抚顺石化工程建设有限公司 辽宁抚顺 113000
摘要：随着大型机械吊装的崛起，在石油化工行业建设及大型检修中，大型机械吊装在潜移默化地承担着重要使命，设备吊装时吊车对地面的承载压力较大，可能对吊装区域内已施工完毕的地下隐蔽物带来一定程度的破坏，且将极大的危害吊装安全，为避免吊装过程中吊车站立位置地基承载力不均匀及地下不明暗沟造成吊车倾覆造成安全事故及站立位置地面下沉，需要在大吊车行走及吊装区域内进行真实有效面积换填，达到安全性可靠、一次吊装成功。
关健词：地面、地基、换填
一、履带吊车吊装场地的选择
1）吊装场地的选择
1.1）吊装场地
本工程位于中国石油某石化公司催化装置内，为第一再生器更换旋风安装工程，根据再生器设备吊装工况，优先采用利渤海尔LR1750T履带吊车方可满足此设备安装要求。根据现场踏勘，吊车拟安装于反再前与装置中间空地位置，具体站立位置如图所示：LR1750T履带式起重机根据吊装工况配备压铁+自重+再生器设备等合计重量为1525t，设备吊装时吊车对地面的压力较大，履带吊车行走区域内地下有一条循环水管线，管径DN500mm，离地表深度大约600mm，可能对吊装区域内已施工完毕的地下隐蔽物带来一定程度的破坏，且将极大的危害吊装安全。因此地基处理的设计及施工要求较高，如若站位地基加固处理不善，直接关系到吊装安全，导致履带吊受力不均匀，导致重大工程事故发生。
装置内拟站立吊车区域为装置通道，修建时间不详，地表为混凝土铺砌面层，地表面可见的设施有消防炮、污水井及电缆井等，不可见已知地表下方消防线、排污管线通过。装置内混凝土铺砌面层、地下不可见未探明管线及其它地下设施将影响吊装安全。为避免吊装过程中吊车站立位置地基承载力不均匀及地下不明暗沟造成吊车倾覆造成安全事故及站立位置地面下沉，破坏地下在用管线及电线电缆特进行此吊车站位地基加固处理施工处理。
1.2）吊装场地的处理
LR1750T履带吊车的行走路线为施工现场由南侧通道进入并向北侧扩展，行走道路宽23米，长140米。遵循节能降耗的原则，本次换填采用造价低，施工周期短的换填加固方式进行。以处理区域周边路面标高为准，暂定开挖1.2m深基坑，（根据施工现场地质情况，所挖深度未达到所需地质标准，需继续向下深挖）。取走软土层，探明地下不明障碍物，碾压夯实基坑底部，分层压实换填后，上铺50mm厚钢板方式进行。考虑到吊车的回转需要，在吊装时间段内，应确保吊装行走路线范围内无设备、管线和其它杂物。
1.3）地面核算
根据750t履带吊车自重和吊装重量，现场实际情况等，大面积开挖前使用混凝土切缝将设备拟开挖区域与保留区域切割区分，本次地基开挖处理区域为长*宽=30*20=600平，吊车行走及站位道路在现有的路面基础上向下开挖，开挖深度暂定为1.2m，开挖至暂定深度层面后如局部软弱或有沟、孔、洞等不符合吊车站位持力层要求需继续下挖，挖至土质分部均匀，持力层层面无沟、孔、洞等不良地质情况。用页岩回填、夯实，每两层页岩夯实一次，场地表面找平后水平度不大于3°。地面上用钢板进行铺设，规格为长*宽10m×2m，厚度δ=50mm铺垫，大约23张，共计460平（业主只能提供最大限度），主要铺设在履带吊行走区域，钢板与履带板长度方向相垂直，单条履带板规格为长*宽*高=11900*2000*2130 mm，（与地面实际接触为长为10600mm），两条履带板与地面实际接触跨度距离为长*宽=11900*10800mm，共计128.52平，这样每个750T履带板下可放置6.426块钢板。
1.4）地下不明情况
为保证吊装安全，特别对吊车占位地面进行了“换填”，当挖开地面后，前所未有的困难摆在了面前，因地下多年未换填和不明确地面以下设施、设备不确定，开挖后，发现有排水暗渠，长度贯穿反再前整条检修通道，宽度为3米，深度为4米，这也是在大型吊装所忌讳和急需处理的，局部受力不均，对吊车产生可怕和不可预测的颠覆。需做技术性防护，为保证地下水流畅通和换填区域履带吊行走安全，保证地下水流通畅流畅，技术人员专程调配运输长9米直径450毫米的钢管30根、共计6层，在管线上表面用沙袋码跺，用沙袋打包封口层叠，横竖交替码放，压路机纵横碾压、振动，每码一层，用压路机碾压，夯实，保证填满沙袋间隙，在第六层沙袋表面夯实后，铺设防护钢板16张，厚度δ=50mm，延长度方向，在钢板上方采用页岩青石，缝隙用细石沙填缝，既保护了地下水管线，又实现了大型吊车的安全行走。
