塔式起重机纠偏作业与经验小结
仪器信息网 · 2007-04-26 21:40 · 26345 次点击
本单位在某一工程施工中,发生一例塔机倾斜事例和纠偏作业,现介绍如下。
一、概述:
该工程位于杭州市延安路,建筑总面积44000m2,地下二层,地上10层。地下二层挖土深度-9.3m。维护桩墙采用ф800钻孔灌注桩。挖土分两次进行,第一次机械挖土至-4m。,第二次机械挖土至-7.3m,承台土方由人工修挖至-9.30m。本工程所用塔机两台,设置在现场两侧,一台是QTZ5012塔式起重机,一台是QT80EA塔式起重机,均为上回旋自升式固定塔机。
二、塔吊基础结构:
塔机基础为方形砼基础,尺寸为5000×5000×2000,下部为正方形,上边为X型,坐落在西面一排ф800围护桩和东面的两根ф550的独立钻孔桩上,桩长18m,配筋4ф18(局部8ф18),配筋长度12m。塔机砼基础深2000mm,基础面高于围护压梁500mm,实际埋深1500mm,基础梁钢筋与围护压梁连结。桩筋锚入塔机砼基础35d,砼强度等级为C30。
三、塔机基础下沉的问题:
地下室土方挖至-3.40m时,围护桩墙位移,桩墙后的土体下沉,在挖-3.40m以下土方时,西南角二临时房发现裂缝。此时,测得土体沉降量已达60mm,桩墙局部漏水,现场及时采取了注浆措施,即从西南角开始沿西面桩墙外侧每隔1m注一个孔,一直注浆至塔机基础下,沉降速度虽有所减缓,但未停止。接着又增加注浆孔。同时,基坑内靠西侧的承台砼抢先浇捣,使围桩墙的位移、桩墙后土体下沉得到了控制,但此时塔机已倾斜99mm(15m处高测得),严重影响了正常作用。
四、实施纠偏:
本工程两台塔机的不均匀沉降与纠偏类似,以QTZ5012塔机作如下说明。
塔机砼基础重约54t。塔机自重40.01t(含配重),塔机高度15m(吊钩中心高度),安装验收时测得垂直度偏差为:东西方向朝东偏28mm,南北方向朝南偏21mm,已有偏差,但在允许偏差范围内,当地下室开挖完毕,塔机垂直度偏差急增加,一个星期里,测得朝西偏至70mm,两天后又增加至99mm。根据《塔式起重机技术条件》(GB9462-88)中4.1.4.6规定“起重机安装后,无风状态下,塔身轴心线对支承面侧向垂直度为4/1000”,当时塔高15m,允差为60mm,99mm已严重超差,故加强检测,每天早晚测量两次,并采取了加缆风绳子等措施,观察数天,数值没有继续增加,趋于稳定。这是砼基础下沉之后在土侧压力作用下,桩与土的空隙闭合,桩承载能力又恢复,因此桩的承载能力目前能满足塔机及砼基础的重荷。这就是为什么塔机桩基下沉急剧变化后又逐步趋于稳定的原因。
沉降稳定后,进行了纠偏作业。对重达40t塔,塔帽总高为23m,起重臂、平衡臂总长达66.5m的塔机纠正偏斜,必须慎重进行。
1.首先整机检查:主要是对塔身标准节连接螺栓检查,逐个拧紧。先将塔机平衡转向西,,由于空钩状态下,平衡臂的力矩远大于起重臂的力矩,这样使西面部分的连接螺栓少吃力,拧紧西面螺栓,接着,塔机平衡臂转向东,拧紧东面螺栓。全面检查拧紧塔身标准连接螺栓。
2.纠偏作业:挂上钱锤,在塔身旋转到合适位置时,使西面基础螺栓少吃力,缓缓松开西面基础螺栓约一圈螺纹;然后平衡臂转向东,重心压在东面,使西面底梁少吃力,在西面底梁下塞打进斧头状铁片,西面底梁抬高;重复这一步作业,注意在塔机起重臂方向指向南北时,停止转动,对塔机进行东西方向偏斜的观察,了解纠偏程度,逐步进行。一次垫高厚度在3~5mm之内,垫至18mm左右时,线锤与塔身立柱中心线平行。所有空隙处垫实,拧紧底梁螺栓,经纬仪测量,塔身全高垂直偏差值为10mm,在允差范围内。随后几天的测量,均在10~12mm,数据稳定,塔机纠偏作业完成。
