李 依 濤

(中能建西北城市建設(shè)有限公司，陜西 西安 710075)

0 引言

近年來，學(xué)者對于建筑、基坑、橋墩的基礎(chǔ)加固技術(shù)、方法及其應(yīng)用研究較多[1-3]，而專門針對重型塔式起重機(jī)基礎(chǔ)加固的應(yīng)用研究卻較為少見，施工中可以參考的案例更為少見。隨著我國工程建設(shè)項目的數(shù)量增多及規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，重型塔式起重機(jī)的使用頻率會越高，隨之而來的工程問題也會不斷增加。

在地基處理工程中，旋噴樁加固法因其成樁效率高、成本低的特點(diǎn)得到了廣泛的使用。安關(guān)峰利用MIDAS-GTS分析了旋噴群樁復(fù)合地基承載特性及其影響因素[4]。程勇采用高壓旋噴樁加固砂土、粉質(zhì)黃土地基，極大的提升了地基承載力，達(dá)到了預(yù)期效果[5]。薛麗影通過工程實(shí)例，闡述了注漿加固的內(nèi)容、施工工藝等，分析了注漿加固存在的問題[6]。

塔式起重機(jī)糾傾方面的研究，我國的學(xué)者近年來多集中于塔機(jī)頂升及降塔過程的傾斜狀態(tài)研究[7]、塔機(jī)對附屬建筑的結(jié)構(gòu)安全影響[8]以及塔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計[9]等。而相關(guān)論文卻少有涉及重型塔式起重機(jī)的傾斜事故處理。

本文根據(jù)重型塔式起重機(jī)基礎(chǔ)沉降原因及傾斜狀態(tài)，應(yīng)用旋噴樁進(jìn)行基礎(chǔ)周邊的地基土加固，待旋噴樁達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，采用千斤頂頂升復(fù)位、加剛性材料穩(wěn)定的方法，完成重型塔式起重機(jī)塔身糾傾，以期取得良好的效果，對同類事故的處理以供借鑒。

1 項目背景

1.1 項目概況

某市發(fā)電廠項目采用2×660 MW機(jī)組工程冷卻塔，塔筒為雙曲線薄殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。材料垂直運(yùn)輸用M2400塔式起重機(jī)，最大起重量100 t，高度92 m，其主要作用是服務(wù)于施工過程中鍋爐的吊裝及其他材料運(yùn)輸?，F(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)軸線方向上基礎(chǔ)A,D產(chǎn)生不均勻沉降，其中最大沉降約60 mm，伴隨有塔身傾斜、附加桿產(chǎn)生位移，嚴(yán)重影響塔吊正常使用。

在本項目中該型塔式起重機(jī)采用固定附著式，其主要機(jī)構(gòu)特性如表1所示。

表1 M2400型塔式起重機(jī)特性

底座是塔身的基礎(chǔ)，為十字箱型結(jié)構(gòu)，其主結(jié)構(gòu)由中間十字箱梁與四根一字梁通過M24鉸制孔螺栓連接組成。塔身通過球鉸與十字箱梁相連。一字梁通過球鉸與支腿連接，其上均設(shè)置20 t的混凝土壓重，以增加非工作狀態(tài)抗傾覆穩(wěn)定性。支腿(又稱靴子，1 300 mm×4 500 mm)置于堅實(shí)平整的基礎(chǔ)上，可以360°旋轉(zhuǎn)。支腿的高度可通過球鉸進(jìn)行調(diào)整，并可以達(dá)到調(diào)整底座的水平度的目的。M2400塔式起重機(jī)底座示意圖如圖1所示。

經(jīng)過查閱相關(guān)圖紙及現(xiàn)場勘測得到塔吊基礎(chǔ)的信息。該塔吊共布置了4個獨(dú)立基礎(chǔ)，各個基礎(chǔ)之間通過連梁相連?；A(chǔ)平面尺寸6 000 mm×3 500 mm，高度1 200 mm，混凝土強(qiáng)度C30，基礎(chǔ)下設(shè)100 mm厚C15素混凝土墊層?；A(chǔ)頂面至地坪高0.9 m，塔式起重機(jī)基礎(chǔ)平面示意圖如圖2所示。

