关键词：塔吊安装；使用过程管理
一、工程概况
1、基本情况
1.1、船闸建设标准和组成
马湾船闸按Ⅳ级船闸进行设计，设计最大船舶吨级为500t。船闸尺度为120×18×3.5（m）（闸室有效长×口门宽×槛上水深，以下同）。上、下游导航调顺段均为120m，主导航墙直线投影长度均取120m，辅导航墙直线投影长度分别为50m，引航道护坦均为50m，靠船段长均取240m。
马湾船闸主体基坑开挖包括上下闸首、闸室、上下游导航段等部分组成。
1.2、水文地质情况
1.2.1、工程水文
马湾拦河闸20年一遇设计洪水位为闸上水位▽69.02，相应闸下水位▽67.47，过闸流量为3130m3/s；设计正常蓄水位▽65.92，相应蓄水量2000万m3，设计灌溉面积20万亩。
(1) 地表水
项目区地表水系主要为沙河，其余地表水体分布较少，主要接受大气降水补给，勘察期间沙河水位约65.7m，水位动态受季节性变化影响明显。
(2) 地下水
地下水主要接受大气降水及地表径流的入渗及侧向补给，水位动态受季节性变化影响明显，以自然蒸发及侧向迳流为主要排泄途径。受季节影响，水位变化幅度较大。
1.2.2、工程地质
勘探深度内土层依次为第四系全新统、上更新统粘性土、粉细砂、中粗砂层。依据地质时代、岩性、土层的物理力学性质和分布规律，从上至下详细地层划分如下：
第四系全新统（Q4）人工填土（Q4ml）
1b层填土：成分以粉土为主，湿，混细砂。主要分布于河道两岸，为河堤填土，局部可见少量碎石，揭示层厚约1.1～9.8m。
冲洪积物（Q4al）
1-1层粉土：灰黄色，松散，稍湿，土质不均，局部与粘性土呈互层状，具摇震反应。分布于沿线项目浅部，层厚0.6～5.7m。
1-3层粉土、粉砂：灰黄色，稍密，湿，土质不均，局部夹粘性土薄层，具摇震反应。分布于沿线项目浅部，层厚0.6～5.7m。
2-3层粉细砂：局部为中砂，褐黄色，中密为主，局部稍密，湿，饱和，主要颗粒成分为长石石英，粘粒含量较多。层顶埋深1.2～14.1m，揭示层厚1.5～8.1m。
2-3a层粉质粘土：局部为粉土，灰褐色、青灰色，可塑，土质较均，含粉土薄层，韧性及干强度中等，压缩性中等偏低。呈透镜体状分布于2-3层上下，揭示层厚0.5～6.3m。
第四系上更新统（Q3）冲洪积物（Q3al+pl）
3-1层粉质粘土：褐黄色，硬塑，局部可塑，土质较均，见铁锰质结核，韧性及干强度中等，压缩性中等偏低。层顶埋深7.8～19.6m，揭示层厚1.1～11.7m。
3-1c层细砂：局部为粉砂，黄褐色，中密，饱和，土质不均，夹粉质粘土薄层，具摇震反应。呈透镜体状分布于3-1层上下，揭示层厚0.5～3.0m。
3-3层细砂：局部为中砂，黄褐色，中密-密实，饱和，主要矿物成分为长石石英等。主要分布于马湾船闸中下部，揭示最大层厚14.0m。。
4-1层粉质粘土：褐黄色，硬塑，土质较均，见铁锰质结核，韧性及干强度中等，压缩性中等偏低。揭示最大层厚8.9m。
4-1a层粉质粘土：灰褐色，可塑，土质较均，含粉土薄层，韧性及干强度中等，压缩性中等偏低。呈本次勘察仅钻孔MCZK4揭示，揭示层厚2.9m。
二、问题的提出
考虑到马湾船闸工程工期紧，现场施工水平及垂直运输工作量大，结合工程的平面位置、平面形状、现场材料的堆放、塔吊的性能、施工工艺和施工方法等，经过现场综合考察，决定在基坑土方开挖后安装2台塔吊，负责本工程上闸首、下闸首、闸室段的材料垂直运输任务。经过比较选择2台QTZ63（5010）型塔吊，分别位于现场上、下游闸首左侧位置，塔吊臂长50m，可以全部覆盖上、下游闸首工程、闸室段工程。
附平面位置布置图.png)
三、塔吊基础选择
项目部和总监办共同对塔吊基础进行测量，测量结果为上闸首塔吊基础高程为▽50.20米，下闸首位置塔吊基础高程为▽51.0米，根据马湾船闸施工设计说明及地质勘探报告所述，塔吊基础高程位于3-1粉质黏土层，允许.png)
备注：以上内容摘抄自马湾船闸地质勘探报告
根据QTZ63(5010)塔吊使用说明书，塔吊基础下承载力为200KN/m2，塔吊基础开挖完成后与地质报告所描述相符，为3-1粉质黏土层，地基承载力满足塔吊基础承载力要求。
三、塔吊基本信息
一）、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：QTZ— 63 塔吊起升高度H： 30 M
塔身宽度B： 1.6 M 基础埋深D：1.5M
自重G： 25 T 基础承台厚度hc；1.4m
最大起重荷载Q：630 KN 基础承台宽度BC：5.00M
混凝土强度等级：C30 钢筋级别：Q235
基础底面配筋直径：16mm 塔吊倾覆力矩M=50KN.m
基础宽度修正系数：b0.15 基础埋深修正系数：1.4
二）、 塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=270.00KN
塔吊最大起重荷载F2=50.00KN
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=384KN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×500.00=700.00KN
