目录
吊装设备地基基础工程 ................................................................................................................... 1 第一章 地基处理概述 ..................................................................................................................... 3
一．地基设计时面临的问题 ............................................................................................... 3 二．地基处理的目的 ........................................................................................................... 3 三．地基处理方法的分类 ................................................................................................... 3 四．地基处理方法的使用方法和选择原则 ....................................................................... 3 五．换土垫层法 ................................................................................................................... 4 六．密实法 ........................................................................................................................... 5 七．排水固结法 ................................................................................................................... 5 八．砂井堆载预压法 ........................................................................................................... 6 九．镇压层法 ....................................................................................................................... 7 十．爆炸法 ........................................................................................................................... 7 十一．复合地基 ................................................................................................................... 8 十二．渗入性灌桨法 –劈裂法 ......................................................................................... 9 十三．新方法：高真空挤密法(HVDM) ............................................................................... 9 十四．地基处理工程的施工管理 ..................................................................................... 10 十五．地基处理质量的监测和检验 ................................................................................. 10 十六．静力载荷试验 ......................................................................................................... 10 十七．软(粘)土设计和施工中应考虑因素 ..................................................................... 10 十八．地基处理技术的最新发展 ..................................................................................... 10 十九．地基处理方法发展趋势 ......................................................................................... 11
第二章 履带式起重机最大接地比压的一种简化计算法 ......................................................... 12
一．引言 ............................................................................................................................. 12 二．计算模型 ..................................................................................................................... 13 三、结论 ............................................................................................................................. 15
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第三章 人工挖孔桩的设计与施工 ............................................................................................... 16
一．人工挖孔桩的勘察设计 ............................................................................................. 16 二．人工挖孔桩的设计 ..................................................................................................... 16 三．人工挖孔桩的施工 ..................................................................................................... 17 四．桩身混凝土浇注方法 ................................................................................................. 18
第四章 混凝土预制拼装多用塔机基础 ................................................................................... 19
一．混凝土预制拼装多用塔机基础的技术 ..................................................................... 19 二． 拼装多用塔机基础的组成与承载力验算 ............................................................... 19 三．拼装多用塔机基础抗倾覆稳定性和强度的验算 ..................................................... 21 四．现场拼装塔机基础的工艺流程 ................................................................................. 21 五．工程应用的优越性与效益分析 ................................................................................. 21
第五章 塔式起重机基础中常见问题 ......................................................................................... 23
一．塔机固定式基础一般分几种形式 ............................................................................. 23 二．塔机基础的常见问题 ................................................................................................. 23 三．根据地基承载力怎样确定混凝土基础几何尺寸 ..................................................... 23 四．当塔机型号相同，其最大倾翻力矩是否相同。基础设计应使用哪一种最大倾翻力矩 ......................................................................................................................................... 24
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第一章 地基处理概述
一．地基设计时面临的问题
1、承载力及稳定性的问题
当地基的强度不足以支承上部结构的自重和外荷载时，地基会发生整体或局部剪切破坏。 2、沉降、水平位移或者不均匀沉降
地基产生过大变形，会影响结构物的正常使用功能。特别是发生不均匀沉降时，结构有可能开裂破坏。
3、地基的渗透量或水力坡降超过容许值时，会发生水量损失，或因潜蚀和管涌导致失事。 4、地震、机器或者车辆的振动、海浪的作用和爆破的动荷载可能引起地基土，特别是饱和土和无粘性土的液化、失陷和震陷等危害。
二．地基处理的目的
利用地基处理技术对地基进行加固，用以改善地基土的工程特性，表现为： 1、提高地基土的抗剪强度 2、降低地基土的压缩性 3、改善地基土的透水特性 4、改善地基的动力特性
5、通过消减黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性改善特殊土的不良地基特性
三．地基处理方法的分类
1、时间分类
临时处理和永久处理 吊装设备的地基基础通常是临时处理。 2、处理深度分类
浅层处理和深层处理。 3、土性分类
粘性土处理和砂性土处理，饱和土和非饱和土处理。 4、加固机理
地基处理的方法分类
