(鎮(zhèn)江第二建筑工程有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212127)
JGJ/T 187-2019《塔式起重機混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)標準》(以下簡稱“JGJ/T 187-2019”)已于2019 年11 月1 日實施。對于標準中方形基礎(chǔ)的計算方法和組合式基礎(chǔ)承臺置于地下室底板下的說法,筆者存在質(zhì)疑。
筆者曾于2017 年4 月23 日,按照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部(建標函[2015]274 號文)的要求,用電子郵件致函本標準的主編單位中和華豐建設(shè)有限責(zé)任公司,就《塔式起重機混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)標準(征求意見稿)》,提出了這2 處意見。該標準的修訂編委會于2017 年11 月7 日復(fù)函,對我所提意見中的部分內(nèi)容回復(fù):“該意見已采納,并已做了修改?!边z憾的是,正式發(fā)布的JGJ/T 187-2019 對這2 處規(guī)定未做任何修改。
塔機板式基礎(chǔ)的設(shè)計計算,包括地基承載能力、抗傾覆穩(wěn)定性驗算及基礎(chǔ)強度驗算。當塔機基礎(chǔ)設(shè)置在斜坡或邊坡附近時,還應(yīng)驗算地基穩(wěn)定性。
基礎(chǔ)強度按GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》驗算;地基穩(wěn)定性按GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》驗算。這兩項內(nèi)容本文不作討論。
板式基礎(chǔ)的地基承載能力和抗傾覆穩(wěn)定性驗算并不復(fù)雜。GB/T 13752-2017《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》中4.7.3.3 條,和JGJ 196-2010《建筑施工塔式起重機安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱“JGJ 196-2010”)中3.2.3 條,都有明確規(guī)定。各位讀者可查閱這兩個標準的原文并使用。
JGJ/T 187-2019 對板式基礎(chǔ)的地基承載能力和抗傾覆穩(wěn)定性驗算進行了“創(chuàng)新”——“雙軌制”的計算方法。該標準把板式基礎(chǔ)分為兩類:一類是基礎(chǔ)底面邊長比大于1.1 的矩形基礎(chǔ),另一類是方形基礎(chǔ)和基礎(chǔ)底面邊長比小于或等于1.1的矩形基礎(chǔ)。
基礎(chǔ)底面邊長比大于1.1 的矩形基礎(chǔ),按JGJ/T 187-2019 中的4.1.2 條計算。計算公式與GB/T 13752-2017、JGJ 196-2010 中的計算方法相同,區(qū)別在于偏心距的允許值不同。GB/T 13752-2017 要求e≤b/3,JGJ/T 187-2019要求e≤b/4。筆者對4.1.2 條規(guī)定沒有異議。
方形基礎(chǔ)和基礎(chǔ)底面邊長比小于1.1 的矩形基礎(chǔ),按JGJ/T 187-2019 中的4.1.3 條計算。這種計算方法在GB/T 13752-2017 和JGJ 196-2010 中均未見,因此稱之為“創(chuàng)新”。為了通俗易懂,本文撇開煩瑣復(fù)雜的理論敘述,直接用實例解析這種計算方法的非科學(xué)合理性。
以1 臺QTZ80 塔機為例,作用于基礎(chǔ)頂面的荷載數(shù)據(jù)見表1?;A(chǔ)持力層修正后的地基承載力特征值fa=130kPa(計算方法見GB 50007-2011 中5.2.4 條)。方形基礎(chǔ)尺寸4.703m×4.703m×1.30m。驗算這個塔機基礎(chǔ)是否滿足JGJ/T 187-2019 中4.1.3 條的規(guī)定。
表1 基礎(chǔ)頂面荷載標準值