1.2 基礎(chǔ)區(qū)域地層信息

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，確定基礎(chǔ)范圍內(nèi)地層信息，勘測范圍為擬處理地基區(qū)域，地層信息如圖3所示。勘查后發(fā)現(xiàn)軸線范圍的基礎(chǔ)A,D墊層下方存在有約0.7 m厚回填土，基礎(chǔ)B,C底部已至②黏土層?；A(chǔ)范圍內(nèi)無地下水。

2 基礎(chǔ)沉降原因分析

現(xiàn)場氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，在塔基發(fā)生沉降前，該地區(qū)發(fā)生了連續(xù)強(qiáng)降雨。

根據(jù)地基勘查報告及現(xiàn)場勘查分析，認(rèn)為導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降的主要原因是強(qiáng)降雨導(dǎo)致地基土浸水濕陷。其次，基礎(chǔ)下軟弱層分布不均以及施工過程中重物吊裝主要集中在鍋爐鋼架區(qū)域致使基礎(chǔ)處于偏心受壓狀態(tài)均對基礎(chǔ)的不均勻沉降產(chǎn)生不利影響。對其原因分析如下：

1)基礎(chǔ)A,D位于回填層上。該區(qū)域回填土的形成源于場地平整時的回填，而且其壓實(shí)度低并具有濕陷性。地基勘查報告中基礎(chǔ)A/D下方及左側(cè)的土的含水率偏高，致使地基局部承載力下降、土體變形增大，在上部荷載的作用下回填土壓實(shí)、沉降，導(dǎo)致地基發(fā)生不均勻沉降。

2)根據(jù)地基勘查報告，基礎(chǔ)區(qū)域存在軟弱層，表現(xiàn)為回填土厚度和密度在水平方向有較大的變化，而且在基礎(chǔ)施工前未采取合理的措施處理該區(qū)域的回填土，造成基礎(chǔ)的不均勻沉降。

綜上，本文認(rèn)為該塔吊基礎(chǔ)不均勻沉降主要與回填土雨后產(chǎn)生較大變形有關(guān)。

3 加固與糾傾

3.1 加固方案的確定

首先通過加固地基土形成復(fù)合地基。由于注漿加固施工中水泥漿流向不可控，且該項目土體加固的深度有限，上覆土層壓力較小，注漿時難以封住孔口易造成冒漿，影響加固效果。在松散的土體中注漿時，水泥漿凝固致使回填土的含水量增大、土體強(qiáng)度及穩(wěn)定性降低，易導(dǎo)致地基沉降[6]。

本次所用旋噴樁設(shè)備及工藝如圖4所示。

結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境及地基勘查報告，確定旋噴樁擬成樁直徑約為500 mm～600 mm，樁長取5 m，樁端已穿過全部填土層最深處，選擇黏土層作為持力層，并進(jìn)入②層黏土約1.7 m。旋噴樁沿基礎(chǔ)周邊滿布，采用格柵式布置旋噴樁，樁中心距取400 mm，使得樁間形成咬合，提高整體性。旋噴樁加固的主要工序如圖5所示。旋噴樁施工布置示意圖如圖6所示。

旋噴漿液所采用水泥為42.5R普通硅酸鹽，旋噴漿液水灰比取1∶1。從孔底開始噴射，噴嘴提升速度約為20 cm/min～23 cm/min，漿液流量設(shè)為100 L/min～120 L/min，噴射壓力為20 MPa～22 MPa。旋噴樁成樁后因漿液易流失而造成樁頂沉縮，故采用回灌措施，回灌水泥漿液水灰比取0.5∶1。為減小附加下沉，旋噴樁施工時宜采用中速間隔跳打的方式。