1、换土垫层法(浅层) 机械碾压法，重锤夯实法，平板振动法，强夯挤淤法。 2、振密、挤密法(深层) 强夯法，砂桩挤密法，振冲挤密法，土桩和灰土桩法等。 3、排水固结法 堆载预压法，砂井法，真空预压法，降水预压法，电渗排水法。 4、置换法 振冲碎石桩法，石灰桩法，强夯置换法，水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩)。 5、加筋法 土工合成材料，加筋土，土层锚杆，土钉，树根桩法。 6、胶结法 灌浆法，高压喷射注浆法，水泥土搅拌法。 7、冷热处理法
四．地基处理方法的使用方法和选择原则
选用地基处理方法要力求做到安全适用、确保质量、经济合理、技术先进。
地基的基本处理方法无非是置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和加热等方法。很多地基处理具有多重处理效果。但各种地基处理办法都有自身的优势，同时有着自身的使用范围。
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五．换土垫层法
将基础底面一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖除,换填上强度较大的砂、碎石、粉煤灰、干渣、灰土、素土等稳定且无侵蚀的材料，分层夯至要求的密度。 作用：
1、提高地基承载力：改善基底面开始破坏的趋势； 2、减少地基沉降量：地基浅层沉降量最大； 3、加速软弱土层的排水固结：垫层是排水面； 4、防止地基土冻胀。 缺点：
如果垫层太厚，施工难度大，地下水位高的话需要排水，深基坑处理时大放坡，基坑需要支护，施工土方量大。
一般适用于3m 以内，不小于0.5m。
换土垫层施工法
（1）砂垫层以中粗砂为宜，其颗粒不均匀系数不小于5，可掺进一定数量的碎石或卵石，但要均匀分布。碎石也可以使用，强度较高容易夯实也比较经济。细砂也可做垫层，但不易压实、强度低，泥的含量、有机质的含量和水稳定不良的砂料必须控制在3%以内，而且不应有直径大于100毫米的石块，否则会导致垫层本身不均匀压缩。
（2）砂垫层施工中的关键是如何将砂加密到设计要求的密实度，常用的方法有振动法、水撼法、碾压法，这些方法都是在基坑内分层铺设，然后逐层振密或压实分层的厚度根据振动力大小而定，一般每层铺设厚度在150～200毫米，砂垫层以振动法、水撼法为好，素上垫层以碾压法为好。 换土垫层施工方法
（3）当采用碎石垫层时，为防止基坑底面表层松土发生局部破坏而使建筑工程基础产生附加应力而使建筑物产生附加沉降，应在基底铺一层150～200mm砂垫层，然后再铺碎石垫层。
（4）开挖基坑时，应避免扰动软土层的表面，否则基底土的结构遭到人为的破坏，强度就会明显下降，以致在荷载作用下，使建筑物产生更大的附加沉降。所以基坑开挖后应立即回填不能暴露过久或浸水，更不能任意践踏基坑表面 垫层的设计与计算 强度和变形要求：
足够厚度能够置换可能被剪坏的软弱土； 足够宽度：
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防止垫层向两侧挤出。 排水垫层：
在基底形成30cm 的砂、碎石等透水性大垫层。 变形验算： 垫层和软弱下卧层的验算。
六．密实法
1、碾压法
小型碾压设备，如压路机、铲运机、羊足碾等。加固深度和程度比较有限。 2、夯实法
重锤夯实：锤重较小，15～30KN，夯实的 影响深度在夯锤直径的1倍左右(1.2m); 强夯法：后面重点介绍 3、挤密法
强夯法(动力固结法) 强夯法的广泛应用
起源：1969年首次应用到法国的Riviera滨海填土。国内首次在1978年11月由交通部一航局，在天津新港3号公路进行试验，取得成功。迄今为止历时30年，在全国10余个省市数百项工程中采用，并发表大量的论文，取得了明显的社会经济效益。
强夯法经过30余年的发展，广泛应用到一般工业与民用建筑、仓库、油罐、公路、铁路、飞机跑道及码头的地基处理中，主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。 在大连的港口建设中得到了广泛应用，如大窑湾液体化工品罐区、大窑湾汽车物流基地滚装码头等场地的地基处理都采用了强夯法。
强夯法的优势及强夯置换法
优点：适应性强、效果好、造价低、工期短等特点。 近期发展了强夯置换法，即利用夯击能量将碎石、矿渣等物理力学性质较好的粗颗粒材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并在墩间土形成碎石墩复合地基，提高地基承载力和减小地基沉降，主要用于处理饱和粘性土。 强夯法设计
仍处在经验阶段，一般步骤为：
1、参见 “建筑地基处理技术规范”JGJ79-2002，初步确定强夯参数指标。 2、试夯 3、修改参数 4、正式施工 5、强夯质量检测 强夯法设计
间距：视加固深度变化。
加固深度大，间距宜大，加固深度小，间距宜小。如加固深5m，间距可4m左右。夯击遍数对填料较好，处在地下水位以上填土，点夯可一遍打完，不必分遍跳打。 击数（夯击次数）：点夯时，同一点上的夯击次数。试夯定。击数定在最后两击夯沉量50mm (高能量 100mm)
七．排水固结法
排水固结法是处理软土地基的有效方法之一。 对于天然地基，有两种施工方法：
1、先在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体，然后利用建(筑)物本身重量分级逐
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渐加载。这种施工方法适用于只要应用排水固结法来加速地基土的抗剪强度的增长、缩短工期的工程，如路堤、土坝等，达到设计荷载。
2、在建(构)筑物建造之前，在场地上先进行加载预压，使土体中的孔隙水排水，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。这种方法适用于沉降要求较高的建(构)筑物,如冷藏库、机场跑道等。
排水固结法的优势
排水固结法解决两方面的问题
1、沉降问题，使地基的沉降在加载预压过程中大部分或者基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差；
2、稳定问题，加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。 适用范围
适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基 排水系统的组成
土的有效应力原理：孔隙水的排出非常关键。 简易排水系统
当软土层较薄或土的渗透性较好时，可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层，然后加载，土层的水竖向流入砂垫层排出。 复杂排水系统
当工程碰到较深厚的、透水性很差的软粘土层时，可在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统。
竖向排水体施工 1、普通砂井施工
先在地基中成孔,再在孔内灌砂形成砂井。
成孔的典型方法由套管法、射水法、螺旋钻成孔和爆破法； 2、袋装砂井施工 主要解决大直径的砂井中存在的问题。 3、塑料排水带施工
排水固结法的加载系统
堆载预压法：砂石料、钢锭； 降水预压法：增加土骨架的受力；
真空预压法：砂井地基上放置不透气的密封膜，真空装置抽气； 联合预压：两种预压方式 1、等载预压
2、超载预压：残余沉降几乎为零；预压时间也短；
八．砂井堆载预压法
该方法主要是通过设置袋装砂井，塑料排芯板成真空加压方法迫使地基孔隙水迅速排出，使地基土加速固结以提高抗剪强度和承载力。
砂井堆载预压法的施工步骤是先用沉管法和水冲法成孔，然后在孔内灌砂预压。该预压法具有使用机具简单，就地取材，工期短，造价低等优点。 砂井堆载预压法构成 两个独立系统联合组成
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即由砂井及其顶部的砂垫层构成的排水系统和临时荷载加压系统。 (1) 排水系统可根据天然地基的具体排水条件确定其是否必要;
(2) 加压系统是地基固结的动力，是不可缺少的。预压加载可采用加压重预压、抽气造成真空预压、降低地下水位预压等3种方式。真空预压是利用抽气，在地基内形成真空，以大气压力为预压荷载，根据设计和施工工艺，一般真空压力为(50～90) kPa，最大真空压力可达90kPa，相当于厚度为5m的填土压重。
砂井堆载预压法
设计中要解决的问题：确定预压范围、加荷大小、加荷速率以及确定井径、井距、井深及施工机具等
(1)预压范围和加荷大小：预压范围一般应大于建筑物面积。至于预压荷载的大小，因预压的目的主要是减少建筑物沉降量和沉降差，根据经验可采用设计荷载p的1.2～1.5倍，但不得超过地基的极限荷载。最好是通过沉降量的计算，按所需削减的沉降量确定相应的最大预压荷载。
(2) 沉降量和固结所需的时间：预压期间的沉降量取决于软粘土层的透水性、厚度、天然排水边界与荷载的大小等，可通过计算确定。一般认为，预压时间以固结度达90％左右为宜，约4～8个月。
(3) 加荷速率：应与软土强度增长的速度相适应，如堆土过快，对灵敏度很多的软土，有可能破坏土的结构，压缩性加大，反而达不到预压效果。加荷速率的控制，通常由实测预压加固时的沉降速率（地表处基底中心沉降每昼夜小于10mm，水平位移（边桩水平位移）每昼夜宜小于3~5mm以及孔隙水压力资料而定。根据经验，加荷速率以控制孔隙水压力在堆土荷载的50％以内为宜，并随着堆土的升高，加荷速率应逐渐降低。
(4) 砂井的设计：应确定砂井的直径、间距、深度和排列型式等问题， 常取决于施工机具的规格。
九．镇压层法
在软弱地基上修筑土堤或土坝，常常会出现堤脚外面隆起，堤身倒塌现象。这是由于地基承载力不足所致。我国很早就有用镇压层措施建筑坝的经验，即在堤坝两侧堆土石以防基土被挤出，从而稳定堤坝。
镇压层的设计，是先假定镇压层得尺寸（厚度和宽度），然后假定许多个滑动圆弧，用圆弧滑动法试算，使求得的安全系数满足稳定的要求。若求得的安全系数太小或太大，则改变镇压层的尺寸，直至满足为止。
镇压层的优点：施工简单方便，不需要特殊的施工机具；镇压层本身的填料可就地取材；在迎水坡的镇压层能起防浪作用，在背水坡的则起到抗渗作用，在洪水期间又可作护堤抢险的工作场地。
镇压层的缺点：土方量大，占地面积广，并使地基的沉降量增加，故只适用于修筑
十．爆炸法
爆炸法是事先在地面下按格形布置打下套管(也可用水冲法转孔)，间距为（1～1.5）H，H为需要振密的松砂层厚度。将炸药埋入钻孔后拔出套管。炸药埋置深度约为需加密松砂层厚度的三分之二。
这种方法加固地基的基本原理是：由于爆炸时产生的冲击力，使地基土的原有结构被破坏（液化），引起很大的孔隙水压力，再让砂土重新沉积，从而获得新的较密实的结构。 例如加密的深度达10m左右时，可用2～3个炸药包在不同深度上爆炸。
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爆炸法一般需要进行2～4遍爆炸，才能使地基达到加固的要求。爆炸后的地面成一个漏斗形，并在地表1m左右的砂层不够密实，需要在地表面用振动器或其他方法予以压实。 爆炸法施工时，必须严格遵守操作规定，注意安全操作。 爆炸法的优点是：施工简单、迅速，费用较少。
爆炸法的缺点是：爆炸后的地基可能不够均匀，爆炸法对于粗砂、中砂的加固效果良好，对于细砂和粉砂的加固效果则较差。
十一．复合地基
在复合地基中，上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。 复合地基承载力 fsp,k fsp,kmfp,k1mfs,k fp,k 为桩体承载力标准值(kPa)， f s,k 为桩间土承载力标准值(kPa)。
复合地基常用形式分类
增强体设置方向 1、竖向 2、水平向 3、斜向 增强体材料
1、土工合成材料，如土工格栅、土工织物 2、砂石桩 3、石灰桩、水泥土桩 4、CFG桩和低强度混凝土桩 5、两种以上竖向增强体
6、水平向和竖直向增强体(桩网复合地基) 基础刚度和垫层设置
1、刚性基础，设(不设）垫层 2、柔性基础，设(不设)垫层 增强体长度
1、等长度 2、不等长度(长短桩复合地基)
复合地基中的碎石桩法
碎石桩法:在地基中设置由碎石组成的竖向增强体(或桩体)形成复合地基达到复合地基处理目的的地基处理方法.
