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固定式塔式起重機(jī)基礎(chǔ)問題探討
時(shí)間:2022-03-05來源:起重機(jī)廠家瀏覽次數(shù):132
[摘要]文中介紹固定式塔式起重機(jī)基礎(chǔ)有關(guān)穩(wěn)定性等三個(gè)方面技術(shù)要求、常見問題,以及地耐力不足時(shí)基礎(chǔ)加固和驗(yàn)算方法。
[關(guān)鍵詞]塔式起重機(jī);基礎(chǔ);穩(wěn)定性;加固;驗(yàn)算
近年來由于高層建筑迅猛發(fā)展,施工中固定式塔式起重機(jī)使用量急劇增加,為了保證塔機(jī)的安全使用,下面談?wù)勎覀冊(cè)诠潭ㄊ剿C(jī)基礎(chǔ)的檢測(cè)中發(fā)?,F(xiàn)目前塔機(jī)基礎(chǔ)有很多不合理現(xiàn)象:一方面存在大量的浪費(fèi);另一方面存在不安全因素。希望設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)廠及使用單位能對(duì)塔機(jī)基礎(chǔ)引起足夠的重視,共同進(jìn)行探討。
l基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求
固定式塔機(jī)根據(jù)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式可分為:①現(xiàn)澆鋼筋砼整體基礎(chǔ);②由行走式塔機(jī)改裝而成的有底架、帶壓重的固定式基礎(chǔ)。目前大多數(shù)采用第一種形式。塔機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿足以下三方面要求。
1)塔機(jī)的穩(wěn)定性。塔機(jī)的穩(wěn)定性是指塔機(jī)在各種工況下能保持整機(jī)的穩(wěn)定而不致傾翻的特性,它是保證塔機(jī)安全使用的重要因素之一。它由穩(wěn)定性系數(shù)M穩(wěn)/M傾來表示,M穩(wěn)為塔機(jī)的自重、基礎(chǔ)重和平衡重所產(chǎn)生的保持塔機(jī)穩(wěn)定作用的力矩(Nm);M傾為起著傾翻塔機(jī)作用的外力產(chǎn)生的力矩(N叫。穩(wěn)定性系數(shù)隨著工況的變化而變化,穩(wěn)定性系數(shù)越大表示塔機(jī)的穩(wěn)定性越好。塔機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到各種不同工況下穩(wěn)定性的要求,在設(shè)計(jì)塔機(jī)基礎(chǔ)時(shí)其尺寸和質(zhì)量必須滿足穩(wěn)定性的要求。
2)基礎(chǔ)的強(qiáng)度要求。塔機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,即能夠承受各種工況下作用于基礎(chǔ)上的垂直力、水平力及傾覆力矩。設(shè)計(jì)塔機(jī)基礎(chǔ)時(shí)需要驗(yàn)算地腳螺栓和埋人基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋鐵件的強(qiáng)度及在檢基礎(chǔ)內(nèi)的錨固力等。
3)地基均勻沉降要求。塔機(jī)基礎(chǔ)在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中所受的荷載一直在不斷變化,如果地基沉降不均勻可致使塔機(jī)垂直度偏差增大,從而影響塔機(jī)的穩(wěn)定性,因此要求地基沉降均勻。
2基礎(chǔ)存在的問題
2.1生產(chǎn)廠的基礎(chǔ)施工圖存在的問題
1)塔機(jī)生產(chǎn)廠提供的塔機(jī)基礎(chǔ)施工圖不夠完善。其中四川建筑機(jī)械廠生產(chǎn)的塔機(jī)在各種地耐力條件及不同使用高度時(shí)提供有比較齊全完善的基礎(chǔ)施工圖,而其余塔機(jī)生產(chǎn)廠僅提供一種或兩種地耐力條件下的基礎(chǔ)施工圖,甚至有的廠連設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)必需的最基本參數(shù)(如作用在基礎(chǔ)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(jù)實(shí)際地耐力重新設(shè)計(jì)塔機(jī)基礎(chǔ)。
2)在相同地基承載力條件下的同一型號(hào)塔機(jī),各個(gè)生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)圖中基礎(chǔ)底面積及質(zhì)量相差很大。
3)大多數(shù)生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)圖要求地耐力為2x105Pa,而施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際一般達(dá)不到上述要求。
4)個(gè)別生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)圖在檢測(cè)時(shí)不能滿足塔機(jī)在各種工況下穩(wěn)定性的要求,存在有安全隱患。
5)錯(cuò)誤地以工作狀態(tài)時(shí)塔機(jī)基礎(chǔ)所受的荷載為計(jì)算荷載,設(shè)計(jì)出的基礎(chǔ)不能滿足非工作狀態(tài)時(shí)荷載作用下的強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求。因此需要規(guī)范塔機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。
2.2施工單位基礎(chǔ)制作方面問題
施工現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜多變,塔機(jī)的基礎(chǔ)施工受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,往往不能按生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)施工圖施工,需要作相應(yīng)變更。由于有的使用單位對(duì)塔機(jī)基礎(chǔ)功能及要求缺少全面理解,處理不當(dāng),出現(xiàn)以下問題。
1)基礎(chǔ)布置不合理。塔機(jī)基礎(chǔ)一側(cè)座在建筑物的地下室底板、頂板或基礎(chǔ)上,另一側(cè)座在加固的樁基或地基上,造成使用中沉降不均勻。
