固定式塔式起重機基礎問題設計

[摘要]文中介紹固定式塔式起重機基礎有關穩定性等三個方麵技術要求、常見問題
，以及地耐力不足時基礎加固和驗算方法。
[關鍵詞］塔式起重機
；基礎
；穩定性
；加固；驗算

        近(jin)年(nian)來(lai)由(you)於(yu)高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)
，施(shi)工(gong)中(zhong)固(gu)定(ding)式(shi)塔(ta)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)使(shi)用(yong)量(liang)急(ji)劇(ju)增(zeng)加(jia)

，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)塔(ta)機(ji)的(de)安(an)全(quan)使(shi)用(yong)，下(xia)麵(mian)談(tan)談(tan)我(wo)們(men)在(zai)固(gu)定(ding)式(shi)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)的(de)檢(jian)測(ce)中(zhong)發(fa)。現(xian)目(mu)前(qian)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)有(you)很(hen)多(duo)不(bu)合(he)理(li)現(xian)象(xiang)：一方麵存在大量的浪費
；另一方麵存在不安全因素。希望設計單位
、生產廠及使用單位能對塔機基礎引起足夠的重視，共同進行探討。

基礎的設計要求
        固定式塔機根據基礎的結構形式可分為：①現澆鋼筋砼整體基礎；②由行走式塔機改裝而成的有底架、帶壓重的固定式基礎。目前大多數采用第一種形式。塔機的基礎設計必須滿足以下三方麵要求。
        1）tajidewendingxing。tajidewendingxingshizhitajizaigezhonggongkuangxianengbaochizhengjidewendingerbuzhiqingfandetexing，tashibaozhengtajianquanshiyongdezhongyaoyinsuzhiyi。tayouwendingxingxishuM 穩／M傾來表示，M穩為塔機的自重、基礎重和平衡重所產生的保持塔機穩定作用的力矩（ N m）
； M傾為起著傾翻塔機作用的外力產生的力矩（Njiao。wendingxingxishusuizhegongkuangdebianhuaerbianhua，wendingxingxishuyuedabiaoshitajidewendingxingyuehao。tajizaishejishiyikaolvdaogezhongbutonggongkuangxiawendingxingdeyaoqiu，zaishejitajijichushiqichicunhezhiliangbixumanzuwendingxingdeyaoqiu。
       2）基礎的強度要求。塔機基礎內部的結構應具有足夠的強度，即能夠承受各種工況下作用於基礎上的垂直力
、水平力及傾覆力矩。設計塔機基礎時需要驗算地腳螺栓和埋人基礎內預埋鐵件的強度及在檢基礎內的錨固力等。
      3）dijijunyunchenjiangyaoqiu。tajijichuzaichangshijiandeshiyongguochengzhongsuoshoudehezaiyizhizaibuduanbianhua，ruguodijichenjiangbujunyunkezhishitajichuizhidupianchazengda，congeryingxiangtajidewendingxing，yinciyaoqiudijichenjiangjunyun。

生產廠的基礎施工圖存在的問題
       1）塔(ta)機(ji)生(sheng)產(chan)廠(chang)提(ti)供(gong)的(de)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)圖(tu)不(bu)夠(gou)完(wan)善(shan)。其(qi)中(zhong)四(si)川(chuan)建(jian)築(zhu)機(ji)械(xie)廠(chang)生(sheng)產(chan)的(de)塔(ta)機(ji)在(zai)各(ge)種(zhong)地(di)耐(nai)力(li)條(tiao)件(jian)及(ji)不(bu)同(tong)使(shi)用(yong)高(gao)度(du)時(shi)提(ti)供(gong)有(you)比(bi)較(jiao)齊(qi)全(quan)完(wan)善(shan)的(de)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)圖(tu)，而(er)其(qi)餘(yu)塔(ta)機(ji)生(sheng)產(chan)廠(chang)僅(jin)提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)或(huo)兩(liang)種(zhong)地(di)耐(nai)力(li)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)圖(tu)，甚(shen)至(zhi)有(you)的(de)廠(chang)連(lian)設(she)計(ji)基(ji)礎(chu)時(shi)必(bi)需(xu)的(de)最(zui)基(ji)本(ben)參(can)數(shu)（如作用在基礎上的最大傾覆力矩
、水平和垂直荷載等）都未提供，因此施工單位無法根據實際地耐力重新設計塔機基礎。
       2）在相同地基承載力條件下的同一型號塔機
，各個生產廠提供的基礎圖中基礎底麵積及質量相差很大。
       3）大多數生產廠提供的基礎圖要求地耐力為2x 105Pa，而施工現場實際一般達不到上述要求。
       4）個別生產廠提供的基礎圖在檢測時不能滿足塔機在各種工況下穩定性的要求
，存在有安全隱患。
       5）cuowudiyigongzuozhuangtaishitajijichusuoshoudehezaiweijisuanhezai，shejichudejichubunengmanzufeigongzuozhuangtaishihezaizuoyongxiadeqiangdujiwendingxingdeyaoqiu。yincixuyaoguifantajijichudesheji。

