將 吳蓬勃

中國化學工程第九建設有限公司 遼寧盤錦 124000

中國化學工程第九建設有限公司第一分公司承接的內(nèi)蒙古潤陽悅達新能源科技有限公司光伏裝備制造全產(chǎn)業(yè)鏈科技示范項目一期年產(chǎn)8 萬t 高純多晶硅項目，尾氣回收裝置為本項目的主要單體，此裝置中的設備有氫氣吸附塔、解析塔、吸收塔等多臺超過100t 的設備。裝置主框架為鋼結構，高度25m，項目工期緊張，危險性較大，地質差，在吊裝前需要做好充分的準備工作，通過換填，并對地基承載力核算，以達到吊裝要求。

1 地勘報告

1.1 場區(qū)位置及地形地貌

工作區(qū)位于鄂托克前旗上海廟經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。擬建廠址原始地貌屬于剝蝕低緩的沙漠- 半沙漠丘陵微地貌單元，以第三系泥巖為基座，上覆第四系風積物。地形呈波狀起伏，地面高差在10.20m 左右。地表植被多為枯草植物。

1.2 場地底層結構

（1）粉砂（Q4eol）：黃褐色，干，松散- 稍密- 中密狀態(tài)，級配不良，分選性差，主要礦物成分為石英、長石。該層整個場區(qū)均有分布。

（2）細砂（Q4al）：黃褐色，稍濕- 濕- 飽和，稍密- 中密- 密實狀態(tài)，級配不良，分選性一般，礦物成分以石英、云母為主，含鈣質膠結，局部夾粉土薄層（厚度小于50cm，未單獨分層）。

1.3 場地地層參數(shù)

場地底層厚度、埋深及層頂標高統(tǒng)計如表1 所示。

表1 場地地層參數(shù)

1.4 薦地基承載力特征值及修正系數(shù)

根據(jù)統(tǒng)計結果并結合室內(nèi)物理力學指標、地區(qū)經(jīng)驗等，確定地基承載力值如表2 所示。

表2 各層地基土承載力特征值標推薦表

1.5 天然地基土評價

（1）粉砂層：層位連續(xù)，厚度較小，土質均勻性一般，穩(wěn)定性一般，工程性 能一般，可作為建筑物基礎持力層。

（2）細砂層：層位連續(xù)，厚度差異較小，自然地面下3.0m 范圍內(nèi)稍密- 中密- 密實，自然地面下3.0m 以下中密- 密實，土質均勻性較好，穩(wěn)定性較好，工程性能較好，縱向隨深度增加密實度宜隨之增加，是良好的建筑物基礎持力層。

1.6 換填墊層淺基礎方案

對于天然地基淺基礎方案無法滿足設計要求的擬建物可采用換填墊層淺基 礎方案，建議整體挖除設計基底標高以上所有土層后，再整體下挖一定深度后 回填級配良好砂石料做墊層，以人工墊層為基礎持力層，經(jīng)這樣處理后，可提高基礎持力土層承載力，滿足擬建物對地基強度及變形的要求。但對于大型吊裝必須要進行換填，之后方可施工作業(yè)。

2 設備參數(shù)

因為氫氣吸附塔為本裝置中重量的最大的設備，所以以此為例來介紹。其他設備不再一一列舉。氫氣吸附塔共9 臺，規(guī)格型號為φ3300mm×19541mm×32mm，單臺重187.065t，高度為19.541m。

3 吊車站位及選型

尾氣回收(02806B)區(qū)圖中裝置南北布置，南北1—17軸，東西C—F 軸，長125m、寬25m。根據(jù)現(xiàn)場情況，主吊車在裝置區(qū)域西側進行站位。吊車站位示意圖如圖1 所示。

圖1 吊車站位示意圖

通過吊裝載荷、額定起重量、最大幅度、最大起升高度等對吊車選型為800t 履帶吊作為主吊，300t 履帶吊作為溜尾副吊，選型過程不再論述。

4 吊車對地壓強計算

4.1 800t 履帶吊對地壓強計算

吊車的最大吊裝重量為278t，超起配重選300t。吊裝時起重機履帶下方鋪設14 塊路基板，轉場行走時履帶下方鋪設8 塊路基板，800t 履帶吊自重（本次使用工況含路基板84t）約784t。

吊裝總對地壓（Pk）計算見式（1）。

式中：Pk——外載壓力；

ml——吊車自重，700t，取路基板84t；

m2——超起配重，取300t；

m3——吊裝重量，取268t；

P——綜合系數(shù)，取1.2；

B——走道板寬度，取2m；

L——走道板長度，取6m；

N——路基板數(shù)量，取吊裝14 塊。

代入數(shù)據(jù)，得：Pk=9.65t/ m2。

因此，800t 履帶吊吊裝作業(yè)區(qū)域地基處理承載力特種值需≥11.6t/ m2滿足要求。

4.2 300t 履帶吊對地壓強計算

300t 履帶吊的最大吊裝重量為275t，超起配重120t，吊裝時起重機履帶下方鋪設6 塊路基板，轉場行走時履帶下方鋪設8 塊路基板，300t 履帶吊自重（本次使用工況含路基板84t）約為326t。