二、 地基承载力计算
一再旋风吊装为核算标准，该设备吊装时将会出现750T履带吊车吊装作业时的最大地基承载重量：吊车自重1161吨，见下表。（其中固定配重342.5吨，BW超起悬浮配重400吨，吊装索具估重7.5吨，等），履带吊底部垫板（钢板）180.55吨，吊装物183吨，总重量为1524.55吨，约为1525吨。
2.1）已知条件：单根履带板面积=10600*2000=21.2平方米，共计42.4平方米，单根履带板吊车荷载为35.3966t/㎡，采用碎石铺砌，上铺钢板，钢板厚度为50mm，吊车履带板为10.6m×2m，两履带中心距离8.8m。
2.2）根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012，吊装再生器设备LR1750T履带式起重机站位处地基承载力验算如下：
① LR1750T起重机履带宽度 a=2m，长度为 b=11.9m（实际受力长度10.6m），起重机重1161t、钢板180.55T，吊物重量183T，合计吊装总重1525t，吊装时履带下铺设走道板以均匀分散起重机对地面的压力（走道板排列图见吊车站位位置图），吊装时单组履带与走道板地面的实际接触面积为 S=10.8*10.6=114.48m2；因本起重机的履带在吊装时扩展为10.6×2m 的宽模式进行吊装，且吊装时使用超级提升系统，故吊装时的不均衡影响非常小，可按全履带均匀受力考虑，即不均衡系数取1；考虑动载因素影响，吊装时取1.1的系数。
故LR1750T起重机对地表面产生的平均压强为：
P1=1.1*（1161+181+183）/2*2*10.6≈39.56t/m2。
LR1750T起重机对顶部钢板表面产生的平均压强为：
Pz=1.1*（1161+181+183）/10.8*10.6≈14.65t/m2
② 经过处理后，垫层的总厚度为 z=1.2 m，取压力扩散角θ=30°，则毛石垫层与原土层交接处的地基附加应力为：
Pz=39.56×14.65/（6+2×1.2×tg30°）+（12+2×1.2×tg30°）=15.07t/m2
③ 砂石垫层底面自重对底层的压力为：
Pcz =1.7×1.5=2.5（t/m2）（毛石重度按 1.7t/m3 取值）
④ 单块走道板自重4.71t，每组履带下走道板（5块）对底层的压力为：
P3 =5×4.71/（6+2×1.5×tg30°）+（7+2×1.5×tg30°）=1.1t/m2
所以，P=Pz+Pcz+P3=9+2.5+1.1=12.6t/m2
即换填层与原土层交接处的地基承载力达到15kN/m2，就能满足 LR1750T履带式吊车的站位要求。
开挖至基底后，压路机碾压基底，地基承载力必须达到15kN/m2后方可通知监理、建设单位及吊装单位等组织验槽，合格后各方签字认可后进行下一步施工。开挖时不能有扰动，如有扰动必须清除，防止不均匀沉降产生，致使吊车倾覆。也可采用人工清除基底的方法，但不能以增加开挖深度的方法而不清槽或者认为扰动也无所谓。由于吊车在吊装过程中履带板对地面的压力并不是平均分部的，通常重物一侧产生压力要大一些，因此在核算过程中假设吊车为侧位，吊装时靠近重物侧的履带承受全部重量，而远端的履带板承重趋向于零，此时为吊车履带受力的极限状态（实际上就是吊车倾覆的临近状态，在吊装参数选择合理和按吊车正常操作时是不可能出现的），如果在这种状态下地面耐力仍然足够，则该地面可以完全满足吊装作业需要。
参考文献：
《工程建设安装工程起重施工规范》 HG20201-2000
《大型设备吊装工程施工工艺标准》 SH3515-2003
LR1750T履带式起重机性能表