施工單位基礎製作方麵問題
        施(shi)工(gong)現(xian)場(chang)條(tiao)件(jian)複(fu)雜(za)多(duo)變(bian)，塔(ta)機(ji)的(de)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)受(shou)現(xian)場(chang)條(tiao)件(jian)限(xian)製(zhi)，往(wang)往(wang)不(bu)能(neng)按(an)生(sheng)產(chan)廠(chang)提(ti)供(gong)的(de)基(ji)礎(chu)施(shi)工(gong)圖(tu)施(shi)工(gong)，需(xu)要(yao)作(zuo)相(xiang)應(ying)變(bian)更(geng)。由(you)於(yu)有(you)的(de)使(shi)用(yong)單(dan)位(wei)對(dui)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)功(gong)能(neng)及(ji)要(yao)求(qiu)缺(que)少(shao)全(quan)麵(mian)理(li)解(jie)
，處(chu)理(li)不(bu)當(dang)
，出(chu)現(xian)以(yi)下(xia)問(wen)題(ti)。
       1）基礎布置不合理。塔機基礎一側座在建築物的地下室底板、頂板或基礎上，另一側座在加固的樁基或地基上
，造成使用中沉降不均勻。
       2）caiyongzhuangjijiagudetajijichujinkaolvshuxiangdekangyanenglierhushikangqingfunengli
，shenzhiyoudejiangjiagudedanzhuangshezhizaijichuzhongxinweizhi，youdezhuangjiyujichuzhijianwumaogulianjie，huobajichushejichengpangdadegaozhuangchengtai，jizengjialeshigongnanduyoujiadalechengben。
      3）壓重不符合要求
，過大則增加了地基的承受載荷，過小則不能滿足抗傾翻穩定性的要求。
      4）使用中有的塔機基礎上堆積大量的雜物或回填土，增加了基礎的負荷，也不便於對基礎的觀測。
      5）埋在基礎內的塔身基礎節或預埋鐵件錯誤地放在墊層上，造成基礎與塔身脫離。
      6）基礎上表麵水平度偏差大，塔機安裝時又未用墊鐵調整，使安裝後垂直度偏差過大。
      7）安裝位置選擇不當，塔機使用完畢後無法用正常拆塔方法進行拆除。
      8）未作排水設施。

基礎地基加固處理方案
        當無法滿足塔機生產廠提供的基礎圖中對地耐力的要求時需對地基進行加固處理
，常用的方法如下。
       1）地基處理。可采取夯實法
、換土墊層法。排水固結法、振密擠密法
、置換及拌人法等。不同的方法對土類、施工設備、技術有不同的要求，成本不一。最常用的是換土墊層法，其成本較低，但僅局限於地基軟弱層較薄的地區。
       2）樁zhuang基ji加jia固gu。成cheng本ben較jiao高gao，但dan處chu理li效xiao果guo較jiao好hao
，適shi用yong於yu淺qian層ceng土tu質zhi不bu能neng滿man足zu塔ta機ji基ji礎chu對dui地di基ji承cheng載zai力li的de要yao求qiu而er又you不bu適shi宜yi采cai用yong地di基ji處chu理li方fang法fa時shi，特te別bie適shi用yong於yu現xian場chang地di下xia水shui位wei較jiao高gao的de情qing況kuang。
       3）合理利用建築物的永久設施。在便於安裝。拆卸塔機的前提下，充分借助建築物的基礎、底板