三）、地基承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》《GB5007-2002》第5.2条承载力计算。
计算简图。.png)
混凝土基础抗倾翻稳定性计算：
E=0.207m＜5/6=0.833m
地面压应力计算：
Pk=（Fk+Gk）/A
Pkmax=（Fk+Gk）/A+Mk/W
式中：Fk—塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重和最大起重荷载，Fk=500kn
Gk—基础自重，Gk=470Kn
BC—基础底面的宽度，取BC=5M
MK—倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，MK=500kn·m
W—基础底面的抵抗矩，W=0.118BC3=0.118×53=14.75m3
不考虑附着基础设计值：
PK=（500+470）/52=38.8KPA
Pkmin=（500+470）/52-470/14.75=20.25kpa
地基承载力特征值F0大于压力标准值PK=38kpa，满足要求1
地基承载力特征值1.2×f0大于附着时的压力标准Pkimn=20.206kpa满足要求。
四、施工进度计划
上、下游塔吊基础混凝土浇筑时间为2019年5月13日，下游塔吊安装日期为2019年5月27日，上游塔吊安装日期为2019年5月29日。
五、塔吊完工检测
塔吊安装完成后于2019年5月29日由河南精工检测技术有限公司对上、下闸首塔吊进行完工检测，检验结论为合格。
六、塔吊试运行中出现问题
在塔吊使用过程中发现下游塔吊塔身出现倾斜现象，用全站仪测量后塔身倾斜幅度约为12cm，超出GB5144-2006《塔式起重机安全规程》要求允许偏差千分之三的要求，塔吊安装高度为30m，塔身允许偏差最大为9cm。
下游塔吊基础靠近下闸首左边距离为2m，由于后期开挖下闸首和闸室底板，开挖面和塔吊基础接近，塔吊基础过多的暴露在外面，同时由于6月5日晚上突降暴雨，雨水对塔吊基础进行冲刷，造成下游塔吊基础个别部位存在空洞现象。
七、塔吊安全运行专家论证会
对于现场塔吊试运行时出现的问题，项目部在2019年6月17日在项目部召开塔吊安全运行专家论证会，专家组经过现场实地查看，审查相关资料及方案提出以下意见：
（1）、塔吊未经过备案验收不允许使用；
（2）、上闸首塔吊与设计状态不符，存在风险隐患，需要采取加固措施；
（3）、建议下闸首塔吊进行拆除；
（4）、制定塔吊监控检测方案；
（5）、建议优化原有施工方案；
（6）、加强基础及坡面排水。
项目部根据专家论证会议停止塔吊使用，并将下游塔吊进行拆除，同时加强基础及坡面排水工作，保证塔吊基础不受表面水的扰动。塔吊基础浇筑完成后对塔吊基础进行连续观测，经过对塔吊基础观测数据对比，塔吊基础没有出现沉降位移现象。
八、塔吊整改具体方案
上、下游塔吊基础加固具体施工方法为：将塔吊基础0.7米位置、1.4米位置分别向基础土体内各插入一排直径40mm钢管，钢管间距30cm，如果遇到钢管插入困难时采用直径32mm钢筋进行替换，钢管顶部高程距离塔吊基础面高程0.5m。单根钢管或钢筋长度暂定为6米，插入基础深度为长度的2/3。钢管或钢筋打入采用1台PC200液压挖掘机进行。钢筋插入时可以分段插入，采用焊接方法进行连接。上游塔吊基础加固外侧布置一根直径30cm的波纹排水管进行明排水。钢管、钢筋插入完成后，将塔吊基础外漏部分进行凿毛，同时采用直径16mm的钢筋在已经浇筑好的塔吊基础内进行植筋，用植筋胶进行锚固，钢筋间距和塔吊基础设计图纸一致为20cm。
钢筋安装完成后把加固范围内的浮土、松散土、淤泥等杂物清理干净后在塔吊基础外侧1.5米位置安装模板，进行混凝土浇筑，混凝土采用C40混凝土，混凝土顶面高程和原塔吊基础一致，混凝土浇筑完后要及时进行洒水养护。
该方案和塔吊安全运行论证专家组长进行了充分的沟通，原则同意实施。
待塔吊基础加固完成后，经监理、业主进行验收，验收通过后重新进行下
游塔吊的安装工作，安装方案同原方案一致。
塔吊安装完成后，项目部对上、下游塔吊进行备案，经备案后再使用塔吊。
塔吊基础加固平面图。.png)
九、塔吊安装施工过程中质量安全控制工作体会
1、塔吊作为在水运工程中使用，给现场材料的运输、工作效率的提高、加快施工进度带来了较大的便利，如果管理得当，做好过程中的质量安全管控，是可以进行推广使用的；
2、基础位置的选择可以因地制宜，但是基础的承载力、尺寸要符合塔吊使用说明书的要求，还要考虑基础四周侧压力对基础的影响；
3、要认真抓好基础施工过程中的质量控制工作；
4、要对基础四周排水情况进行检查，确保基础不被雨水浸泡；
5、要做好塔吊的备案验收工作；
6、要认真做好塔吊的日常维护工作；
7、要做好塔吊基基础的垂直度检测工作。
论文作者:孟丽
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/22
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