常見塔式起重機地基基礎處理方法

2023-02-11 19:54:05 字數 4490 閱讀 2575

**固定式塔式起重機基礎施工中的處理方法

塔式起重機作為一種特殊的垂直運輸機械,近年來,在建築工地使用越來越普遍。在使用中除了要有專人操作,掌握其效能外,塔式起重機基礎施工也是工程技術人員不容忽視的問題,縱觀因塔式起重機地基處理不當,造成機毀人亡的例子不勝列舉。因此在施工時應按裝置基礎質量標準進行質量控制。

在所有的塔式起重機使用說明書的基礎圖中,都對地基承載力做了非常明確的技術要求。以山西省工程機械廠塔式起重機c5013為例,其地基土必須能承受0.2mpa的載荷。

在特殊地區,其上層5m內土的承載力很難達到0.2mpa,那麼,就要進行處理以使達到要求。下面簡單介紹幾種處理方法:

1、地基土承載力修正法

此方法首先應弄清塔式起重機基礎圖中要求的0.2mpa應為設計值fa,那麼地質勘探報告中的標準值fak進行修正。當基礎寬度大於3m,或埋置深度大於0.

5m時,從載荷試驗或其他原位測試、經驗等方法確定的地基承載力特徵值,尚應按下式修正:

fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)

fa—修正後的地基承載力特徵值(kpa)

fak—地基承載力特徵值(kpa)

b、d—基礎寬度和埋置深度的地基承載力修正係數(詳見《建築地基基礎設計規範》表5.2.4取值)

—基礎底面以下土的重度(kn/m3),地下水位以下取浮重度

b—基礎底面寬度(m),當基礎底面寬度小於3m時按3m取值,大於6m時按6m取值;

m—基礎底面以上土的加權平均重度(kn/m3),位於地下水位以下的土層取有效重度;

d—基礎埋置深度(m),宜自室外地面標高算起。在填方整平地區,可自填土地面標高算起,但填土在上部結構施工完成時,應從天然地面標高算起。對於地下室,當採用箱形基礎或筏基時,基礎埋置深度自室外標高算起,當採用獨立基礎或條形基礎時,應從室內地面標高算起。

這樣在一定埋深(通常小於3m)處,fa≧0.2mpa即滿足要求。此法毋需處理,通過計算確定即可。

2、改變基礎尺寸

根據準備安裝於該處的塔機作用於基礎頂面載荷(塔機生產廠家提供,特別提醒,型號相同廠家不同的載荷引數不同,有可能偏差較大)以及持力層承載力設計板式基礎邊長及高度。此演算法比較複雜,且需要生產廠家提供準確資料,一般實踐中可以粗略估算所需邊長,即根據原塔機基礎資料中要求的基礎承載力和以原設計板式基礎的底面面積計算,經驗公式如下:現底面面積*現地基承載力=原設計基礎底面面積*要求地基承載力。

高度可不作改變。

⑴例如山西省工程機械廠c5013塔式起重機基礎:

不同地基承載力對應不同基礎尺寸

a、 5000mm*5000mm 0.2mpa

b、 5500mm*5500mm 0.15mpa

c、 6000mm*6000mm 0.1mpa

實際案例①

山西省臨汾市侯馬晉繡豪庭住宅小區,素土擠密樁承載力為0.18mpa,滿足不了a型施工要求,遂選擇b型進行施工。

3、夯實處理

強夯置換處理地基,必須通過現場實驗確定其實用性和處理效果,此方法需保障基礎排水流暢,否則可能因排水不暢而出現「橡皮土」現象,達不到處理的目的,此方法簡單易行,費用低。

4、換墊層法

⑴換填墊層適用於淺層土層或不均勻土層的地基處理,換填墊層的厚度應根據置換軟土的深度以及下臥土層承載力確定,厚度宜為500mm-3000mm。

⑵墊層材料的選擇

砂石。宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫沙、粗紗、中沙或石屑,並應級配良好,不含植物殘體、垃圾等雜物。當使用粉細沙或石粉時應參入總重量30%的碎石或卵石。

砂石的最大粒徑不宜大於50mm。對溼陷性黃土或膨脹土地基不能選用砂石等透水性材料。

灰土。體積配合比宜為2:8或3:

7.石灰宜選用新鮮的消石灰,其最大粒徑不得大於5mm。土料宜選用粉製黏土,不宜使用塊狀黏土,且不能含有鬆軟雜質,土料應經過篩選,最大粒徑不能大於15mm。

粉煤灰、礦渣等其他工業廢渣。

⑶其墊層的設計計算原理為:pz+pcz≦faz

pz—相應於作用的標準組合時,墊層底面處的附加壓力值(kpa)

pcz—墊層底面處土的自重壓力值(kpa)

faz—墊層底面處經深度修正後的地基承載力特徵值(kpa)

基礎底面處的平均壓力值計算

pk=—相應於作用的標準組合時,上部結構傳至基礎頂面的豎向力值(kn)

—基礎自重和基礎上的土重(kn)

a—基礎底面面積(m3)

g—基礎預埋深度

g—基礎底面以下土的重度(kn/m3)

矩形基礎 pz=

b—矩形基礎底面寬度(m)

l—矩形基礎底面的長度(m)

pk—相應於作用的標準組合時,基礎底面處的平均壓力值(kpa)

pc—基礎底面處土的自重壓力值(kpa)

z—基礎底面下墊層的厚度(m)