原理:在地基中设置碎石桩体形成复合地基,以提高地基承载力和减少沉降.碎石桩桩体具有很好的透水性,有利于孔隙水压力消散.砂性复合地基又有很好的液化性能. 按施工方法不同分类：
1、振冲碎石桩法★ 2、干振挤密碎石桩法 3、沉管碎石桩法★ 4、沉管夯扩碎石桩法 5、袋装碎石桩法 6、强夯置换碎石桩法 沉管碎石桩法
沉管灌注桩： 锤击 振动 （挤土）灌砼 边拔 边振 边灌砼 放钢筋笼成桩 振冲碎石桩法
利用振动和水冲加固土体的方法
最早由德国S.Steuerman 1937年用于处理柏林一幢建筑物7.5m深的松砂地基,效果良好. 我国应用振冲法在1977年,首次应用的工程是南京船舶
水泥粉煤灰碎石(CFG)桩法 Cement-Flyash-Gravel pile
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由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和而成的高粘结强度桩，桩体和桩间土、褥垫层一起组成水泥粉煤灰碎石桩复合地基
优势：1、经济效益可以掺入工业废料粉煤灰，不配钢筋，充分发挥桩间土的承载力，造价是桩基础的1/3~1/2
2、施工速度快、工期短、质量容易控制。 长螺旋旋钻孔机是CFG得到更广泛的应用
十二．渗入性灌桨法 –劈裂法
该方法用泵和压缩空气通过灌浆管把浆液均匀地注入土层中，浆液以填充和渗透方式挤出颗粒间或裂隙中水分和空气并占据其位置，经过一定时间后，浆液便凝固，把松散土粒或裂隙胶结成一个整体，形成强大、防水防渗性能高、化学稳定性良好的一种新介质“人造石”。注浆液分为水泥浆、化学浆、碱液。水泥浆液，用标号不小于325号普通硅酸盐水泥最好，水灰比0.8～1.0。化学浆液有:水玻璃、丙稀酸胺、低浆废液等。适用于砂土，粘性土地基。
灌注溶液法
将化学制品充填到松砂孔隙中去，以增强砂土的胶结性。在这方面最常用的方法有灌浆法、硅化法。
灌浆法是水利工程中常用的方法。用压力将水泥浆灌入土中，充填土的孔隙或裂缝，从而达到基土胶结和增大其强度，或作为防渗的措施。 硅化法常用的化学药剂为硅酸钠和氯化钙溶液。硅酸钠渗入土中水解后生成硅酸凝化胶，将土颗粒胶结起来，而氯化钙溶液则起着加速凝固的作用。
高压喷射注桨法
高压喷射注浆法就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入(或置入)至土层预定的深度后，以20～40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏上层，形成预定形状的空间，当能量大、速度快和脉动状的喷射流的动压力大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细粒土随浆液或水冒出地面，其余土颗粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列。这样注入的浆液将冲下的部分土混合凝结成加固体，从而达到加固上体的目的。它具有增大地基强度、提高地基承载力、止水防渗、减少支挡结构土压力、防止土液化和降低土的含水量等多种功能。
a、适用范围较广 b、施工简便灵活 c、可控制固结体形状 d、可垂直啧射也可 倾斜和水平喷射 e、耐久性较好 f、材源广阔 g、浆液可回收 h、施工管理便利 i、安全生产 j、无公 害
十三．新方法：高真空挤密法(HVDM)
2000年：高真空击密法开发研制成功
至2004年底，成功处理的软土地基面积超过1000万平方米，节约造价超亿元； 快速“高真空挤密法(HVDM)”的优势 质量可控 能有效控制工后沉降和差异沉降 造价低廉
为现行软基处理方法的40%-80% 工期快 施工周期为25~30天 该方法特别适合港口、道路、堆场等大面积软基处理。
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十四．地基处理工程的施工管理
提示：有时虽然采用了很好的软基处理方案，但是如果施工管理不善，也就丧失了良好处理方案的优越性。
施工管理的注意事项：
1、在施工中的各个环节的质量标准要求严格控制
换土垫层法压实时的最大干密度和最优含水量要求；堆载预压的填土速率和边桩位移的控制；碎石桩的填料量、留振时间的控制。
2、软基处理的施工要尽量提早安排，主要考虑的是地基加固后的强度提高往往需要一定的时间。
3、一般在地基处理施工前、施工中和施工后，都要对被加固的软弱地基进行现场测试的勘探。
十五．地基处理质量的监测和检验
地基处理现场监测和质量检验是地基处理工程的重要环节。 现场监测和质量检验的内容和方法：
1、地基的强度与桩体的强度：包括单桩和复合地基静载荷试验、标准贯入试验、静力触探与动力触探、桩身高应变检测，钻芯法；
2、地基变形：包括沉降变形与水平位移变形测试。 3、应力监测：包括土压力和孔隙水压力测试。
4、桩身完整性：采用桩身低应变检测和声波透射法测试。 5、动力特性：采用波速测试、地基刚度测试等。
十六．静力载荷试验
步骤：按照载荷试验要求，加荷等级共分8级。每级加载后，按间隔10、10、 10、15、15min、以后为每隔30min测读一次沉降，当连续两小时内，每小时的沉降小于0.1mm则认为变形已趋于稳定，之后施加下一级荷载。当在最后一级荷载下变形趋于稳定后，进行回弹试验，卸载等级共分4级，每级卸载数值为加载数值的2倍，卸荷至最后一级零荷载，变形趋于稳定后，静力载荷试验结束。
试验终止条件：a. 承压板周围的土明显的侧向挤出；b. 沉降s急剧增大，荷载－沉降曲线出现陡降段；c. 在某一荷载下，24h沉降速率不能达到稳定标准；d. s/b≥0.06 承载力基本值的确定：按照国家有关规范，根据荷载～沉降曲线进行确定。
十七．软(粘)土设计和施工中应考虑因素
设计时宜利用其上覆较好的土层作为持力层；考虑上部结构物和地基的相互作用。对建筑体型、荷载状况、结构类型和地质条件等进行综合分析，确定建筑、结构措施和地基的处理方法。
施工中应注意对软土基槽底面的保护，减少扰动；荷载差异较大的建筑物，宜先建重、高部分，后建轻、低部分。
活荷载较大的构筑物或构筑物群( 如料仓，油罐等)，使用初期应根据沉降情况控制加载速率，掌握加载间隔时间，或调整活荷载分布，避免过大倾斜。
十八．地基处理技术的最新发展
随着我国土木工程建设持续、高速的发展，地基处理技术在我国得到了飞速发展。老方法得到改进，新方法不断涌现。
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地基处理技术的最新发展反映在：
地基处理的机械：如多头深层搅拌机、高压旋喷注浆机；
材料：如土工合成加筋材料，和粉煤灰水泥浆材、硅粉水泥浆材等水泥和化学浆材； 地基处理设计计算理论：随着计算机技术的发展，形成了复合地基承载力和沉降计算方法；强夯加固深度、真空预压法计算理论得到发展； 施工工艺：高质高效。如长螺旋钻孔工艺使CFG桩钢性桩复合地基法得到大面积推广。 现场监测技术：检测手段越来越多，检测精度越来越高。
多重处理方法的综合运用：如真空预压法和堆载预压的综合运用，CFG桩和深层搅拌桩水泥土桩多元复合地基的综合运用。
十九．地基处理方法发展趋势
地基处理方法总的发展趋势：
针对重力式基础，往往采用地基表层加固、夯实和碾压，或者换土垫层法，这种处理方法考虑的为整个地基土完全受力，加固区内土体性质得到全面改善，形成均质地基。 当表层处理方法达不到地基承载力和沉降变形的设计要求时，工程上采用桩基础，如预制桩、钢桩、人工挖孔桩和钻孔灌注桩等，这种处理方法考虑的是桩基础独立受力，桩间土不受力。