3.2 塔身糾傾

考慮到工期的要求，當(dāng)旋噴樁達(dá)到一定強(qiáng)度后即進(jìn)行頂升糾偏。根據(jù)塔身高度及偏移量，本次糾偏所用主要設(shè)備為一臺3 200 kN的液壓千斤頂和一臺3 kW的高壓電動油泵。糾偏方案如下：將千斤頂置于十字箱梁上，以箱梁為頂升支撐點(diǎn)，千斤頂上部著力點(diǎn)為塔吊自帶的頂升反力構(gòu)件。卸下球鉸支座連接螺栓，千斤頂加壓，使球鉸支座與塔身分離。將反力構(gòu)件頂升至預(yù)期位置后，在球鉸上方加鋼制調(diào)整墊片，千斤頂回油。頂升結(jié)束后微調(diào)底架水平度，使塔身垂直度滿足要求。

在不影響糾偏后塔機(jī)正常使用的情況下，該方案具有以下優(yōu)勢：

1)整個糾偏過程的速度較快，與濕作業(yè)不同，鋼板可直接承擔(dān)荷載，減少材料強(qiáng)度達(dá)到要求所需的時間。

2)糾傾方案符合該型塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，實(shí)施過程較為安全。

3.3 沉降與垂直度監(jiān)測

在加固與糾傾過程中，基礎(chǔ)沉降與塔身垂直度監(jiān)測工作是保證項目安全有效進(jìn)行的關(guān)鍵。監(jiān)測成果既可作為施工指導(dǎo)亦可是加固糾傾效果評價，從而達(dá)到降低施工風(fēng)險與控制基礎(chǔ)沉降的目的。

本加固糾傾項目采用多形式的監(jiān)測方法，包括DS03水準(zhǔn)儀監(jiān)測、RTS632全站儀傾斜監(jiān)測、電子傾斜監(jiān)測等。多形式監(jiān)測及監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析可提升監(jiān)測成果的可信度。

4 效果評價

加固、糾偏過程中，每日持續(xù)進(jìn)行沉降觀測與塔身垂直度監(jiān)測?；A(chǔ)沉降曲線圖如圖7所示。

在地基加固過程中，基礎(chǔ)發(fā)生較小的沉降，分析后認(rèn)為是水泥漿致使土體含水率突然增大，土體強(qiáng)度降低導(dǎo)致基礎(chǔ)輕微沉降。隨著樁體強(qiáng)度增大，地基愈穩(wěn)定，基礎(chǔ)不再發(fā)生沉降。沉降折線圖顯示加固后塔基保持穩(wěn)定。

加固及糾傾完成后，從7月27日至9月1日持續(xù)監(jiān)測基礎(chǔ)沉降，基礎(chǔ)沉降曲線圖如圖8所示。在完成加固之后，基礎(chǔ)幾乎不再沉降，加固效果明顯。

完成糾偏之后，塔身垂直度保持在±2 mm范圍內(nèi)，滿足該型塔式起重機(jī)對垂直度的要求。

5 結(jié)語

1)對于填土區(qū)重型塔式起重機(jī)基礎(chǔ)的加固，格柵式旋噴樁加固法是可行有效、安全性高的加固方法。這一方法可有效減小軸線一側(cè)基礎(chǔ)的沉降速率，對于重型塔式起重機(jī)基礎(chǔ)的沉降加固可以達(dá)到良好的效果，滿足工期及使用要求。且該法所需工作面較小，對施工現(xiàn)場影響弱，可用于施工場地受限或?qū)笃谑┕o較大影響的基礎(chǔ)加固中。

2)由于基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致的塔身傾斜，在糾偏時不一定必須降塔后再糾偏。此法不但縮短糾偏工期，而且消耗較小，對同類型塔式起重機(jī)的糾偏有一定借鑒意義。

3)沉降及塔身垂直度監(jiān)測是沉降加固及塔身糾傾的一項重要工作，既是加固糾傾過程中的安全控制措施，也是效果檢驗(yàn)的重要依據(jù)。多型式監(jiān)測增強(qiáng)了塔式起重機(jī)的沉降及傾斜監(jiān)測信息的可靠性，更好的加強(qiáng)施工控制。