岳麒

（云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團(tuán)）有限公司 云南昆明 650217）

單樁承臺(tái)在塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

岳麒

（云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團(tuán)）有限公司 云南昆明 650217）

塔吊是現(xiàn)代工民建工地上最常用的一種起重設(shè)備，因其具有起升高度和工作幅度的性能優(yōu)勢(shì)，在高層建筑施工中得到廣泛使用，但塔吊的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工中仍存在一些問題，如果這些問題得不到解決將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，本文以某廠房車間塔吊基礎(chǔ)施工實(shí)例為例，闡述了單樁承臺(tái)塔式起重機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算，為單樁承臺(tái)塔式起重機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

塔吊基礎(chǔ)；樁；承載力

引言

塔吊是現(xiàn)代工民建工地上一種必不可少起重設(shè)備，因其具有起升高度和工作幅度的性能優(yōu)勢(shì)，在高層建筑施工中得到廣泛使用。而高層塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)管理要求非常高，稍有不慎，非常容易造成嚴(yán)重施工事故。近年來，塔吊事故頻發(fā)，成為建筑施工中事故多發(fā)點(diǎn)及事故源，塔吊事故原因是多方面的，其中一個(gè)主要原因是塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在問題，塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是個(gè)交叉的學(xué)科，貫穿了機(jī)械設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)兩大學(xué)科。塔吊是施工機(jī)械，設(shè)計(jì)理論主要源于機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論，其內(nèi)力數(shù)據(jù)是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論計(jì)算得出的，而塔吊的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)則是一般構(gòu)筑物，適用于一般建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，這給塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)帶來不確定性。

塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要從施工現(xiàn)場的實(shí)際出發(fā)，結(jié)合工程特點(diǎn)，具體問題具體分析，一般來講地質(zhì)條件能夠滿足塔吊基礎(chǔ)承載力的要求應(yīng)優(yōu)先考慮淺基礎(chǔ)；地質(zhì)條件滿足不了塔吊基礎(chǔ)承載力要求的，則只能選擇深基礎(chǔ)，而樁基礎(chǔ)以其施工快，成本低受到青睞，但樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)同樣應(yīng)以降低成本為原則，下面以某廠房車間的塔吊樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為例對(duì)塔吊樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 基本資料

以某廠房車間項(xiàng)目中QTZ-63（5013）型塔吊為例，塔吊基礎(chǔ)為一根直徑d=1500mm人工挖孔樁，樁入土深度h=10m，樁頂約束情況為與承臺(tái)固接，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，Ec=30000N/mm2，樁身縱筋φ16@250共18 根，As=3617.28mm2，螺旋箍筋 φ8@200，加強(qiáng)筋 φ14@2000；凈保護(hù)層厚度C=50mm，鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值aE=6.667。

2 該廠房車間項(xiàng)目塔吊樁身穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 樁身配筋率

2.2 樁身換算截面受拉邊緣的表面模量

樁身換算截面慣性矩：

Io=ωo×d/2=0.253m4

對(duì)于鋼筋混凝土樁，樁身抗彎強(qiáng)度：

EI=0.85EcIo=6458.51MN·m2

2.3 樁的水平變形系數(shù)

樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)查表取m=4MN/m4，根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范，當(dāng)直徑大于1m時(shí)：

bo=0.9（d+10）=2.25m

樁的水平變形系數(shù)：

2.4 樁的水平位移計(jì)算

按塔吊獨(dú)立高度基礎(chǔ)最大荷載計(jì)算，單位力作用于樁頂時(shí)，樁頂?shù)乃轿灰坪娃D(zhuǎn)角根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖1所示（如表 1）。