目前地基处理的发展趋势偏向复合地基，即地基中部分土体得到增强和置换，或者在天然地基中设置加筋材料，加固区由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。如振冲碎石桩法、CFG桩法、高压喷射注浆法、土工格栅等复合地基处理方法都得到广泛应用。 同时已有建筑物的纠偏和托换技术得到了进一步的发展，如基础加宽技术、墩式托换技术、树根桩托换技术、降水纠偏法、堆载纠偏法、掏土纠偏法等。
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第二章 履带式起重机最大接地比压的一种简化计算法
一．引言
大型、超大型履带式起重机自重大，稳定性好，可不采用外伸支腿，可在相对松软泥泞的场地行使，以其装卸方便、起重能力大、流动性强的特点，在电厂施工、水利建筑施工、石油化工、港口和桥梁、铁路装卸等大型工程中得到广泛的应用，是目前起重作业中不可缺少的起重机械。
在强夯处理施工时，用到履带式起重机。
近年来，国内也引进不少超大型履带式起重机，如德马克(DEMAG)系列，马尼托沃克(MANITOWOC)系列，住友(SUMYOMO)系列，神钢(KOBELCO)系列。 吊装事故：
由于施工现场条件、操作人员水平或现场管理水平；吊装重物超载引起倾翻；起重臂折断；绳、吊具破坏，重物突然坠落，引起吊臂抖动和反弹；电气控制设备失灵；起吊重物时由于地基原因引起沿着履带板纵向下沉和沿履带板侧面下沉引起倾翻。
起重机最大起重量大，自重也很大。用MANITOWOCM250-S2履带起重机吊装300M W发电机组主变压器压器，主变压器重200余t，加上起重机自重达到450 t，此时起重机负载行走对基础的要求就相当高。
由于履带式起重机的工作场地经常转移，工作环境相当复杂。场地转移或吊起重物行走时对行走基础的纵向横向坡度以及基础的承载能力都有严格的要求，特别是在满载或者超载行走的情况下。如果达不到要求，就会酿成机翻、人亡、物毁的严重事故。 所有的履带式起重机的额定荷载表注明：所列的额定值均假定起重机支撑在坚实的支撑面上。即只有履带的支撑可以保证，在整个操作过程中，起重机的水平偏差保持在规定的范围内，起重机不至于由于支撑物松动而摇晃或倾斜，才能使用表格中的额定荷载值。 对基础纵向和横向的坡度要求，起重机操作说明书有明确的规定。但对于履带式起重机工作时的最大接地比压的计算却是凭工作经验作出估计或者取平均值。这样，要么是造成人力、物力、财力不必要的浪费，要么是地基、基础强度不够而酿成翻车事故。通过对履带式起重机行走性能及土壤力学性质的研究，摸索出履带式起重机最大接地比压的一种简化计算方法。
吊装设备必须重视地基处理
把吊装设备的地基处理特别性给予强调是因为这个方面的问题容易被忽略，但这却是对大型设备吊装的安全起着决定性作用的关键因素。 根据国内外的经验地基问题是造成大型设备吊装事故的主要原因，不管是履带吊车还是汽车吊车都存在这个问题。从事大型设备吊装工作必须对地基处理非常重视。在设计吊装方案时都会根据施工现场的地质报告因地制宜的编写地基处理方案，对地基进行平整和强化处理，而地基处理方案也是公司进行吊装技术方案审核的重点审核对象。在地基处理方案确定后的实施过程中，一般都会要求派人在现场监督，要求现场施工人员必须按照地基处理方案来施工。对于地基问题还有一个重要的保障措施就是制作路基板，而且这些路基板都是根据具体的吊车量身定做。
工程实例：有一个1250吨吊车的路基板，吊车制造商本身提供了一套通用的路基板制造图纸，但是考虑到国内的具体情况与远在德国的制造商所掌握的情况可能存在的偏差，所以没有照搬制造商的图纸。经过与吊车制造商反复进行技术交流，掌握了吊车在各种工况下行走和吊装过程中载荷与力的分布情况，然后根据我国典型地区的地质条件，自行设计了路
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基板制造图纸并严格按照图纸制造了30块长7米、宽2.2米的专用路基板。路基板无疑增加了制造成本和吊装设备的动迁费用，但是这样的投入是保障大型设备吊装安全所必需的。 设计思路
土： 本身作为一种天然地质材料，岩石经过长期的历史作用，经过风化、破碎、搬运／迁移，在不同地点沉积下来的松散矿物颗粒的集合体。
特点：受力之后容易变形，变形量比较大，强度低，遇水强度降低，非均匀性，各向异性，结构性，时空变异性。不经过处理，地基承载力不足，很难直接用于工程。 地基基础处理
基础：地面以下的建筑物最低下扩大的结构。 地基：承受由基础传来荷载的土层，成为地基。 地基基础处理的方案
1、天然地基上的浅基础； 2、天然地基上的深基础； 3、人工地基上的浅基础； 4、人工地基上的深基础
二．计算模型
大型履带式起重机负载行走时，要在吊车行走的基础上铺上专用走板(用钢板和工字钢焊接成，以增加履带与基础的接触面积)，并且，走板要有足够的强度,以保证在承受吊车自重及其负载的情况下所发生的弹性和塑性变形微小至可以忽略不计。这样，履带的最大接地比压的计算就简化成走板底部最大压力的计算。由于刚性走板在任何受力条件下本身不发生变形，走板底部总是保持一个固定平面，根据此假定，不论是中心载荷还是偏心载荷，所导致的基础沉降总是均匀的或倾斜的，而基础可以看成是弹性均匀体，因此，在实际工作中就可以假定走板底部压力分布的形状是线性的。
2.1中心载荷作用下的走板底部压力
当载荷合力G通过走板中心时，走板底部压力为均匀分布，如图1所示：
图1.中心载荷作用下的走板底部压力分布
此时走板底部平均压力按下式计算:
PG/AG——作用在走板底面中心的竖直载荷，包括吊车自重和重物重量，走板的重量忽略不计； A——走板的底面积，A=L× B, L和B分别为走板的长宽。
2.2偏心载荷作用下的走板底部压力
对于履带作用于走板的偏心载荷只考虑沿走板长度方相向的偏心载荷，因为载荷在走板宽度方向的偏心总可以通过控制走板的铺设位置而加以调整。吊车在走板上行走，载荷在走板长度方向的偏心是必然会产生的。此时沿走板长度方向边缘的最大压力，最小压力按照偏心受压公式计算:
max,min （2）
M——作用于走板底部的力矩； 2PGMG6e(1)LBWLBLWBL6
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W——走板底面的抵抗矩，取 ； e——载荷偏心矩。
从上式可以看出，按载荷偏心矩的大小，走 板底部的压力可能出现下述三种情况见图2： 当 e L / 6 ，走板底部压力呈梯形分布； 当 e L / 6 ，走板底部压力呈三角形分布； 当 e L / 6 ，走板底部产生拉力。
对于第三种情况，由于走板与基础之间不能承受拉力，此时产生拉力部分的走板将与基础脱开，而使走板底部压力重新分布。因此根据偏心载荷应与基础反力相平衡的条件，载荷合力G应通过三角形反力分布图形的形心，由此可得走板底部边缘的最大压应力为为： ' 2 G （3）
Pmax L3(e)B
2.3履带式起重机动态条件下接地比压的计算
履带式起重机一个突出的优点就是灵活性很强，并且可以吊起重物行走。在行走的过程中，会出现两种情况:
起重机的整条履带只压在一块走板上
起重机的整条履带压在两块走板上在这两种情况下，走板底部受力情况不同，要分别加以讨论。
2.3.1整条履带压在一块走板上
此时，整条履带所分担的重力全部压在一块走板上并在走板上移动，上述二种情况 ( e L / 6, e L / 6, e L / 6 ) 都会出现，根据极限情况计算e的大小(如下图所示)并按照大偏心公式(3)或小偏心公式(2)计算出 P 1max
图3一块走板受压极限情况 2.3.2整条履带压在两块走板上 当履带压在两块走板上时，由于两块走板均受偏心载荷，受压端的地面会发生变形从而导致两走板倾斜，如图4所示:
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图4 两块走板同时受压情况