其吊裝總對地壓的計算同式（1），但各參數(shù)數(shù)值有所不同。

其中，ml為吊車自重，242t，取路基板84t；m2為超起配重，取120t；m3為吊裝重量，取94t；P 為綜合系數(shù)，取1.2；B 為走道板寬度，取2m；L 為走道板長度，取6m；N為路基板數(shù)量，取吊裝6 塊。

代入數(shù)據(jù)，得：Pk=9t/ m2。

所以，300t 履帶吊吊裝作業(yè)區(qū)域地基處理承載力特種值需≥10.8t/ m2滿足要求。

5 換填墊層淺基礎方案

吊裝區(qū)域需要對其換填處理。以主吊車800t 履帶吊為例地耐力核算：

吊車帶載重量1352×1.2=1622.4t，路基板單條履帶按7 塊計算，規(guī)格6m×2m×0.2m。采用毛石換填法處理，暫定換填深度0.5m，換填材料采用毛石和部分塘渣分層碾壓處理完成，換填材料重度γ1=22kN/ m3。

5.1 墊層厚度

墊層厚度（z）應根據(jù)需要置換軟弱土的深度或下臥圖層的承載力來確定，并符合公式（2）要求。

式中：Pz——相應于載荷效應標準組合時，墊層底面處的附件壓力值，kPa；

Pcz——墊層底面處，土的自重壓力值，kPa；

faz——墊層底面處，經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值，kPa。

5.2 墊層地面處的附加壓力

墊層地面處的附加壓力值按以條形基礎公式計算，見式（3）。

式中：b——吊車履帶、支腿或支墊路基板的寬度，m；

l——吊車履帶、支腿或支墊路基板的長度，m；

pk——基礎底面處的平均壓力值，kPa；

pC——基礎底面處土的自重壓力值，kPa；

Z——基礎底面下墊層的厚度，m；

θ——墊層的壓力擴散角，（°）。

路基板采用橫鋪，單履帶下路基板寬6m，長14m（7×2），z/ b=0.5/ 6=0.083。根據(jù)建筑地基基礎設計規(guī)范中表4.2.2 擴散角θ=0，tanθ=0，履帶底部壓力值Pk=11.6t/ m2，基礎底面處土的自重壓力值取PC=0t/ m2。

將以上各值代入式（4）,計算得Pz=11.6t/ m2。

5.3 墊層底面上部換填料的自重壓力

墊層底面上部換填料的自重壓力( Pcz) 計算見式（4）。

5.4 墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值

墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值計算見式（5）。

式中：fak——地基承載力特征值，粉砂地基承載力特征平均值根據(jù)地勘報告結論取130kN/ m2；

ηb、ηd——分別表示基礎寬度和深度的地基承載力修正系數(shù)，按基底（這里指墊層底）下土的類別），根據(jù)地勘報告換填層地下層為粉砂和細砂，從《建筑地基基礎設計規(guī)范》中取值，ηb取值為2.0，ηd取值為3.0。

γ——墊層土的重度，2.24t/ m3；

γm——墊層底面以上土的加權平均重度，0t/ m3；

b——基礎寬度。

將各值代入式（5）計算faZ可得，基礎底面寬度小于3m，因此按3m 計算。

faZ=130/ 9.8+2×2.24（6- 3）+3×0(0.6- 0.5)=26.7t/ m2

則PZ+Pcz=11.6+1.12=12.72t＜26.7t/ m2。

因此，換填墊層厚度滿足受力要求。

同樣，300t 吊車均滿足受力要求。

6 地基處理方法

根據(jù)建筑地基處理技術規(guī)范要求，換填墊層的厚度應根據(jù)置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。其換填方法如下：

（1）設備運輸臨時道路換填采用砂夾石進行路基換填，開挖500mm，采用級配良好的砂夾石分層碾壓夯實與周圍路面持平。

（2）800t 履帶吊吊裝區(qū)域開挖換填深度500mm 后對地基進行壓實，分2 次每層250mm 回填毛石，并在每層石料上再鋪設級配砂石（或塘渣），使其填滿毛石的空隙，并用壓路機振動壓實，再回填下一層，毛石分層回填深度500mm，最后鋪設一層100mm 的石粉和碎石混合料（3∶7）找平地面，傾斜度不大于1°，使其高度與周圍地、路面持平。800t 履帶吊地基處理參數(shù)：125m×16m×0.5m。

地基處理如圖2 所示。對施工的換填區(qū)域如圖3 所示。

圖2 地基處理示意圖

圖3 換填區(qū)域示意圖

7 結語

采用換填墊層法進行地基處理方法簡單，通過此法能夠實現(xiàn)地基承載力的要求，以技術理論為保障，采取經(jīng)濟可行的方式，為下一步的吊裝工作做好充分的準備，實現(xiàn)安全作業(yè)。