采用計算機編程計算(方便快捷,計算結(jié)果更精確)。為了節(jié)省篇幅,將計算公式和計算結(jié)果列于表2 中??梢钥闯觯@個基礎(chǔ)滿足地基承載力要求;但是在非工作狀態(tài)時,抗傾覆穩(wěn)定性不滿足式4.1.3-7 的要求,此基礎(chǔ)不合格,需要整改。
按常規(guī)處理方法,應(yīng)該加大這個基礎(chǔ)的邊長尺寸,因為支承尺寸愈大其穩(wěn)定性愈好。但是根據(jù)JGJ/T 187-2019,把這個基礎(chǔ)寬度去掉527mm,改成邊長比大于1.1 的矩形基礎(chǔ),就可滿足要求了。表3 為依據(jù)JGJ/T 187-2019 的計算結(jié)果。
從表3 的計算結(jié)果可以看出,這個矩形基礎(chǔ)無論是工作狀態(tài)或者非工作狀態(tài),基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性和地基承載力均滿足JGJ/T 187-2019 中4.1.2 條的要求。
表2 按JGJ/T 187-2019中4.1.3條驗算示例中的方形基礎(chǔ)
由以上計算分析:基礎(chǔ)底面積大,不滿足要求;把基礎(chǔ)鑿掉一部分,底面寬度變窄了,底面積變小了,基礎(chǔ)重量變輕了,反而滿足要求了。這就是JGJ/T 187-2019 中,“雙軌制”計算方法的矛盾之處,顯然有??茖W(xué)合理性。
現(xiàn)分別以JGJ/T 187-2019、JGJ 196-2010為設(shè)計依據(jù),統(tǒng)一以JGJ/T 187-2019 中第78 頁的基礎(chǔ)頂面荷載數(shù)據(jù)為設(shè)計參數(shù),對比鋼筋混凝土用量。計算結(jié)果列于表4 中(基礎(chǔ)尺寸為剛好達到“滿足”要求的臨界值)。
表3 按JGJ/T 187-2019中4.1.2條驗算邊長比大于1.1的矩形基礎(chǔ)
1)按JGJ 196-2010 設(shè)計的基礎(chǔ),基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性較好,對地基承載力的要求可適應(yīng)大多數(shù)施工場地的地質(zhì)條件。建議按該標準設(shè)計塔機基礎(chǔ)。
2)按JGJ/T 187-2019 中4.1.2 條的要求設(shè)計矩形基礎(chǔ),與按JGJ 196-2010 設(shè)計的方形基礎(chǔ)相比,矩形基礎(chǔ)的鋼筋混凝土用量大,但是適用于場地條件受限的場合。場地條件不受限時,不建議采用矩形基礎(chǔ)。
3)按JGJ/T 187-2019 中4.1.3 條設(shè)計的方形基礎(chǔ),與按JGJ 196-2010 設(shè)計的方形基礎(chǔ)相比,其中16%超量使用的鋼筋混凝土被白白地埋到土中。塔機每安裝1 次需要做1 個塔機基礎(chǔ),全國每年被這樣白白浪費掉的鋼筋混凝土數(shù)量驚人,應(yīng)該摒棄。
表4 依據(jù)各相關(guān)標準設(shè)計的塔機基礎(chǔ)對比表
JGJ/T 187-2019 中7.1.1 條規(guī)定,當塔機安裝于地下室基坑中,根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)的布置和工程地質(zhì)條件及施工方便的要求,塔機基礎(chǔ)(承臺)可設(shè)置于地下室底板下、頂板上或底板至頂板之間。
如圖1~圖4 所示,有些塔機需要安裝在地下室基坑范圍內(nèi),組合式基礎(chǔ)是適應(yīng)這種工程特點的理想型式。組合式基礎(chǔ)由鋼筋混凝土承臺、格構(gòu)式鋼架、混凝土灌注樁3 部分組成。承臺設(shè)置在地下室頂板上面,或者設(shè)置在地下室頂板與底板之間。
圖1 承臺置于頂板上面
圖2 承臺置于頂板與底板之間
組合式基礎(chǔ)的施工工藝:①澆筑灌注樁混凝土的同時,在每根樁中插入1 根鋼柱;②澆筑鋼筋混凝土承臺;③承臺混凝土強度達到設(shè)計要求后,安裝塔機,驗收合格后塔機投入使用;④隨著基坑土方由上向下逐層。
圖3 承臺置于底板下面
圖4 樁基礎(chǔ)
撇開施工難度和塔機安裝難度不說,這種組合式基礎(chǔ)費錢費力,其性能優(yōu)勢蕩然無存,是典型的勞民傷財。做一個普通的樁基礎(chǔ)(圖4)比這種組合式基礎(chǔ)省錢省力得多。任何一個略有實踐經(jīng)驗的施工人員,都不會采用圖3 所示的這種組合式基礎(chǔ)。