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        尾氣回收裝置大型設(shè)備吊裝前的地基處理分析

        2023-08-12 03:28:50孟將將吳蓬勃
        石油化工建設(shè) 2023年4期
        關(guān)鍵詞:履帶吊履帶吊車

        孟將將 吳蓬勃

        中國化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司 遼寧盤錦 124000

        中國化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司第一分公司承接的內(nèi)蒙古潤陽悅達(dá)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(shè)備有氫氣吸附塔、解析塔、吸收塔等多臺超過100t 的設(shè)備。裝置主框架為鋼結(jié)構(gòu),高度25m,項目工期緊張,危險性較大,地質(zhì)差,在吊裝前需要做好充分的準(zhǔn)備工作,通過換填,并對地基承載力核算,以達(dá)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(jì)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(fēng)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(jié)構(gòu)

        (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(xì)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(zhì)膠結(jié),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(biāo)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(jié)果并結(jié)合室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)、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(biāo)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(zhì)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(chǔ)持力層。

        (2)細(xì)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(zhì)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(chǔ)持力層。

        1.6 換填墊層淺基礎(chǔ)方案

        對于天然地基淺基礎(chǔ)方案無法滿足設(shè)計要求的擬建物可采用換填墊層淺基 礎(chǔ)方案,建議整體挖除設(shè)計基底標(biāo)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(chǔ)持力層,經(jīng)這樣處理后,可提高基礎(chǔ)持力土層承載力,滿足擬建物對地基強(qiáng)度及變形的要求。但對于大型吊裝必須要進(jìn)行換填,之后方可施工作業(yè)。

        2 設(shè)備參數(shù)

        因為氫氣吸附塔為本裝置中重量的最大的設(shè)備,所以以此為例來介紹。其他設(shè)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(cè)進(jìn)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(qiáng)計算

        4.1 800t 履帶吊對地壓強(qiáng)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(jī)履帶下方鋪設(shè)14 塊路基板,轉(zhuǎn)場行走時履帶下方鋪設(shè)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(qiáng)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(jī)履帶下方鋪設(shè)6 塊路基板,轉(zhuǎn)場行走時履帶下方鋪設(shè)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(chǔ)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(yīng)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(yīng)于載荷效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(chǔ)底面處的平均壓力值,kPa;

        pC——基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值,kPa;

        Z——基礎(chǔ)底面下墊層的厚度,m;

        θ——墊層的壓力擴(kuò)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(chǔ)設(shè)計規(guī)范中表4.2.2 擴(kuò)散角θ=0,tanθ=0,履帶底部壓力值Pk=11.6t/ m2,基礎(chǔ)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(jié)論取130kN/ m2;

        ηb、ηd——分別表示基礎(chǔ)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(xì)砂,從《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)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(quán)平均重度,0t/ m3;

        b——基礎(chǔ)寬度。

        將各值代入式(5)計算faZ可得,基礎(chǔ)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(shù)規(guī)范要求,換填墊層的厚度應(yīng)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(shè)備運輸臨時道路換填采用砂夾石進(jìn)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(jìn)行壓實,分2 次每層250mm 回填毛石,并在每層石料上再鋪設(shè)級配砂石(或塘渣),使其填滿毛石的空隙,并用壓路機(jī)振動壓實,再回填下一層,毛石分層回填深度500mm,最后鋪設(shè)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(jié)語

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

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