摘要：为规范塔式起重机（以下简称塔机）基础的设计、施工，确保塔机安全，2009年11月上海市安质监总站发出沪建安质监[2009]第129号文《关于加强塔式起重机基础施工安全监管的通知》，要求施工总承包单位应当组织编制塔机基础专项方案；住建部发布的《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187－2009）也于2010年7月1日起正式实施，对塔机基础的设计施工作了具体规定。但在施工现场，此项工作的开展情况并不乐观，笔者尝试就其中若干问题进行探讨。
关键词：塔式起重机、基础、设计、专项方案、地基土承载力、验收
正文：
一、塔机基础的设计
1、进行塔机基础设计的必要性
随着建筑业的高速发展，作为垂直运输机械的塔式起重机得到普遍应用，其中尤以小车变辐的固定式塔机应用最广泛。塔机作为一种高耸结构，最重要的是控制其整体稳定性，而塔机基础是决定塔机整体稳定的主要因素。
但在施工现场，塔机基础往往没有经过专门的设计计算。因为是施工临时设施，设计单位不承担此项工作；施工单位的技术人员又因为专业原因不能掌握设计计算的方法，也未进行此项工作。施工现场的塔机基础往往是根据塔机生产单位提供的塔机说明书中的基础草图或仅凭经验进行施工，而塔机说明书中的基础草图中的一些假定不可能符合全国各地不同工地的实际情况，譬如要求地基土承载力达到200kN/m2，上海的软土地基是远远达不到这个值的。所以这样的做法直接造成塔机使用过程中的安全隐患，由此而导致的塔机倾覆事故也屡见不鲜。
2、塔机基础的常用结构类型
塔机基础常用的结构类型有：天然地基上的板式基础、十字形基础；板式承台桩基础、十字形梁式承台桩基础；混凝土承台与插在灌注桩中的格构式钢柱组成的组合式基础等。其中，桩基础的基桩可采用预制混凝土桩、预应力混凝土管桩、混凝土灌注桩或钢管桩等。
3、地基承载力（桩基承载力）的验算
在验算地基承载力或桩基承载力时，对于板式基础，塔机倾覆力矩的作用方向应取基础对角线方向；对于十字形梁式基础，塔机倾覆力矩的作用方向应取与其作用方向相同的条形基础按其纵向作用进行计算，此时竖向荷载应按全部基底面积或基桩承担。
基于上海的土质情况有其独有的特点，所以在计算地基土承载力设计值或单桩承载力设计值时应按照上海市的地方标准《地基础设计规范》（DGJ08－11－2010）进行。
4、塔机基础（包括桩基承台）的计算
在进行塔机基础或桩承台计算时，对于板式基础，塔机倾覆力矩的作用方向均应取垂直于基础边线的方向，抗弯、抗剪的最不利截面取在塔机基础节柱边；对于十字形梁式基础，同地基（或桩基）承载力验算时的规定。
塔机基础的计算可按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）进行。对于天然地基上的塔机基础需进行塔机基础节对基础的冲切和基础抗弯承载力验算，对于桩基承台需进行塔机基础节和基桩对承台的冲切和承台抗弯、抗剪承载力验算。
5、塔机基础构造要求
5.1基础埋置深度
天然地基上塔机基础的埋置深度主要由地基土的持力层深度决定，同时要注意，基础顶面标高不宜超出自然地坪，宜在自然地坪0.5m以下。桩基础和组合式基础的承台顶标高可根据实际情况进行调整。
埋于地下的塔机基础为了方便塔机的装拆和检修，经常不在基础顶面进行填土，此时在设计计算时就不能考虑覆土的作用，塔机使用过程中要做好基础上的防水排水工作。
5.2基础（包括桩承台）外形尺寸
基础几何尺寸在满足计算要求的前提下还应当符合下列规定：基础高度不宜小于1000mm，不宜采用坡形或台阶形截面的基础，矩形基础的长边与短边长度之比不宜大于2，宜采用方形基础，十字形基础的节点处应采用加腋构造。
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5.3混凝土强度等级
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》中规定基础的混凝土强度等级不应低于C25；而《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33－2012）中规定塔机基础的混凝土强度不低于C35，但这对以刚度要求为主的塔机基础没有必要，而且过高的强度等级对大体积混凝土的裂缝控制反而不利。所以综合考虑，塔机基础的混凝土强度等级不应小于C25。
5.4钢筋配置