此时履带与走板的接触也由面接触而变为线接触，载荷G与F1和F2相平衡，F1，F2分别为A, B走板对履带的反力,由于F1，F2的大小并不由走板受压的长度决定，而是由合力G的作用线相对履带中心线的位置定: F 1 GL 2 /( L 1 L , F2GL1/(L1L2)2)，因此在履带从A走板向B走板运动的过程中，会发生三种情形:
L 1. LS由小变大，当LS很小时，B走板受压偏心矩 e L B相当大，产生的压应力2P将超过基础初始设计极限承载能力δ而使基础发生塑性变形，重力G又全部由A走板承担。履带继续向B走板前进，当LS将超过而未超过一定值[LS]时，B走板底部受压基础能承受且不再发生塑性变形，此时LS等于[LS], A走板的受压偏心矩达到最大值。
L
e(L2[L]B) 2 根据 的大小，求出此时A走板最大基底压应力计算公式为:
L 6(L2[L]B)G2 当 e L / 6 时，代人(2)式得: P 2max LB 1 L (4)
2GP 当 e L / 6 时，代人(3)式得: 2 max (5)
3(L2[L]B)B
2. 当LB超过[LB]，而A走板的受压长度LA大于[LA]时，重力G将按，分配给A, B两走板，此时A, B 两走板底部最大压应力肯定比A, B两走板单独承担载荷G所产生的最大压应力要小，因此这种情况下走板底部压力不必计算。
3. 当履带继续前进到一定程度，A走板受压LA长度小于[LA], A走板下基础由F1于的作用产生的压应力也将超过基础初始设计极限承载能力δ而使基础发生塑性变形，这样G就由B走板单独承担。此时，B走板底部最大压应力计算公式为: L6(L[L])1AG 当 e L / 6 时，代人(2)式得: P 3max 1 2 (6)
LBL 2G 当 e L / 6 时，代人(3)式得: P 3max (7) 3(L1[L]A)B
对式(4)，(5)，(6)，(7)根据 2 G / KB ， K / 3，可得: [ L ] 2 F 1 2 F 2 ，(8) (9) [L][L]BA3B3B
e式（8）和式（9)中δ为基础初始设计极限承载应力。δ值在基础未设计之前是未知的，也
是本文要解决的问题，可采用逼近法求δ值。首先，令 P 1max 代人式(8)和式(9)中解
出[L]A和[L]B，再将[L]B代人(4)式或(5)式解出P2max，用[L]A代入(6)式或(7)式解出P3max，令 代人(8)式和(9)式中检验[L]A和[L]B是否过大(一般取L /10 为标准)。如果超过标准值，则以 P G / A 为初始值重新计算；如果没超过标准值，则δ值就是所要求解的最大接地比压。
求出最大接地比压后，可以按照地基基础工程的原理设计相应的地基基础。
三、结论
计算过程中假定基础是弹性均匀体，刚性走板不发生弹性变形，这在工程计算中是允许的。此方法不同于平均法，有计算的依据，可以作为同类工程中最大接地比压的计算方法。
计算所得结果可以用于吊装设备地基基础的设计。
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第三章 人工挖孔桩的设计与施工
软弱地质条件下,如何提高吊装设备运行的安全性与可靠性，已经成为吊装设备基础设计的一个重要课题。在吊装行业中,人工挖孔桩以其独有的优势，已经成为重型起重机的一种重要的基础形式。
人工挖孔桩由于工艺简单,无噪音,无振动,施工质量可靠,单桩承载力高，造价低等优点,被广泛应用于建筑工程中，并取得了较好的经济效益和社会效益。
一．人工挖孔桩的勘察设计
在设计前应结合上部结构的特点认真分析研究勘察报告，土层分布是否均匀；挖孔穿越的上层中是否存在流砂上层和不宜成孔的上层；是否存在地下水，地下水水量如何；是否有硬持力层，以及其下是否存在软弱层在扩底部位是否能可靠扩底等。只有经过认真分析研究后才能选用人工挖孔桩作为基础。在设计前应结合勘察报告进行现场调查，调查在建筑场地内是否存在地下管线:是否存在防空洞、采空等孔洞:相邻建筑采用桩基的情况等。 桩径类型
在一项工程上桩径最好不多于3种，尽量采用中等直径的桩型。人工挖孔桩是靠人工在井下挖掘而成，工人劳动强度大，施工条件差，桩径太小，操作困难，通风条件不良；桩径过大，一个孔开挖量大，每一挖孔工期长，在不良地质条件下，孔壁暴露时间长，也不利于安全。工程实践表明，人工挖孔桩孔径不宜小于900 mm，最大不应超过3000 mm，应从上部结构荷载要求、单桩承载力及该地质条件下护壁等因素来确定合适桩径。
护壁的构造
护壁作为人工挖孔所做的临时性围护，设计时未考虑其与桩芯的共同受力。通常设计上口为100 ～150 mm，下口为50～75 mm。实践证明，上口厚度不应超过100 mm，下口不应小于50 mm较为合适。过厚的护壁增加自重，浪费材料，护壁过薄，浇注砼时比较困难。 护壁一般配置竖向和环形钢筋。若地质条件较好时，这种配筋是不必要的。各段是否要拉结，也应视地质条件而定。若地质条件较差，为避免护壁脱落，可适当放置拉结筋，也可在井壁上加入一些木桩，使其浇入到护壁中20～30 mm，效果更好，不仅增大了护壁与土壁的摩阻力，又可将护壁的重量分散于周围更宽的土体中。
护壁每段间的接搓，应采用内八字搭接，不宜采用外八字楼(见下表），前者对护壁的整体性和防渗都有利。
二．人工挖孔桩的设计
人工挖孔桩的设计 人工挖孔桩性质介于桩基与人然地基之间一般以端承为主，摩擦为辅(当桩身较短
可忽略摩擦力作用)，其竖向极限承载力标准伯可按下式计算(见JGJ 94-94建筑桩基技 术规范): QQQuqlA ukskpksisiksipqpkp
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计算时应注意以下几点:
1)桩端阻力应考虑“尺寸效应”进行折减 2)侧摩阻计算
人工挖孔桩持力层的选择应优先考虑: (1) 中等风化、微风化岩石类上
(2) 透水性较小的中密以上的碎石粘上或砾石粘上 (3) 地基承载力大于200 kPa的硬粘土层
(4) 持力层厚度大于1倍～1.5倍扩大头直径且无下卧层者; 当持力层为粘上层和砂类上时，扩大头进入持力层的深度应大于1.5 m；当持力层为砂卵石或卵石层时，扩大头进入持力层的深度应大于0.5 m；当强风化层厚度小于2.0 m时，扩大头进入弱风化层的厚度不应小于0.5m～0.8m。
人工挖孔桩布桩原则应根据上部结构类型以及地基持力层不同采取相应的方法。对于柱下桩原则上采取一柱一桩。在结构设置变形缝处，当桩距不大时，也可以采取两柱合用一桩，对承重墙或剪力墙应根据荷载大小、单桩承载力以及承台梁尺寸等进行综合分析尽量选用单排布桩方案。桩的中心距离自桩时不小于(2.5～3.0) d；当有扩大头时桩距应不小于(1. 5～1. 8)D，两个扩大头间的净距不小于0.5 m。布桩时应尽量将桩布置在墙、柱下，自接承受墙、柱传来的轴力、剪力和弯矩减少承台的内力转换作用。 人工挖孔桩混凝土及配筋要求如下:
1）主筋:配筋率不小于0. 4 ％桩身断面，且不少于8根，宜采用二级钢。长度:地震及风荷载较大区伸到底，桩较长时钢筋根数的一半及不小于8根伸到底，另一半为1/2桩长。扩大头本身不需配筋
2) 箍筋:桩帽下1.0 m～1.5 m范围用Φ8～Φ10@100，其他处为Φ8～Φ10@ 200～300，可用环形焊接箍或螺旋箍，每隔2m设一道Φ2～ Φ14焊接加劲箍
3) 混凝上强度等级要求:强度等级，不得低于C15，水下灌注时混凝上不得低于C20。 4) 保护层厚度要求:无地下水无护壁不应小于50 mm，无地下水有护壁不应小于30 mm；有地下水不应小于70 mm。
三．人工挖孔桩的施工
1 地下水