θ墊層(材料)的壓力擴散角(°)宜通過實驗確定。

faz層底面處經深度修正後的地基承載力特徵值(需經深度修正),再求pz、pcz之前應先初步選擇墊層的厚度,在實際工程實踐中一邊取厚度z=1-2m(約為0.5-1.0倍基礎寬度)

⑷墊層底面的寬度可按下式確定:

b'≧b+2ztanθ

b'—墊層底面寬度(m)

θ壓力擴散角(°)

換墊層的承載力宜通過現場靜載荷實驗確定。

⑸換墊層施工應根據不同的換填材料選擇施工機械。

實際案例

山西省太原市兒童醫院專案因基礎地基承載力達不到要求,基礎下用碎石置換。

5、樁基礎

當地基土為軟弱土層,採用淺基礎不能滿足塔式起重機對地基承載力和變形的要求時,可採用樁基礎。基樁可採用預製混凝土樁、預應力混凝土樁、混凝土灌注樁或鋼管樁等,在軟土中採用擠土樁時,應考慮擠土效應的影響。樁端持力層宜選擇中低壓縮性的黏性土,中密或密實的砂土或粉土等承載力較高的土層。

樁端全斷面進入持力層的深度,對粘性土、粉土不宜小於2d,對於砂土不宜小於1.5d,碎石類不宜小於1d,當存在軟弱下臥層時,樁端以下硬持力土層厚度不宜小於3d,並應驗算下臥的承載力。樁基礎計算應包括樁頂作用效應計算、樁基豎向抗壓及抗拔承載力計算、樁身承載力計算、樁承臺計算等,科不計算樁基礎的沉降變形。

當塔式起重機基礎位於岩石地基時,必要時可採用岩石錨桿基礎。

基樁宜均勻對稱布置,且不宜少於4根,以滿足塔機任意方向傾覆力矩的作用。邊樁中心至承臺邊緣的最小距離作了規定,邊樁中心至承臺邊緣的距離不應小於樁的直徑或截面邊長,且樁的外邊緣至平台邊緣的距離不應小於200mm,十字形梁式承臺的節點處應採用加腋構造。

⑵ 樁頂作用效應,應取沿矩形或方形承臺對角線方向(即塔機塔身截面的對角線方向屬荷載效應最危險方向)的傾覆力矩和水平荷載及豎向荷載進行計算,以角樁的受壓或受拔為最不利。當採用十字形承臺時,傾覆力矩和水平荷載的作用宜取其中任一條形承臺按其縱向作用進行計算,豎向荷載按全部基樁承受進行計算。

基樁的樁頂作用效應應按下列公式計算:

軸心豎向力作用下:

②偏心豎向力作用下:

qk——荷載效應標準組合軸心豎向力作用下,基樁的平均豎向

qkmax——荷載效應標準組合偏心豎向力作用下,角樁的最大豎向力;

qkmin——荷載效應標準組合偏心豎向力作用下,角樁的最小豎向力;

fk——荷載效應標準組合時,作用於樁基承臺頂面的豎向力;

gk——樁基承臺及其上土的自重標準值,水下部分按浮重度計;

n——樁基中的樁數;

mk——荷載效應標準組合時,沿矩形或方形承臺的對角線方向、或沿十字型承臺中任一條形承臺縱向作用於承臺頂面的力矩;

fvk——荷載效應標準組合時,塔機作用於承臺頂面的水平力;

h——承臺的高度;

l——矩形承臺對角線或十字型承臺中任一條形承臺兩端基樁的軸線距離。

樁基豎向承載力、單樁豎向承載力特徵值、樁的抗拔承載力、樁身抗壓或抗拔承載力等計算公式均同現行行業標準《建築樁基技術規範》jgj94,此處不作詳細解析。

③以混凝土攪拌樁處理法為例

此法適合淤泥、淤泥質土、粉土等的粘性土軟基加固處理,例如:某工程基礎形式為機械鑽孔灌注樁,樁受力形式為端承,基礎底板下方為淤泥質土,承載力特徵值僅為70kpa,淤泥層厚4.5m,塔吊基礎平面位置設於基礎底板外側且基礎持力層位置剛好位於該淤泥層,淤泥層下臥層為全風化花崗岩,承載力特徵值為250kpa,施工中考慮到淤泥層含水率較大,透水性差,因此選用了對基礎下方淤泥質土進行了加固。

加固方法如下:原設計基礎尺寸為5500mm×5500mm,為保證其加固平面範圍不小於基礎平面尺寸,按6000mm×6000mm尺寸作為軟基加固平面範圍。水泥樁身直徑為300mm,縱橫方向間距為均600mm,攪拌樁樁長為6000mm,入全風化巖1500mm。

該部位地基加固後地基為樁、**同作用的復合地基,考慮到基礎均勻受力在其下方設一層300mm厚混砂作為褥墊層。

6、組合式基礎

組合式基礎可由混凝土承臺或鋼平台、格構式鋼柱或鋼管柱及灌注樁或鋼管樁等組成。

以上方法處理塔式起重機基礎下的地基土很適用,已經數個工程實踐所證實,比較安全。前四種相對比較經濟。最後一種在南方地區比較常見。

另外,塔式起重機基礎施工前還需注意其地下有無軟弱下臥層,如有,必須進行軟弱下臥層驗算,必要時應對軟弱下臥層進行適當處理,滿足塔式起重機地基基礎設計要求,以確保塔式起重機安全。

地基處理方法較多,適宜範圍不一,本文從略

山西一建集團****

馬如2023年8月

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