因專利原因，非作者本人授權不得 擅自引用轉載，以及私自利用本文知識所得利益將承擔法律責任。

      某煉化公司因擴建，需要吊裝重量達2100噸煉化塔。XGC88000型4000噸履帶吊為全球最大履帶吊，吊車站需承擔吊車加煉化塔總重量達7900噸，（吊車自重5800噸）。吊車站位區域地質為淤泥，風險很大。吊裝界從未使用過固化土處理淤泥地質，有斷裂風險。

      創造性第一次利用淤泥固化法處理地基。本人作為相關技術人員進行了仿真分析，得到結果可行，專家評審通過。實踐證明淤泥固化法可以在吊裝施工行業應用。

      吊裝行業對地基有以下特點：

       1、不均勻沉降危害巨大而敏感，

       2、缺少規范性參考材料、理論、試驗研究；

       3、地基處理相對較淺，一般3米以下；

       4、吊車重心隨吊車回轉而變化，對地基強度要求高

---

                      

                                  淤泥固化法地基處理在大型設備吊裝工程中的安全性探究

 

摘要：主要針對沿海淤泥地質、湖泊沼澤等軟弱場地，屬于IV類建筑場地，從大件設備吊裝的安全性分析吊車吊裝站位區域的地基承載力。利用固化法處理軟弱地基。

關鍵詞：固化法、地基處理、吊車占位、有限元

1、原地質情況

     以某煉化項目POX裝置4000噸履帶吊車吊裝變換器吸收塔所站位原場地原為池塘、泥漿區、蘆葦區及高填土區，現已進行場地整平，并經過真空覆水聯合預壓處理，場區交通便利，地形較為平坦開闊，地貌類型屬于濱海淤積平原，

序號	裝置名稱	名稱	黏聚力Ck   （KPa）	內摩擦角φk   （°）	地基承載力特征值（KPa）
1	POX	素填土	18.1	12	65
2	淤泥質粉質粘土	13.7	10.7	68

2、吊裝工藝

變換器吸收塔裸重890噸，預計附塔管線以及勞動保護的重量為300噸，吊裝重量為1190噸，采用單主機抬吊遞送法的吊裝工藝進行吊裝，主起重機為XGC88000型4000噸級履帶式起重機，溜尾起重機為徐工QUY650型650噸級履帶式起重機。

3、XGC88000型4000噸履帶吊車吊裝站位處理承載力計算

吊裝變換氣吸收塔時，4000t吊車在單側履帶下鋪設雙層路基箱，路基箱鋪設方法如下：

下層：單側16塊路基箱，規格為7×2.5m、10.8t/塊；

上層：單側7塊路基箱，規格為8×2.8m、14.5t/塊。

相關計算如下：

吊裝時傳遞到墊層下底面的壓力P_Z+P_cz計算如下：

吊車自重（含548.6t路基箱）（t）	4374.6	接地面積（m）	560
設備自重（t）	1432	系數	1.2
累計重量（t）	5806.6	對地壓力（t/m2）	12.44271429
序號	名稱	符號	公式	數值	單位
1	極限承載力		db	410.5445	Kpa
2	安全系數			2
3	極限承載力許用值			205.2723	Kpa
4	基底下一倍寬度深度范圍內土的黏聚力			13.7	KPa
5	內摩擦角			10.7	°
6	基礎底面以下土的重度			18	KN/m3
7	基礎地面以上土的重度			18	KN/m3
8	承載力系數			8.665
9	承載力系數			2.638
10	承載力系數			1.374
11	墊層深度	d		2.5	m
12	基礎底面寬度	b		14	m
13	基礎底面長度			20	m

 

根據土的極限承載力公式（《工程地質手冊第五版》式4-5-6），原土的極限承載力值計算如下。

吊車自重（含548.6t路基箱）（t）	4374.6	接地面積（m）	560
設備自重（t）	1432	系數	1.2
累計重量（t）	5806.6	對地壓力（t/m2）	12.44271429
序號	名稱	符號	公式	數值	單位
1	墊層底面處附加壓力		90.68997	KPa
2	基礎底附加壓力			124.4271	KPa
3	基礎底面處土的自重			0	KPa
4	基礎寬度	b		14	m
5	基礎長度			21	m
6	墊層深度	z		2.5	m
7	墊層擴散角	φ		30	°
8	基礎地面土自重壓力	Pcz		45	KPa
9	土的容重	γ		18	KN/m3
10	軟弱下臥層頂面處所受壓力		Pz＋Pcz	135.69	KPa

