塔式起重機基礎沉降時的處理與垂直度的關系

摘 要:本文重點闡述我單位一臺正在使用的塔吊在基礎下沉后的處理方法，以及在處理過程中大家對塔吊規范定義的不同理解爭議和作者實際解決問題的辦法，為施工單位最大限度利用起重設備節約了資金和促進了效益。

關鍵詞:基礎水平度塔身垂直度靜定剛度

中圖分類號:TH213.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0108-01

近年來，國家拉動基礎建設應對經濟能源危機，各工程基礎建筑隨處可見，由于塔式起重機的使用優勢，塔式起重機更多的在國內各工地普遍使用。

首先，由塔吊安裝規范GB/T5031—— 2008對垂直度的要求，新安裝的塔吊在空載、風速不大于3m/s狀態下，獨立狀態塔身(或附著狀態下最高附著點以上塔身)軸心線的側向垂直度允差為3/1000，使用后的獨立狀態塔身(或附著狀態下最高附著點以上塔身)軸心線的側向垂直度允差為4/1000。

其次，我們各種規范對塔吊垂直度的定義與塔吊基礎水平度的定義區別模糊不清，塔吊垂直度的定義是塔式起重機塔身軸心對支承面的側向垂直度，這里的支承面不一定就是基礎平面，由筆者的理解如果塔身直接安裝在基礎平面上，同時不考慮塔身金屬結構本體的微小的變形因素，塔吊垂直度就等于塔吊基礎水平度，側向垂直度在最大獨立安裝高度、空載狀態、臂架相對塔身0°和90°時分別沿臂架方向測量，標尺貼靠在塔身結構中心的最低處和最高處，用經緯儀讀出兩處的值。側向垂直度誤差按式(1)計算。

△L=｜L1-L2｜/△H≤4/1000 (1)

式中:L1為上部測量點標尺讀數，單位為毫米(mm);L2為下部測量點標尺讀數，單位為毫米(mm);△H為兩個測量點間的高度差，單位為毫米(mm)。

就垂直度這一問題的實際探討以我單位一處理塔吊為例，我單位塔吊QTZ80型為湖南江麓機電有限公司2007年生產，有出廠驗收合格證明，在此忽略鋼結構本體彎曲度的影響，塔吊塔式起重機主要技術參數如下。

(1)塔機最大獨立高度:40m。

(2)塔機最大起重量:8t。

(3)起重臂最大幅度:50m。

(4)平衡臂長度為:13.5m。

(5)本次安裝高度:35m。

(6)起重臂安裝幅度:50m。

(7)塔身標準節尺寸:1500mm×1500mm×2500mm。

塔吊基礎形式為:鋼筋混凝土承臺，鋼管樁基礎，先打4根直徑為φ470mm的鋼管樁入土深度25米，然后按照塔吊基礎布筋圖下筋，鋼筋中心點與鋼管中心點一致，然后焊接預埋塔吊螺栓金屬結構，等基礎硬度達標后安裝塔吊金屬結構。安裝后塔吊抗傾覆和下沉驗算設計制作符合要求。塔基礎水平度為1.8%，運行一段時間后，由于施工需要及事前沒采取任何措施，基坑開挖時露出基礎一邊，經一段時間后觀察基礎有下沉，塔基礎下沉后水平度位于塔身四點的數據為:北點1633mm，西點1628mm，南點1622mm，東點1623mm。經計算可以得出最大水平度為(1633-1662)/2300=4.78%.超過塔身垂直度要求，這時塔身向西北方向偏差最大，分析原因是露出基礎的一方為塔吊配重塊的一方，在靜定狀態下，此方向受力分析水平力產生的力矩是承臺基礎下沉，由于此時塔吊處于空載狀態，我們進一度測量塔吊安裝高度35m處塔身垂直度有以下一組數據:

塔吊 (QTZ80)

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往北偏25cm

1號點頂往北偏25cm

4號點頂往北偏26cm

2號點頂往北偏26cm

塔吊(QTZ80)

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往西偏30cm

1號點頂往西偏28cm

由以上數據計算出塔吊頂往西北偏，垂直度約為39/3500=11.1%.

由以上兩組數組得出不同的垂直度，究竟是怎么回事呢?筆者認為后者比前者大太多，一方面是由于金屬結構彈性變形所致，另一方面可能是受塔吊整體向西北方向傾斜影響所致，那么究竟哪個數據更接近塔吊垂直度值呢？筆者認為4.78%，塔吊垂直度的定義是塔身與其支承面之間的傾斜度，而第一組數據只是塔吊支承面的水平度，沒有考慮到塔身金屬結構本體的傾斜度，而第二組數據由于塔吊傾斜度影響大大失真。從各種規范書來看，還沒有規范規定塔吊基礎傾斜后金屬結構變形范圍的，特別是使用年代較長的塔吊，其彈性變形范圍大，塔吊安裝后很難保正傾斜度在3%范圍內。在者，現在的特種設備檢測院檢測塔吊時不會測量其垂直度，在表格內也沒有對其的要求。

那我們的塔吊傾斜后采取的措施是對其支承面墊鋼板糾平，以上面塔吊為例，我們在北點1633mm墊兩塊4mm厚的鋼板，西點1628mm墊1塊4mm厚的鋼板，這樣計算出來的基礎支承面水平度為3/2300=1.3%，然后測量塔身垂直度分別數據為:

塔吊(QTZ80)

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往北偏9cm

1號點頂往北偏10cm

4號點頂往北偏11cm

2號點頂往北偏12cm

塔吊(QTZ80)

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往西偏16cm

1號點頂往西偏17cm

計算出來塔身垂直度約為5.6%，考慮塔吊扭曲變形的影響，將平衡臂方向轉到東南方向來固定，塔吊金屬結構會恢復扭轉彈性自動方向糾正偏差，此時還需要作塔吊靜剛度驗收，我們在此認為塔吊運行一段時間后垂直度值在規定范圍內。

按照上述方法，我們運行塔吊一段時間后，做常規垂直度測量得到如下數據:

塔吊(QTZ80)

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往北偏9cm

1號點頂往北偏5cm

4號點頂往北偏7cm

2號點頂往北偏7cm

塔吊(QTZ80

儀器方向(在東面擺)

臂往東南方向

3號點頂往西偏8cm

1號點頂往西偏6cm

由以上數據計算出塔吊頂往西北偏，垂直度約為12/3500=3.42%<4%，符合規范。

畢竟塔吊作為一種高大型特種設備，有很多規范數據亦但還少數許沒有規范的地方，我們在探討時多帶著問題去想，這樣會減少很多理解上的誤差，幫助我們去更好的了解塔吊的特性。