、頂ding板ban等deng構gou築zhu物wu

，把ba塔ta機ji基ji礎chu與yu之zhi有you機ji結jie合he起qi來lai。此ci種zhong方fang案an成cheng本ben低di，比bi較jiao理li想xiang，但dan因yin對dui構gou築zhu物wu增zeng加jia了le荷he載zai，應ying慎shen重zhong采cai用yong需xu經jing計ji算suan決jue定ding是shi否fou對dui其qi加jia固gu處chu理li，並bing應ying征zheng得de建jian築zhu物wu設she計ji部bu門men的de許xu可ke。
       4）加(jia)大(da)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)底(di)麵(mian)積(ji)，不(bu)再(zai)對(dui)地(di)基(ji)進(jin)行(xing)加(jia)固(gu)處(chu)理(li)。由(you)於(yu)加(jia)大(da)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)時(shi)受(shou)塔(ta)機(ji)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)的(de)限(xian)製(zhi)
，此(ci)方(fang)案(an)僅(jin)適(shi)用(yong)於(yu)現(xian)場(chang)地(di)耐(nai)力(li)與(yu)基(ji)礎(chu)圖(tu)中(zhong)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)地(di)耐(nai)力(li)值(zhi)相(xiang)差(cha)不(bu)大(da)時(shi)的(de)情(qing)況(kuang)。加(jia)大(da)塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)時(shi)其(qi)內(nei)部(bu)配(pei)筋(jin)需(xu)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)計(ji)算(suan)。

基礎的驗算
        塔(ta)機(ji)基(ji)礎(chu)的(de)驗(yan)算(suan)包(bao)括(kuo)強(qiang)度(du)驗(yan)算(suan)及(ji)抗(kang)傾(qing)翻(fan)穩(wen)定(ding)性(xing)驗(yan)算(suan)。當(dang)直(zhi)接(jie)采(cai)用(yong)生(sheng)產(chan)廠(chang)提(ti)供(gong)的(de)基(ji)礎(chu)圖(tu)施(shi)工(gong)時(shi)施(shi)工(gong)單(dan)位(wei)一(yi)般(ban)不(bu)再(zai)複(fu)驗(yan)基(ji)礎(chu)的(de)強(qiang)度(du)，僅(jin)需(xu)驗(yan)算(suan)基(ji)礎(chu)的(de)抗(kang)傾(qing)翻(fan)穩(wen)定(ding)性(xing)；對重新設計的塔機基礎其強度
、抗傾翻穩定性需驗算。

穩定性驗算
        根據 GB／T13752－92《塔式起重機設計規範》按下列公式進行抗傾翻穩定性驗算

，參看圖1

式中：
e———偏心距，即地麵反力的合力至基礎中心的距離（m）；
L——地麵反力的合力至基礎邊緣的距離

，
L＝（ b／2）－ e（m）；
M——作用在基礎上的彎矩（Nm);
Fv
、Fh——作用在基礎上的垂直、水平載荷（N）；
Fg-------砼基礎的重力（N）；
b、 h——檢基礎底麵寬度、高度（m）；
PB——地麵的計算壓應力（Pa）；
「PB」——地麵許用壓應力（Pa），一般取2 ×105－ 3 ×105Pa。

 強度驗算
       基礎強度驗算可參照建築結構設計手冊進行，這裏不再詳述。采用樁基加固的基礎應驗算單樁的豎向和水平承載力，具體計算方法見J GJ94－94《建築樁基技術規範》。
當采用4根樁對稱布置加固時其單樁豎向承載力驗算可按下列公式進行。
Nmax＝（F＋ G）/4＋（M/S）＜1.2 R
摩擦樁：R=qpAP＋up∑qsiLi
端承樁：R＝qpAp
式中：
Nmax ——單杠最大豎向力設計值（ N）；
R——單樁豎向承載力（N）；
F-----作用在基礎上的豎向力設計值（荷載分項係數1.2）（N）；
G-----砼基礎自重設計值（荷載分項係數取1.2）（N）；
M——作用在基礎上的彎矩設計值（荷載分項係數取1.4）（Nm）；
S——對角線方向兩樁中心距（m）
；
qp——樁端土的承載力，以現場地質勘探報告為準（Pa）
；
Ap一樁身的橫截麵麵積（m2);
up——樁身周邊長度（m）；
qsi——樁周土的摩擦力（Pa)；
Li——按土層劃分的各段樁長（m）。