板式基础需配置的钢筋包括：上下面层主筋、竖向构造钢筋、对角线暗梁钢筋。梁式基础需配置的钢筋包括：纵向主筋、梁侧构造纵筋、箍筋。
基础表层和底层应配置直径不小于12mm、间距不大于200mm的钢筋；上、下层主筋应用间距不大于500mm的竖向构造钢筋连接；梁式配筋纵向主筋直径不应小于12mm；侧向构造纵筋直径不应小于10mm且间距不应大于200mm；箍筋直径不应小于8mm且间距不应大于200mm。构造钢筋的截面面积不宜小于受力钢筋截面面积的一半。
受力钢筋的截面面积应按计算确定并满足前述要求，此外，《混凝土结构设计规范》规定，对卧置于地基上的混凝土板，板中受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%。按照这个要求，对于高度为1000mm的塔机基础，最小配筋应为直径20mm、间距200mm。
6、地基变形和地基稳定性控制
按照《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187－2009）的要求，上海地区天然地基上的塔机基础都要进行地基变形验算，地基变形验算的标准包括沉降量不大于50mm和倾斜率不大于1‰。但对于上海的软土地基，50mm的沉降控制太过严格，因为软土地基上在建筑物主体结构施工期间，亦即在塔机使用期间所形成的沉降量不到最终沉降量的20%，而按规范提供的公式计算的沉降量是最终沉降量，这就会使塔机基础的设计过于保守。另外计算小于1‰的倾斜率也有难度，现有的设计手段和土体的本构关系都难以精确计算出塔机基础两点的沉降差。所以笔者认为此二项指标值的控制可放在塔机使用过程的监测中进行，即在塔机基础四角设沉降观测点，塔机使用过程中定期进行沉降观测，以实测的数据来控制总沉降量和基础倾斜率。
塔机位于基坑边时须对塔机基础地基稳定性进行验算。如果是深基坑有支护结构，则施工单位应将塔机及基础的有关数据提供给支护设计单位，由设计单位在进行支护设计时同时考虑此问题。如果是自然放坡基坑，则在基坑施工方案中应在有塔机荷载的情况下进行边坡稳定的计算。
二、塔机基础的施工及质量验收
塔机基础的专项施工方案应当由施工总承包单位组织编制，并做到三个符合：第一、塔机参数符合实际采用的塔机型号；第二、地质参数符合塔机基础位置附近的钻孔数据；第三、计算应符合上海市《地基基础设计规范》、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》及其他相关规范标准的要求。专项方案经公司技术负责人审批同意后组织塔机基础的施工及质量验收。
基础的钢筋绑扎和预埋件安装后，应做隐蔽工程验收，在检查验收合格后方可浇筑混凝土；浇筑过程中，避免碰撞、移位钢筋或预埋件；混凝土浇筑完成后及时洒水保湿养护，确保达到设计强度；基础结构的外观质量不应有严重缺陷、不宜有一般缺陷；塔机基础尺寸允许偏差和检验方法也应符合规范规定；基础四周应回填土方并夯实，此外还应按照《建筑机械使用安全技术规程》要求做好基础的防雷接地。
三、结语
塔式起重机作为一个大型的垂直及水平运输机械，是施工现场的一个重大危险源，塔机基础又直接决定了塔机的使用安全。行业主管部门已通过文件、规范等对塔机基础提出了具体的要求，施工单位有必要也有责任对塔基基础进行科学计算、规范施工，以确保塔机整个使用过程中能够安全工作。
参考文献：
1、沪建安质监[2009]第129号《关于加强塔式起重机基础施工安全监管的通知》；
2、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）；
3、《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）；
4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）；
5、《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）；
6、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33－2012）。
论文作者:张琳玲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/12
标签：基础论文; 塔机论文; 混凝土论文; 地基论文; 承载力论文; 钢筋论文; 不应论文; 《基层建设》2019年第22期论文;