摘要：随着社会经济的发展和工业技术的进步，建筑的安全性能日益受到人们的关注和重视。塔式起重机作为建筑“生产制造”的重要工具，其设计及生产技术对于建筑的构造、性能都起着关键的作用。随着我国建筑技术的快速发展，高层建筑的增多，地下空间的充分利用，建筑施工高度越来越高，建筑面积越来越大，因此，对塔式起重机的选择、布置及基础设计提出很高的要求。本文中，对于塔式起重机的基础设计进行分析，针对其存在问题进行分析探讨。
关键词：塔式起重机；塔机基础；设计构造
1前言
在大量建设高层建筑的今天，塔机以其低廉的使用费、灵活的工作高度、较大的工作覆盖面积等优点广泛应用于建筑工地。在高层建筑施工垂直运输中，塔式起重机的应用越来越占主导地位，具有不可替代的作用。然而，塔式起重机的安全事故屡有报道，其安全使用显得越来越重要。除了塔机的材质和操作规程严格遵守工作制度外，塔机的基本设计不合理也是导致塔机故障的问题之一。由于塔吊基础的特殊性，本文对塔吊基础设计进行了探讨。
2塔机基础形式的选择
目前，较为常见的塔机基础主要有两种形式：独立式基础（天然地基基础）和桩基础加钢筋混凝土承台。当地质条件较好，塔吊基础地基承载力较高时，可以采用独立基础。但是，如果独立基础受到相邻基坑开挖的明显影响，很难保证足够的安全距离，因此应考虑桩基础的形式。当地质条件较差时，地基土承载力不足，塔吊荷载较大，受基坑开挖影响较大，或塔吊需要附加荷载时，塔机基础必须采用桩基础。
3塔式起重机基础设计形式与施工技术分析
目前塔式起重机基础多采用钢筋混凝土直接落在天然地基上，当天然地基不满足承载力要求时采用毛石换填或采用桩基础。此种形式的塔式起重机基础施工技术经实际工程验证已经很成熟。本工程的塔式起重机基础就是据此优化演变而来。
目前随着建筑业的不断发展，基坑的深度和面积也在不断的增加。为了附着的方便，塔式起重机也大都布置在基坑当中。根据塔式起重机基础顶标高的不同，塔式起重机基础与底板的关系也分为 2 大类。一类是塔式起重机基础坐在底板以下，基础下部打桩，这种布置方式优点是对结构影响小、施工简便，缺点是底板需要给塔式起重机安拆预留一块后浇板，底板钢筋外露时间较长，后期除锈也很困难，另外后浇板范围被容易积水，需要及时清理否则给塔式起重机安全运行带来隐患，一般底板厚度较小时会采用此种办法; 另一类就是当底板厚度满足塔式起重机基础厚度或采用底板局部加厚时，塔式起重机基础直接埋在底板中即塔式起重机基础的顶面与底板表面齐平，基础下部打桩。这种布置方式的优点是节省材料、底板混凝土和防水可以直接封闭无需为塔式起重机安拆留置后浇板、地脚螺栓不存在泡水的可能，缺点是钢筋施工难度较大。
4塔机基础存在的问题
目前我们一般使用最多的固定式塔式起重机基础是采用现浇钢筋混凝土基础承台，承台一般是矩形，少部分三角形，承台厚度一般根据锚脚的长度决定，一般长度约为1300毫米；边长由地基形式决定，天然基础一般需要6000~7000毫米；如地基承载力低，需要根据计算情况增加；桩基础，通常需要4000~5000毫米；配筋方面因为最小配筋率的限制，一般为22~25mm@200mm。另外，由于地基承载力的影响，在软土地区使用桩（立柱）基础是必要的。一般都是单独设置桩，因此，采用固定式塔吊基础存在以下问题和不足。
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（a）基础形式的选择上比较单一；
（b）混凝土用量和配筋量均很可观，且无重复利用价值；
（c）受基础形状的限制，基础桩或者立柱桩无法与工程桩完全结合；新增设的桩对永久结构的受力有一定的影响；
（d）可能影响到一部分永久结构的施工及后续建筑使用功能上的隐患；