地下水给人工挖孔桩施工带来许多困难，操作不便。如遇动水压地层，水量更大，不仅挖孔困难，有时护壁混凝土也会被压力水冲刷穿透，不能保证其密实性。由于护壁漏水，对桩身混凝土浇注带来困难。遇到细砂粉砂质土层，在压力水作用下会产生流砂和井漏现象。遇上述现象可采用：
(1)水量不大时。用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇注一般混凝土护壁； (2)水量较大，用施工孔自身水泵抽水也不易开挖时，应从施工顺序考虑，对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的水量，并采取交替施工的方法，合理安排，效果较好； (3)对不太深的挖孔桩，可在场地四周布置统一的井管降水系统；
(4)抽取地下水要充分考虑对周围环境影响，并做好防范措施，截断水源，封闭水来路，如采用板桩封闭、钻孔压力灌浆形成帷幕挡水等。 2 流砂
遇细砂层或粉砂层地质，加上地下水的作用，可能形成流砂，严重时会发生井涌，可采取：
(1) 流砂情况不严重时，有效的方法是缩短每一循环的开挖深度，将100 cm左右一段，
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缩短到50 cm，以减少开挖后孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁坍塌、泥砂流人不能形成桩孔时，用麻袋装土逐段堆堵，形成桩孔的外壁。
(2) 流砂情况比较严重时，常用的办法是下钢套筒。钢套筒与护壁用的钢模板相似，以孔的外径为直径分成4～6段圆弧，加适当的肋条，相互用螺栓或蛇形环扣连接。开挖60 cm左右，即分片将套筒装人，深人孔底不少于20 cm。插人上部混凝土护壁外侧不少于5 cm。装后即支模灌注护壁混凝土。若放人套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底(在孔壁外附以木方、木板临时阻挡)的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土凿去以形成桩孔。 3 淤泥质土 遇到淤泥、流泥等软弱层时，一般可用木方、木板或竹板条支挡，并缩短每一段的开挖深度，及时浇注护壁混凝土。支挡的木方或板沿周边打人底部，上部嵌入上段已浇注护壁的后面，一般斜向放置，双层交错，支挡效果很好。 4坚石
挖孔桩施工中会遇到大块孤石需要穿过，或由于设计要求桩身嵌人坚硬岩石中(一般设计要求嵌人微风化基岩50～100 cm)。如石质不坚硬，可用风镐冲击成块开凿，尽管进度慢，劳动强度大，但比采用爆破方法简单。
四．桩身混凝土浇注方法
浇注桩身混凝土主要应保证其达到设计强度并保证密实。浇注前要抽干孔内积水。抽水的潜水泵要装逆流阀，保证提出水泵时不致使抽水管中残余水流人孔内，如果孔内的水抽不干，提出水泵后可用一些干拌混凝土料或干水泥铺人孔底，再浇注混凝土拌合料。
孔壁漏渗水不容忽视，因浇注桩身的时间有时很长，渗水过多会影响混凝土质量。在浇注前要用防水材料(水玻璃水泥砂浆或环氧树脂等)封闭渗漏部位。对水量较大的小孔，可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入(或在浇注护壁混凝土时埋入)泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇注混凝土桩身时再关闭。
五．人工挖孔桩的检测
人工挖孔桩每孔进行终孔验收，重点是验收持力层岩上的特征和持力层的厚度以及在主要持力层内有无影响桩承载力的软弱下卧层、溶洞、破碎带等。桩基施工完成后应随机抽样对桩身质量进行检验，当采用钻孔抽芯法或可靠的动测法进行检测时，检测桩数不得少于总桩数的10％。当桩的轴压比较小时，也可采用低应变动测法进行检验，全部桩应进行检测。 桩基施工完成后，应进行承载力检测。检测的方法和数量可根抓设计等级和现场条件，结合当地可靠的经验技术确定。当用于地基处理的素混凝上类桩时，可不进行承载力检测待桩的检测报告符合要求后方可进行上部结构的施工。 六．合理安排施工顺序
合理安排人工挖孔桩施工顺序，以减少施工强度。在可能条件下，先施工比较浅的一些桩孔，后施工深一些的桩孔。因桩孔越深，难度相对较大。较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压的土层中施工，应先外围(或迎水部位)桩孔施工，这部分桩孔护壁混凝土完成后，可保留少量桩孔先不浇注桩身混凝土，作为排水深井，以方便其它孔位的施工。
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第四章 混凝土预制拼装多用塔机基础
一．混凝土预制拼装多用塔机基础的技术
1 设计应考虑的几个问题 （1）地基承载力方面：
地基承载力特征值要求过高，现场条件很难达到，虽然设计的基础面积小，但不具备可操作性；地基承载力特征值要求过低，势必造成所设计的拼装多用塔机基础底而积过大，高度过高，形成浪费。根据大量使用资料的统计，建议取地基承载力特征值为120kPa，并可根据不同的地基承载力特征值，设计不同组合方式的基础。 （2）基础的强度方面：
拼装多用塔机基础应具有足够的强度，以满足运输、拼装、组合及塔机的各种工况要求。即拼装多用塔机基础应满足工作状态和非工作状态的使用要求，和基础组装时的各种外力(如预应力张拉的局部受压、螺栓的局部受压、抗剪构件的抗剪要求等)的作用以及耐久性要求，确保拼装多用塔机基础在规定的周转次数内具有足够的强度。多次试验表明取C40混凝上即可满足以上要求。 （3）基础均匀沉降方面：
塔机在工作状态或非工作状态作用下，拼装多用塔机基础承受的荷载一直在不断的变化，基底压力也始终处于变化状态。另外，不同的风向、不同的风压也会引起基底压力的不断变化。上述基底压力的变化容易引起基础的不均匀沉降，使塔机垂直度偏差增大，从而影响塔机的稳定性。因此，在使用过程中，必须将拼装多用塔机基础的不均匀沉降控制在允许范围内。
（4）塔机的稳定性方面：
塔机的稳定性是指塔机在各种工况下能保证整机的稳定而不致倾覆的特性，是保证塔机机安全使用的首要因素。为了保证达到上述要求，在设计基础时，其尺寸和质量必须满足稳定性要求。抗倾扭配重块及中间配重块大大增强了拼装多用塔机基础的稳定性，提高了基础的抗倾扭能力。
2 分块拼装式基础适用范围 针对现浇固定基础的弊端，我们根据塔式起重机现行标准、规范和地基基础稳定原理将现浇整块基础化整为零，改现场浇筑为预制加工、重复利用。经过多年研究，不断改进、完善，形成了成熟的塔机分块拼装式固定基础技术。该技术分为两大类，分别适用于带底架梁和不带底架梁的塔机。
二． 拼装多用塔机基础的组成与承载力验算
拼装多用塔机基础的组成在塔机基础底面积一定的前提下，按照截面抵抗距最大和基底全截面受压的原则确定基础底而形状。为便于运输，减少拼装工作量，将拼装多用塔机基础划分为中心件、过渡件、端件、中间配重件、抗扭倾配重件和组合螺栓等。几个大小适中的独立的块如下图10所示。
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a、下面仅对组成拼装塔机基础的几个重要构件作一简要绍。 ①抗剪件——在预制混凝上构件时，混凝上构件垂直连接表而设置的铸钢件制成的凹形件与凸形件相互吻合并有安装间隙的，形成抗剪作用的金属构件(见下图11)；
②地脚螺栓盒——在混凝上预制构件中，专为锚固或更换地脚双头螺栓而设置的塑料盒； ③固定端——专为锚固水平无粘结预应力钢绞线。设置在混凝上预制构件的一端而形成固定端的金属构件(成品铸钢件或铸铁件)；
④张拉端——专为张拉水平无粘结预应力钢绞线，设置在混凝上预制构件的外端的金属件(成品铸钢件或铸铁件)；
⑤抗倾扭配重块——搁置于端件之间且中部悬空，作为抗倾覆和扭转配置的混凝上预制边缘构件；