圖1 計(jì)算簡圖

表1 QTZ-63型塔吊獨(dú)立高度基礎(chǔ)最大荷載

（1）單位水平力（H=1）作用于樁頂時(shí)，樁頂?shù)乃轿灰痞腍H與轉(zhuǎn)角δMH按下式計(jì)算：

δHH=Af/a3EI；

δMH=Bf/a2EI

當(dāng)樁頂?shù)膿Q算深度ah=0.268×10=2.68m時(shí)查表可得Af=3.0568、Bf=

1.9724 則：

δHH=3.46×10-5（m/kN）

δMH=4.252×10-6（1/kN）

（2）單位彎矩（M=1）作用于樁頂時(shí)，樁頂?shù)乃轿灰痞腍M與轉(zhuǎn)角δMM按下式計(jì)算：

δHM=δMH（位移互等定理）

δMM=Cf/aEI

當(dāng)ah=2.68時(shí)查表得Cf=1.9634計(jì)算得：

δMM=1.134×10-6（1/（m·kN））

（3）計(jì)算在水平力H與彎矩M作用下樁頂?shù)乃轿灰苮o和轉(zhuǎn)角φ0：

xo=HδHH+MδHM；

φ0=-（HδMH+MδMM）

式中M=1347+1.3H=1434.1kN·m則：

xo=774.6×10-5m

φ0=-1911.2×10-6rad

∣φ0∣=1.911×10-3rad＜φ0a=5×10-3rad

xo=7.746mm＜xoa=10mm

式中：φ0a為樁頂轉(zhuǎn)角容許值；xoa為樁頂?shù)乃轿灰迫菰S值，當(dāng)以位移控制時(shí)取10mm，塔吊單樁基礎(chǔ)樁頂水平位移在規(guī)范的容許值范圍內(nèi)，所以單樁承臺(tái)式塔吊基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。

2.5 計(jì)算樁身最大彎矩及其位置

查表得樁身最大彎矩截面系數(shù)：

C1=aM/H=5.7364

按ah與C1查得ay=0.4362則最大彎矩位置：

yMmax=ay/a=1.628m

即最大彎矩在地面下1.628m。

按ah和ay查得最大彎矩系數(shù)CⅡ=1.0531則最大彎矩：

Mmax=MCⅡ=1510.3kN·m

2.6 樁底地基承載力計(jì)算

樁基為偏心荷載作用，不符合塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范地基承載力有關(guān)公式，取上表中非工作狀態(tài)下荷載進(jìn)行計(jì)算：

樁基礎(chǔ)承受的垂直力：Qk=N+Gc=1426kN

樁基礎(chǔ)承受的力矩：Mk=M傾+1.3H=1434kN·m

按偏心受壓公式計(jì)算則：

Pkmax=Qk/3.14R2+Mk/3.14R3/4=5.14N/mm2

3 巖石地基承載力

3.1 中風(fēng)代巖石

巖石地基承載力特征值fa=1.2φyfyk，式中折減系數(shù)φy=0.5，泥巖天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取fyk=9N/mm2則：

fa=5.4N/mm2＞Pkmax=5.14N/mm2

滿足地基承載力要求。

3.2 非巖石土類地基承載力

要滿足地基承載力的要求，樁基礎(chǔ)一定要坐落在老土層上，且要采取樁底擴(kuò)孔的技術(shù)措施，并根據(jù)埋置深度和樁底直徑對(duì)地基承載力特征值進(jìn)行修正。

3.3 強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石

參照所風(fēng)化成的相關(guān)土類，取相應(yīng)的承載力修正系數(shù)，進(jìn)行修正；巖石的單軸抗壓標(biāo)準(zhǔn)值需對(duì)基巖取樣做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，如基巖不能滿足塔吊承載力的要求則采取擴(kuò)大底部樁頭直徑的措施。

4 總結(jié)

樁基礎(chǔ)在塔吊基礎(chǔ)中應(yīng)用廣泛，但不少工程一直受采用幾樁承臺(tái)困擾，其實(shí)塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的不同情況、特點(diǎn)做具體的分析計(jì)算。本文所述某廠房車間塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即采用以上塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算，工程實(shí)踐中使用情況良好，塔吊未出現(xiàn)下沉、傾斜等現(xiàn)象，因此，單樁承臺(tái)在塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中具有安全可行和經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)勢(shì)，如果施工現(xiàn)場能滿足塔吊承載力的要求可以選擇單樁承臺(tái)。

[1]《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T13752-1992）.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）.中國建筑工業(yè)出版社，1994.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）.中國建筑工業(yè)出版社，2002.

TU753

A

1004-7344（2016）18-0266-02

2016-6-1

岳 麒（1979-），男，漢族，副高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事房地產(chǎn)開發(fā)、施工、造價(jià)工作。