（e）一般需要凿除这些基础，造成费工费时及各种环境污染。
5塔式起重机基础设计
5.1独立基础设计控制
对独立基础设计作以下几方面的控制：
①基础类型的控制：独立的基础以正方形最优，因为倾覆力矩在平面上是随机的，各方向的力矩都要求平衡。
②基础高度的控制：无论是偏心距还是地面承受力，改变边长都优于改变高度。当基高越高，重心随着高度的增加而增大，偏心率或地面承受力的变化不很明显。因此，通过对基础边长的控制，实现了抗倾覆的控制，效果更明显。验算时常出现以下几种情况：抗倾覆不满足：如果倾覆不满足，偏心距就不符合要求。偏心距可通过调整边长或基础高度来调节，以达到抗倾覆的要求。如果施工现场受限制，基础不能设计成正方形，可以考虑长方形或多边形或不规则图形，但重要的一点是地基的中心位置必须与塔机的中心点重合。另外，在验算倾覆阻力时，必须采取基础短边验算，因为基础短边力矩短，弯矩不平衡较大，属于最不利因素。
地耐力不满足：地耐力大于地基承载力标准值时，可以增加地基边长。如果场地受限制，可以将基础设计成异形基础，同样，保证基础中心与塔机的中心点重合。如果效果不佳，则可以考虑桩基础。
5.2桩基础设计
在高层建筑深基坑施工中，如浇筑钢筋混凝土楼板，在基坑附近施工时，需要附加塔吊基础时，建议采用灌注桩承台式钢筋混凝土基础。灌注桩的埋深根据地质条件确定，桩的直径为800～1000mm，承台尺寸不仅要满足塔吊稳定性的要求，而且应符合施工现场的条件。
塔机基础采用桩基础，主要靠桩承受竖向和水平荷载，倾覆力矩和其上土的自重荷载作用，桩基础与独立基础的最大差异是的桩基础不用检验地耐力，主要靠桩承载，但必须检查桩抗压能力。根据塔机的规格，塔式起重机水平力产生的倾覆力矩远小于不平衡力矩。因此，在偏心力的作用下，部分塔机基桩承载力以拔力为主，必须检验桩的抗拔力。因此，塔吊桩基的倾覆验算不是检验偏心距，而是验算桩的抗拔承载力，从而使基础设计满足抗倾覆要求。桩基础由桩的主筋来抗倾覆，规范要求桩主筋通长配置，主筋伸入承台的长度必须大于40d（d为主筋直径）。
①桩类型的控制：预制桩应谨慎使用，因为预制桩的主筋较小，桩身表面光滑，很难满足抗拔要求，且预制桩直径小，难以满足压缩要求。因此，预制桩的使用应重点检查其抗拔、抗压两项指标，并在条件允许的情况下，最好使用灌注桩。
②桩稳定性和均匀沉降的控制：在桩侧土受土压力作用下，必须检测桩身的稳定性。桩设计长度必须达到所要求的持力层，否则会影响沉降不均匀，特别是预制桩。其承载能力取决于持力层的承载能力。
③桩的成本控制：塔式起重机抗倾覆控制后，可相对减小承台的尺寸，降低基本造价，具体规格缩小量通过验算确定。因此，桩基抗倾覆控制主要受桩的抗拔力控制，与承台的尺寸规格关系不大。
6结语
塔式起重机是高层建筑施工中垂直运输的核心施工机械和设备。在施工过程中，塔机的安全直接影响施工的质量和成本，进而影响企业的形象和声誉。为了保证塔机的安全，必须从塔吊基础设计阶段掌握，重视塔机的倾覆控制，从而降低成本投资，提高安全施工系数。
参考文献：
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[2]田文斌.塔式起重机基础设计常见误区的分析[J].建筑施工，2010(07)
[3]安晶.塔式起重机的基础设计[J].山西建筑，2012(20)
[4]马文奎.塔式起重机基础设计[J].产品技术，2016(08)
论文作者:苏洁
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/24
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