2)采用樁基加固的塔機(jī)基礎(chǔ)僅考慮豎向的抗壓能力而忽視抗傾覆能力,甚至有的將加固的單樁設(shè)置在基礎(chǔ)中心位置,有的樁基與基礎(chǔ)之間無錨固連接,或把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成龐大的高樁承臺(tái),既增加了施工難度又加大了成本。
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(wěn)定性的要求。
4)使用中有的塔機(jī)基礎(chǔ)上堆積大量的雜物或回填土,增加了基礎(chǔ)的負(fù)荷,也不便于對(duì)基礎(chǔ)的觀測(cè)。
5)埋在基礎(chǔ)內(nèi)的塔身基礎(chǔ)節(jié)或預(yù)埋鐵件錯(cuò)誤地放在墊層上,造成基礎(chǔ)與塔身脫離。
6)基礎(chǔ)上表面水平度偏差大,塔機(jī)安裝時(shí)又未用墊鐵調(diào)整,使安裝后垂直度偏差過大。
7)安裝位置選擇不當(dāng),塔機(jī)使用完畢后無法用正常拆塔方法進(jìn)行拆除。
8)未作排水設(shè)施。
3基礎(chǔ)地基加固處理方案
當(dāng)無法滿足塔機(jī)生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)圖中對(duì)地耐力的要求時(shí)需對(duì)地基進(jìn)行加固處理,常用的方法如下。
1)地基處理??刹扇『粚?shí)法、換土墊層法。排水固結(jié)法、振密擠密法、置換及拌人法等。不同的方法對(duì)土類、施工設(shè)備、技術(shù)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,但僅局限于地基軟弱層較薄的地區(qū)。
2)樁基加固。成本較高,但處理效果較好,適用于淺層土質(zhì)不能滿足塔機(jī)基礎(chǔ)對(duì)地基承載力的要求而又不適宜采用地基處理方法時(shí),特別適用于現(xiàn)場(chǎng)地下水位較高的情況。
3)合理利用建筑物的永久設(shè)施。在便于安裝。拆卸塔機(jī)的前提下,充分借助建筑物的基礎(chǔ)、底板、頂板等構(gòu)筑物,把塔機(jī)基礎(chǔ)與之有機(jī)結(jié)合起來。此種方案成本低,比較理想,但因?qū)?gòu)筑物增加了荷載,應(yīng)慎重采用需經(jīng)計(jì)算決定是否對(duì)其加固處理,并應(yīng)征得建筑物設(shè)計(jì)部門的許可。
4)加大塔機(jī)基礎(chǔ)底面積,不再對(duì)地基進(jìn)行加固處理。由于加大起重機(jī)基礎(chǔ)時(shí)受塔機(jī)安裝位置的限制,此方案僅適用于現(xiàn)場(chǎng)地耐力與基礎(chǔ)圖中所要求的地耐力值相差不大時(shí)的情況。加大塔機(jī)基礎(chǔ)時(shí)其內(nèi)部配筋需重新設(shè)計(jì)計(jì)算。
4基礎(chǔ)的驗(yàn)算
塔機(jī)基礎(chǔ)的驗(yàn)算包括強(qiáng)度驗(yàn)算及抗傾翻穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)直接采用生產(chǎn)廠提供的基礎(chǔ)圖施工時(shí)施工單位一般不再復(fù)驗(yàn)基礎(chǔ)的強(qiáng)度,僅需驗(yàn)算基礎(chǔ)的抗傾翻穩(wěn)定性;對(duì)重新設(shè)計(jì)的塔機(jī)基礎(chǔ)其強(qiáng)度、抗傾翻穩(wěn)定性需驗(yàn)算。
4.1穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)GB/T13752-92《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》按下列公式進(jìn)行抗傾翻穩(wěn)定性驗(yàn)算,參看圖1
式中:
e———偏心距,即地面反力的合力至基礎(chǔ)中心的距離(m);
L——地面反力的合力至基礎(chǔ)邊緣的距離,
L=(b/2)-e(m);
M——作用在基礎(chǔ)上的彎矩(Nm);
Fv、Fh——作用在基礎(chǔ)上的垂直、水平載荷(N);
Fg-------砼基礎(chǔ)的重力(N);
b、h——檢基礎(chǔ)底面寬度、高度(m);
PB——地面的計(jì)算壓應(yīng)力(Pa);
「PB」——地面許用壓應(yīng)力(Pa),一般取2×105-3×105Pa。
4.2強(qiáng)度驗(yàn)算
基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算可參照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行,這里不再詳述。采用樁基加固的基礎(chǔ)應(yīng)驗(yàn)算單樁的豎向和水平承載力,具體計(jì)算方法見JGJ94-94《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》。
當(dāng)采用4根樁對(duì)稱布置加固時(shí)其單樁豎向承載力驗(yàn)算可按下列公式進(jìn)行。
Nmax=(F+G)/4+(M/S)<1.2R
摩擦樁:R=qpAP+up∑qsiLi
端承樁:R=qpAp
式中:
Nmax——單杠最大豎向力設(shè)計(jì)值(N);
R——單樁豎向承載力(N);
F-----作用在基礎(chǔ)上的豎向力設(shè)計(jì)值(荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2)(N);
G-----砼基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值(荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2)(N);
M——作用在基礎(chǔ)上的彎矩設(shè)計(jì)值(荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4)(Nm);
S——對(duì)角線方向兩樁中心距(m);
qp——樁端土的承載力,以現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探報(bào)告為準(zhǔn)(Pa);
Ap一樁身的橫截面面積(m2);
up——樁身周邊長(zhǎng)度(m);
qsi——樁周土的摩擦力(Pa);
Li——按土層劃分的各段樁長(zhǎng)(m)。
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