其中承載力系數根據《工程地質手冊第五版》表4-5-2，經插值得出，具體如下表：

 

 

 

 

根據以上計算可知：

P_z＋P_cz=135.69KPa＜    =205.27KPa

故采用淤泥固化技術進行地基加固處理，當處理深度2.5m時滿足4000t吊車作業要求。

4、處理流程

本次施工基本方式為異位固化分層回填壓實，具體流程如下：

圖5-1施工工藝流程圖

5、本校核中采用ABAQUS建模。模型尺寸如下：

模型數據
	淤泥m	固化層m	上層路基箱m	下層路基箱m	履帶m	地管
長	50	30	19.6	20	19.5	40
寬	40	20	2.8	2.5	2	2.2（外徑）
高	10	2.5	0.3	0.3	0.1	0.0175（厚）

模型裝配圖

5.1網格劃分

.網格類型：C3D8R八節點四面體單元

                    對淤泥圓孔周圍切分細化為輻射型網格連續性過渡；

 

5.2材料屬性：（基于摩爾-庫倫彈塑性原理）

材料屬性
	淤泥m	換填層m	上層路基箱m	下層路基箱m	履帶m	地管
密度（kg/m^3)	1800	1900	7800	7800	7800	7800
彈性模量pa	1.00E+07	5.00E+07	2.1E+11	2.1E+11	2.1E+11	2.1E+11
泊松比	0.35	0.3	0.28	0.28	0.28	0.28
內摩擦角°	4.2	15
剪漲角°	0.1	0.1
粘聚力pa	24100	40000
屈服應力			4.00E+08	4.00E+08	4.00E+08	4.00E+08

5.3約束方式：

根據實際工況，僅對淤泥底部約束Y軸向位移。

5.4接觸方式：

面與面之間設置摩擦接觸

摩擦系數
鋼-鋼	鋼-固化土	固化土-淤泥	鋼-淤泥
0.12	0.3	0.5	0.31

5.5結果分析

1） 固化層應力分析結果

 

 

 

•                                                     整體應力云圖

 

                                                            整體應力云圖切面

                                                        固化層中軸線應力曲線圖

 

                                                         固化層應力云圖

                                                            整體位移云圖

                                                            固化層位移云圖

                                        固化層中軸線沉降曲線圖

2） 固化層下方淤泥應力分布情況

 

                                                 淤泥層位移云圖橫向切面（1）

   

                                            淤泥層位移云圖縱向切面（2）

                                      淤泥層應力云圖橫向切面（3）

 

                                                淤泥層應力云圖縱向切面（4）

3） 地管應力分析結果

最終結果按第四應力強度;地管最大應力小于90MPa，最大應力發生在地管中心處。

 

 

                                         應力云圖（1）

 

                                      應力曲線圖X截面（2）

 

                                                     應力曲線圖Y截面（3）

Q235屈服強度為235MPa，由上表可看出，最大應力為88Mpa，不會對地管造成破壞。

 

                                                     位移云圖

最大位移為0.03m在可許范圍內，位于地管中部附近。結構整體穩定性可靠。

應用實例：

     某煉化項目中，固化法在吊裝工程地基處理中得到了實驗和應用，在吊裝前期吊車站位區域固化土層層換填，圈圍保養14天。4000噸履帶吊車平穩順利吊裝2100噸設備。幾乎無沉降量，通過土壓力盒子檢測試驗值與仿真值基本吻合；地管也無失穩破壞；固化土無壓裂。

 

結論：

由以上計算可以看出，用固化法處理淤泥地質作為吊裝場地是完全滿足安全性要求。

并且在當下倡導環境保護，毛石價格越來越貴，而且限制開采，固化法處理地基相比之下更加經濟；固化法處理地基只是在原土層加入固化劑攪拌除水凝固，對周邊環境無污染，更加環保；固化法相對于打樁等更加方便。安全又經濟環保的新工藝處理地基方法值得推廣。

計算機狀況：inter（R） Corei7-9750H  cpu @2.6GHz  2.59Ghz      6核12線程   

計算時間：12小時（12線程）

計算任務：應力分析