⑥中间配重块——搁置于过渡件之间且中部悬空的混凝上预制构件。 b、拼装多用塔机基础的计算 (1) 确定基础预埋深度
根据施工现场地基情况而定，一般塔式起重机基础埋设深度为1～1.5m (2) 基础面积F的估算
塔式起重机所需基础的底面积F按许用土地承载力估算如下： NGF 式中：N——每个基础承担的垂直荷载
[d]dd G——基础自重，可按0.06N估算 [ d ] ——许用地基承载力（具体取值需根据地质报告确定）， 常用灰土处理后的地基承载力，为200 d ——20 KN/m3 d ——基础埋深（从基础顶到地面高度）m (3) 基础平面尺寸的确定
aF 基础浇筑成正方形，其边长为：
(4) 初步确定基础高度
按KTNC公式估算： Hx(aa0) 式中 x——系数，x＝0.38 a——基础的边长 a0 ——柱顶垫板的边长 基础的有效高度： h0H 式中 δ——基础配筋的保护层厚度，一般不少于70mm
0.75RLA2 (5)验算混凝土基础的冲切强度
t 混凝土基础的冲切强度应满足： kA1 式中 σt ——垂直荷载在基础底板上产生的应力， RZ ——混凝土抗压强度，参见下表 混凝土强度等级 （N / mm 2 ） 混凝土标号 C20 C25 C30 强度等级
1.10 1.27 1.43 20
k——安全系数，一般取为1.3
aa0aa02 A1 ：当 a 0 时，A 1 ＝ [ ( 2 2 h0)a(22h0)]a02haa0h0)a 当 a a0 2h 0 时，A 1＝(22 A2 ：当 a a 0 2 h 0 时， A 2 ＝ ( a h0)h0a0a2＝2 当 a a 0 2 h 0 时， A (a0h0)h0(h022) 当 t 0.75 R L A 2 时，需放大H重新确定基础高度，
kA1 一般为便于施工以50mm为1单位放大。 （6）配筋计算
2土壤反力对基础底板产生的弯矩M： Mt(aa0)(2aa0)24 所需钢筋截面Fg为： kMFg种类 符号 s*0.875h0
式中 k——安全系数，k＝2.0 HPB235 Φ σZ——钢筋屈服强度，见下表
Φ 普通钢筋强度设计值（ N / mm 2 ） HPB335 Fg所需钢筋截面积应满足下式： 0.15%aH
210 300 根据所需钢筋面积，查钢筋表得到所需的规格。一般钢筋中心间距不大于200mm，切取间
距为100，120，150，180。以H＝450为例，配筋至少为Φ12@150(@指钢筋中心距)。
三．拼装多用塔机基础抗倾覆稳定性和强度的验算
根据上部塔机在工作状态和非工作状态各种工况条件下的情况，结合塔机下地基的承载力特征值综合确定塔机基础底面积，并根据《塔式起重机安全规程》（GB /T5144 – 94）及《塔式起重机设计规范》（GB /T13752- 92），在地基承载力特征值和塔机型号一定的情况下，使混凝上预制拼装多用塔机基础满足抗倾覆稳定性和强度要求，其基础的抗倾
MFh*hb覆稳定性按下式验算:
eFvFs3
地面压应力按下式验算: 2*(FvFg)pBpB 3*b*l公式中符号意义同规范。
设计时取地基承载力特征值为120kPa，一般情况下可满足要求。
四．现场拼装塔机基础的工艺流程
混凝上预制拼装多用塔机基础的现场拼装工艺流程是:①在基础下混凝上垫层上弹好十字轴线和中心件位置线；②铺10～15mm厚中细砂垫层；③安装中心件；④依次安装各预制构件及抗倾覆、扭转配重件；⑤穿钢绞线；⑥构件水平合拢；⑦钢绞线张拉、封闭保护；⑧安装地脚螺栓、柱脚等垂直连接构造及封闭保护；⑨回填上。 操作工艺流程时应注意：①素上夯实，铺设混凝土垫层时，混凝上垫层的平面几何尺寸、水平高差、平整度应达到设计要求；②基础构件安装时，十字轴线、中心件位置线符合设计要求。
五．工程应用的优越性与效益分析
1 混凝土预制拼装多用塔机基础的优越性： （1）现场安装工期短
由于塔机基础在工厂制作完毕，运抵现场后，仅需对施工现场的地基稍作处理，即可拼接安装，无须浇捣和养护，大大缩短了基础施工时间。
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（2）使用成本低
由于塔机基础为工厂化预制，现场拼装，可以重复使用，利用率高，摊销费用低。按《建筑工程预算定额》一台400kN× m无底架式塔机，基础总重为380kN采用现场浇筑钢筋混凝土固定式基础约需1.1万人民币，按平均每年周转1.5次计算，约需费用1.65万人民币。而相应的混凝上预制拼装多用塔机基础按同样周转次数测算，租用安装吊运费仅需0.85万人民币，平均每台塔机每年可节约费用0.8万人民币。 （3）产品质量有可靠的保证
由于产品为工厂标准化生产实现了专业化流水作业制作、养护条件优越，预埋件定位准确，因而产品质量有可靠的保证。 （4）对基础地基承载力要求不高
基础底面截面形式由传统基础的十字形优化为倒“T”形，底而形状山传统的十字形优化为十字哑铃形，增大了基础的截面抵抗矩及基底面积，基础底而受力更加合理，减少了基底的附加应力，因而对塔机基础地基承载力要求不高，承载力特征值只需≥120kPa即可。 （5）符合文明施工与环境保护的要求 现场拼装没有噪音、扬尘，对周围居民影响小；产品现场整体拼装，便于施工现场组织，较易实现保持施工现场良好的作业环境、整洁卫生、工作秩序和规范施工现场的要求。几乎不产生建筑垃圾。 （6）重复利用率高
由于设计成多用组合式，可用于不同形式的塔机，一旦某工程完成，塔机运走，混凝上预制拼装多用塔机基础即可运至新工地，如使用另一种形式的塔机，可根据其具体情况稍作调整，即可通过组合、拼装，形成与新的塔机配套的塔机基础，从而使多用基础的利用率高达100％。 2效益分析 （1）经济效益
直接经济效益明显，平均使用2～3次，即可收回成木，按2004年建筑开工面积14000万m2计算，一年可实现经济效益7000万元。此外，与现场现浇基础相比，整台塔机安装只需1～2天，可缩短工期10天左右，为建筑物按时或提前投入使用、尽旱取得经济效益奠定基础。
（2）社会效益
工厂化流水线生产减少了施工现场的湿作业，实现了文明施工。并可节约大量的钢材、水泥、砂石料及人工。 （3）环境效益
消灭了由传统塔机基础产生的大量混凝上垃圾，避免了室外地下工程管线及绿化的隐蔽障碍。
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第五章 塔式起重机基础中常见问题
一．塔机固定式基础一般分几种形式
塔机固定式基础一般分以下几种。 (1)方形承台式基础
中型以上塔机一般采用这种基础形式。可将塔机4只地脚埋设于基础内，也可直接将基础节根部预埋在基础内，达到固定塔机的目的。这种基础形式受力情况较好，一般不需要压重，但制作费用高，不能重复使用，不符合环保要求。 (2)十字梁条形基础
中小型带斜撑杆的弱底架结构形式的塔机采用此类基础。它靠埋设于基础内的地脚螺栓将基础与塔机底架固定于一体。这种基础形式用料省，要求安装精度低，施工工艺简单，但力学特性较差。 (3)分块式基础
一些装有强底架结构形式的塔机采用此种基础，即将底架的4角分别安装在4个独立的钢筋混凝土基础上。
二．塔机基础的常见问题
受施工现场条件的限制，基础制作形式千差万别，实际施工中存在不少问题，现列举如下 : (1) 采用桩基加固的基础，只考虑竖向抗压能力而忽视抗倾翻能力，将加固的单桩布置在基础中心位置；有的桩基与基础之间无锚固连接。
(2) 基础位置选择不合理塔机基础一侧座在建筑物地下室底板或顶板上，另一侧座在桩基或地基上，造成沉降不均匀。
(3) 把基础设计成庞大的高桩承台，增加了施工难度和成木
(4) 压重不符合要求。压重重量过大增加了地基的荷载，压重重量过小不能满足抗倾翻的要求。
(5) 大部分生产厂只提供一种或两种地耐力条件下的基础施工图，使用单位不根据实际条件盲日按图施工，使基础的稳定性达不到使用要求。
