简述塔吊地形陡峭处塔吊基础抗倾覆加固处理措施

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摘要：随着社会的发展与进步，使得交通工程向山区地形险峻区域修建，在陡壁处进行桥梁施工的情况也变得常态化，受地形及地质情况的影响，确保塔吊基础稳定、安全生产便成了工程技术人员基本的工作，进而地形陡峭处塔吊基础的稳定性加固施工措施尤为突显；本文以塔吊基础加固受力验算为基础，通过实体工程实施验证，为类似工程的施工提供参考。
关键词：塔吊基础加固；抗倾覆； 基础结构； 锚固；验算

一、工程概况：四川省宁南县葫白公路一标段武家小河沟大桥跨越泥石流冲沟，沟壁两侧陡峻，桥梁全长243.5m，为62+110+62m预应力混凝土连续刚构大桥，其中2#主墩高25m，位于冲沟左岸陡壁中部，桥墩施工需先行开挖作业平台后方可进行基础及墩身施工，挖方工程量大，加之地形陡峭，为进行桥梁上部构造施工采用在2#墩右侧安装一台塔吊用于施工材料运输，由于桥墩处地形陡峭、施工空间狭小，塔吊基础下方单面处于陡壁边缘，为增强塔吊抗倾覆稳定性，需对塔吊基础进行加固牢固措施施工。

二、已知塔吊的相关技术参数

塔吊的型号为QTZ80C，安装高度为20m(起吊臂至基础平台高度)塔机最大工作地幅度为50.0m，平衡臂长约12.5m平衡重12.89t，安装现场位桥墩右侧6.0m处，其下方为陡壁，上方为挖方平台，塔吊基础位置与上方挖方平台高差约15m，有利于安装工作。塔吊自重（整机重量）20.9t，其中前臂长50.0m，平衡臂长12.5m，平衡尾石共重12.89t，塔身标准节截面1.7m×1.7m×3.0m。塔身的截面尺寸为1.70m×1.70m，塔吊基础面受力情况：塔吊基础面所承受的倾覆力矩Mk=11

4.7t.m，垂直力F=49t，水平力H=1.154t。

三、塔吊基础结构的计算 受力分析：从塔式起重设备的工作原理进行分析，该生产设备在以下方面对设备的安全使用关系相当重要：设备的基础，设备结构，设备结构的材料，设备的工作性能和操作系统；在计算中重点求出设备基础的稳定性及设备抗倾覆的能力；因该工程的塔吊设备由生产厂家进行安装和施工中的施工材料垂直运输操作，现只对设备基础进行计算。根据设备厂家的要求，结合工程实际情况，同时按中国水电顾问集团华东勘测设计研究院对本施工项目进行的地质勘察报告对塔吊基础进行设计。塔吊基础混凝土强度为C30，尺寸选5.0m×5.0m×1.35m，预埋螺栓材料采用40cr材质，螺纹M36，调质T250共16件，螺母M36材质40cr。以下对塔吊基础结构进行设计与复核验算：
1、根据说明资料塔吊基础面的受荷数据由QTZ80C的塔吊使用说明书中所提供的相关数据和参数如下：
（1）、基础面所承受的弯矩Mk=114

7.0KN.m；

（2）、基础面所承受的垂直力：F=449.0KN(含吊重物对基础的垂直力)；
（3）、基础面所承受的水平力：H=1

1.54KN。

2、塔吊基础的加固措施及验算

塔吊基础采用使用说明书中所提供C30钢筋砼基础(5.0m×5.0m×1.35m)；由于拟安装塔吊所处位置为高差极大的陡壁边上，且基础外侧悬空，为增大安全系数、确保施工安全，采用在钢筋砼基础底部布16根Φ32锚杆以增强基础的抗倾覆能力，锚杆总长4.5m，入岩锚固段长3.5m，自由段长0.75m伸入钢筋砼基础内，顶部留0.25m弯钩以增强锚杆与钢筋砼基础的锚固力，钻孔直径0.11m，M30水泥砂浆注浆。 (锚杆布置见基础平面图附后)。
基础的截面尺寸为5.0m×5.0m×