测量与纠偏要点:
1.挂线锤观察与经纬方式仪测量偏差,均应控制一个方向,即塔机起重臂方向指向南北时,才能对塔机进行东西方向偏斜的观察与测量,这是让起重臂的不平衡力矩不起作用,否则测量的数据是完全不准确的。同理,塔机起重臂方向指向东西时,才能进行南北方向的观察与测量。
2.实施纠偏作业,同样应控制一个方向,即塔机平衡臂方向指向西时,才能对塔机西面基础螺栓旋松。平衡臂方向指向东时,在西面底梁下打进楔铁。
五、经验教训:
1.塔机砼基础倾斜,主要有以下几方面原因:基坑土方开挖对围护桩墙的位移量和桩墙后土体下沉量计算有误差,特别是塔机砼基础下,围护桩外侧所打的2ф550钻孔灌注桩承载力计算偏高,该两根桩均匀摩擦桩,由于围护桩后土体沉,即基坑以下部分桩摩擦力几乎为零,这样大大降低了桩的承载能力。基坑边是排桩,承载力大于桩墙外侧的两根摩擦桩,这是塔机倾斜的根本原因。今后在设计塔基础时,围护桩墙外侧的两根桩的承载力,要根据土地质量条件,基坑土方开挖的影响等综合考虑,不能仅以桩长来决定和计算其承载力,即基坑标高以下的桩的摩擦力随土体变化而变化,可不予计算它的承载力。
2.塔机砼基础倾斜,引起塔机垂直度超差,造成的危害是不言而喻的。
①影响升塔。由于塔身偏斜,升塔套架与靠轮发生一边悬空,导向轮可能滑出塔身立柱;一边贴紧,磨擦阻力大大增加,甚至套住而不能升塔。
②影响起重性能。塔机起重性能曲线是塔身垂直度达标时的设计值,如超标,由于力矩限制器的控制面达不到额定值,使起重性能大打折扣,影响工地使用。
③严重的是,塔身力学模型为细长杆件,失稳是塔身破坏的一种形式,垂直度偏差引起的倾斜覆力矩叠加吊重弯矩,将可能造成失稳倒塔的恶性事故,因此,严格控制塔机垂直度是十分重要的。
3.塔机垂直度误差是必然存在的,生产制造误差和安装误差一般不会很大,主要是基础产生的误差。只要误差值在标准规定的范围内,是允许塔机继续工作的,只是必须加强监督、测量,将数据进行分析判断,当垂直度偏差产生并有发展趋势时,根据我们的经验,分析实际情况,可采取一些补救措施。如:
①提前进行附墙装置。一般630kN.m塔机自由高度(不附墙时最大吊钩的高度)在40m以内,第一道附墙在30m左右,尽早在塔机附墙立面上埋置预埋铁件,尽早附墙,并在附墙上做些校正,减少误差值。
②没有条件设置固定附墙件时,先临时设钢丝绳缆风,减少垂直度偏差的进一步发展。
③在塔机基础偏高的一面引水灌注,让高的一边有所下沉(有的塔机有中心压重,实施纠偏有困难,此法要控制,纠偏不可过头)。
④注水泥浆。在基础下沉一边,每隔50~100cm打一个孔注水泥浆,减小缓土体下沉。
⑤对倾斜度较大的,误差在极限值附近的塔机,必须先采用垫高底座或基础节一侧的方法来纠正部分偏差,对防止进一步扩大倾斜有明显作用。
以上几项措施,均必须加强监控、观察、测量,塔身上挂线锤,随时了解偏斜情况。在纠偏后用经纬仪测出具体数据,进行比较,并做好记录。
塔机垂直度是一个重要的数据,施工安全台账和验收报告都填写。尤其在安装使用初期更要及时测量,做好记录,认真对待,以保证塔机的安全装施工和安全使用。