1.35m（b×l×h）

基础底面所承受的弯矩值：M=1147.0+1

1.54×35=1126.58 KN.m

基础的自重：G=5.0m×5.0m×

1.35m×25.0KN/m3=84

3.75KN（G=Vt）

3、塔吊基础承载力计算 依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计算（按不考虑附着时的基础设计值计算公式）：

式中 F ── 塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载， F=449.0KN；
G ── 基础自重，G =84

3.75KN；

Bc ── 基础底面的宽度，取Bc=

5.0m；

W ── 基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=

5.03/6m3；

M ── 倾覆力矩，M=112

6.58 KN.m；

Pmax=（449.0+843.75）/5.02+1126.58/（5.03/6）=5

1.71+54.08=105.79Kpa

本工程的基底地质岩层为灰黄、灰黑色砂岩，节理发育，岩体强风化，其相关参数值参照中国水电顾问集团华东勘测设计研究院编制的地质勘察资料（工程地质钻孔QZK69）的相关资料：
①、灰黄、灰黑色强风化砂岩容许承载力600～800 Kpa
②、灰黄、灰黑色弱风化砂岩容许承载力1000～1800 KpaRb=4

6.3MpaRc=43Mpa

地基实际承载力取600Kpa＞压力设计值Pmax=10

5.79Kpa，满足要求！

4、单根锚杆的抗拔力计算

依据《建筑边坡坡工程技术规范》(GB50330-2002)第

7.2有关规定进行计算

1)按锚杆钢筋截面面积验算
Na=As×ξ2×fy
Na ── 锚杆轴向拉力值(KN)
As ── 锚杆钢筋截面面积，As=80

4.2×10-6m2

ξ2 ── 锚筋抗拉工作系数，按临时性锚杆取0.92，ξ2=0.92
fy ── 锚筋抗拉强度设计值，fy=490×103Kpa
Na=804.2×10-6×0.92×490×103 =36

2.5KN

2) 按锚杆锚固体与土层的锚固长度验算
Na=la×ξ1×π×D×frb
la ── 锚固段长度，la=3.5m
ξ1 ── 锚固体与地层粘结工作条件系数，按临时性锚杆取

1.33，ξ1=33

D ── 锚固体直径，D=0.11m
frb ── 锚固体与地层粘结强度特征值，按表7.

2.3-1表较软岩石取值，frb=380Kpa

Na=3.5×

1.33×3.14×0.11×380=610KN

3) 按锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度验算Na=la×ξ3×n×π×d×fb
la ── 钢筋与砂浆间的锚固长度，la=3.5m
n ── 钢筋根数(根)，n=1
ξ3 ── 钢筋与砂浆粘结工作条件系数，按临时性锚杆取0.72，ξ3=0.72
d ── 锚杆钢筋直径，d=0.032m
fb ── 钢筋与锚固砂浆粘结强度设计值，按表7.

2.4表M30水泥砂浆取值，fb=4×103Kpa

Na=

3.5×0.72×14×0.032×2400=607.7KN

故锚杆锚杆轴向拉力值取Na=36

2.5KN

5、塔吊基础抗倾覆验算

M抗=0.50×(F+G)×b+∑Nai×bi=0.50×(449.0+843.75)×5.0+(36

2.5×4.5+365×3.5)×3

=3231.9+8700=11931.9KN.mK=M抗/M倾=11931.9/112

6.58=10.6＞[K]=1.60

锚杆布置及基础平面图

四、塔吊基础加固措施施工后效果

以上述基础加固处理措施实施后，该桥墩塔吊在施工期间稳定性达到安全生产的施工要求，加固效果与验算结论吻合。
五结束语

1、塔吊基础采用锚杆加固，解决基础一侧悬空的安全隐患，满足安全生产的要求。

2、注浆锚固技术加固塔吊基础，施工工序简单，对悬崖陡峻处施工适用性较广阔。

参考文献：
郑翔，岩土锚固技术与工程应用，人民交通出版社。
梁炯均，锚固与注浆技术手册，北京：中国电力出版社，1999。
作者简介：李庆斌（1979.11-），男，大学本科，河南濮阳人， 2003年毕业于河南焦作工学院测绘工程专业，工程师，从事土木工程技术及施工管理工作。