(6) 基础上堆积大量的杂物或回填上，既增加了基础的负荷，也不便于对基础的观测。 (7) 基础内的支脚直接放置在垫层上，仅靠基础与支座间的摩擦锚固力支撑上部重量，造成基础与塔身脱离。
(8) 基础上表而水平度偏差大，塔机安装时又未用垫铁调整，造成安装后垂直度偏差过大 (9) 底架与基础间垫铁过薄、尺寸过小，造成底架与基础无法固定成整体，出现位移。 (10) 受场地条件限制，基础做成长方形。一个方向上的尺寸短于设计尺寸，另一个方向的尺寸长于设计尺寸，仅仅保证重量不变。
(11) 基础厚度尺寸小，造成基础抗冲剪强度不够，重量不足不能满足稳定性要求。 (12) 排水措施不当，或无排水设施。
三．根据地基承载力怎样确定混凝土基础几何尺寸
日前塔机出厂时生产厂家往往只提供地基承载力在200t下的一种基础图。在实际使用中，塔机安装地点地基承载力差别很大，必须根据实际地基承载力设计基础图。计算方法如下。
按基础抗倾翻及地基承载力计算基础几何尺寸，将各种参数简化后可建立下图12所示力学模型。假定地基合反力距基础中心距离e很小，可忽略不计，
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式中 Fv——作用在基础上的垂直载荷
Fg——混凝土基础质量 b ——混凝土基础宽度
k ——安全系数，取k=2
M ——塔机最大倾翻力矩
r ——混凝土容重 h ——混凝土基础厚度 W ——基础底面得抵抗矩
[PB]——现场实际地耐力
Fh ——作用在基础上的水平载荷 联立前4个公式即可求得b值。以上的经验计算方法是为了便于选定基础的几何 尺寸，仅供参考。基础尺寸确定后按第5式进行稳定性验算。 四．当塔机型号相同，其最大倾翻力矩是否相同。基础设计应使用哪一种最大倾翻力矩
塔机的最大倾翻力矩主要决定于它的独立高度、风载荷，以及上部的不平衡力矩。由于设计时对上述参数选定的数值不同，因此型号虽然相同，但最大倾翻力矩是不同的。在处理基础时，不能盲日套用同型号塔机的基础图，必须查清原塔机的最大倾翻力矩。 基础设计时，必须按最大倾翻力矩验算塔机的稳定性，因此应选用非工作状态下最大倾翻力矩。
五．当地耐力达不到基础图上规定要求时，如何处理地基
五、当地耐力达不到基础图上规定要求时，如何处理地基
根据工程地质勘察资料中各层地质分布情况，结合施工现场条件，本着安全、经济原
则进行处理，常用如下方法。
1) 换土法 将夹层的坏土如垃圾、腐蚀物换成好土，在好土回填时，分层夯实，此法适用于夹层坏 土不太厚，挖方量不多的情况，比较经济。
2) 加固地基
运用灰上桩或灌浆加固地基，使地基地耐力满足基础图的规定要求。 以上2种方法必须取样试验验证。 3) 放大基础 当实际地耐力与基础图上设计地耐力差别不大时，根据差异按比例适当放大基础的底而
积，减少地基单位而积上的承压力。
4) 采用桩基
如地下水位较高，宜采用灌注桩基础以保证塔机的稳定性。桩一般对称均布于基础四周， 并与基础相连。
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六、可否用标准节代替地脚使用
这样做是可以的。当用标准节直接预埋在基础内时，应注意以下几个问题。 1)预埋入基础内的标准节必须选用位于底部的加强型标准节。 2)标准节埋入基础内的深度应控制在基础厚度的2/3～ 3/4之间。
3)埋入基础的标准节4根主弦杆下端部须各焊一块不小于400mm × 400mm的钢板，并在基础内其水平腹杆的下部横穿入数根钢管或角钢。
4)埋入标准节应定位准确，并有措施防止灌注混凝土时标准节出现偏移现象，安装后要求顶端的水平误差不大于1‰。
七、地脚螺栓在基础中埋设时的注意事项
地脚螺栓的作用是把塔机与基础连接为一体。螺栓在基础内只受拉力作用。因此，埋设地脚
螺栓时，只需保证受拉时不被拉脱或断裂即可。地脚螺栓在基础内埋设一般有两种型式，如下图
图a 图b 图a所示的地脚螺栓受力较好，但预埋时定位较困难，混凝土浇注后位置容易变化。图b所示的地脚螺栓靠支撑角钢与螺栓间的焊缝受力，不确定因素较多，但螺栓定位容易，混凝土振捣时对其相对位置影响较小。地脚螺栓在基础中埋设时，应注意以下几个问题。
1)螺栓材料一般为低碳或中碳合金钢经热处理。如用Q235普碳钢代用时，必须保证屈服点抗拉强度和延伸率。
2)如图a型式的地脚螺栓，底部圆钩中心应与螺栓中心线重合，圆钩内穿入的圆钢直径及长度应满足螺栓抗拔要求。图b型式的地脚螺栓，应保证角钢与螺栓间的焊缝质量及抗拉强度，且焊缝应位于螺栓两侧。
3)地脚螺栓须固定牢靠，防止浇注混凝土捣固时出现偏差。应保证螺栓露出混凝土表面有适当长度，并注意留有适当的调整余量，防止加垫铁调整后导致螺栓露出长度不足。 4)地脚螺栓与基础内上、下钢筋网应绑扎连接，一般不允许焊接，特别是对焊接性能较差的中碳钢制螺栓和高强度螺栓，防止因焊接造成螺栓内部缺陷或应力集中，影响螺栓的抗拉性能。
5)应注意对地脚螺栓丝扣部分的保护，可采用拧上螺母或包扎等措施防止丝扣损坏。
八、基础排水的常见问题
基础周围如果有积水渗漏会引起地基沉陷，造成基础不均匀沉降。认真做好基础排水工作十分重要。但日前常见的排水做法存在一些问题。
1)不重视基础与周边土壤结合处的渗水问题，造成积水山结合处渗入基础下，冲刷走部分地基上，造成基础沉降。
2)在基础上部预制较大的积水坑，导致混凝土基础局部抗冲剪强度降低，影响基础正常使用。
3)在基础周围挖积水坑。积水坑不作防水处理，坑内积水直接渗入上基内，导致地基塌陷。 4)基础是在降水状态下施工的，当降水停止后地下水位上升，基础浸泡在水里，造成基础沉陷，无法使用。
九、塔机安装完毕后，发现地基承载力达不到规定要求的补救方法
首先加强塔机基础沉降观测，当发现有沉降现象，必须立即采取措施。
1)降低首次附着高度，对塔身提前进行附着锚固。塔机在正常情况下，最大倾翻力矩发
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生在最大独立高度状态下，这时地基承受的荷载最大。当降低首次附着高度提前进行附着锚固后，降低了塔身的独立高度，相应减少了最大倾翻力矩，减少了地基承受的荷载。但这一道附着锚固装置的强度必须重新校核。
2)对基础进行处理，扩大基础底而积，以增加地基与基础接触而积，减少地基的单位而积上的压力。扩大基础底而积的具体方法根据基础的具体形状进行处理。
十、可重复使用的拼装式活动基础的使用状况
这种形式的基础在国内己有成品问世。它是把基础分解为若干个标准块，依据现场地质条件和塔机型号现场拼装组合，各组合块之间靠钢索锚拉固结为一体。这种基础的特点是:一次制作成形可多次重复使用，单次使用费用低；安装快捷方便，无需经过混凝土基础浇筑后的养护期，符合环保要求。
十一、塔机基础发生不均匀沉降后，怎样进行纠偏?
塔机安装后，必须加强对基础的沉降监测。使用初期基础会产生一些沉降变化，以后逐步稳定。如属于非正常不均匀沉降，造成塔身垂直度超过标准规定时，则必须进行纠偏处理。纠偏必须待基础沉降稳定后进行，具体纠偏方法如下。 (1)将塔机高度降至最低位置，降低塔机重心。
(2)塔机起吊一合适重物，使塔机上部以待调整边为支点，基本处于平衡状态。 (3)在沉降一侧的基础节下端主弦杆上临时用骑马卡螺栓固定一个顶升用支撑座。 (4)支撑座下方放置千斤顶。
(5)塔身4根主弦杆上方绑扎4根钢丝绳，斜拉至地而地锚上防止纠偏过程中塔机倾翻。 (6)根据塔机倾斜度，准备好需用垫铁。
(7)当一切准备工作完毕后，作回转动作，将平衡臂置于沉降一侧，然后将回转制动器制动固定。
(8)在专人指挥下边缓缓顶升千斤顶，边缓缓松动螺栓，待达到预定顶升高度后，停止顶升塞进垫铁，然后，按规定力矩紧固螺栓。
(9)测量塔机垂直度，符合要求后，用点焊将垫铁临时固定在主弦杆底面上。
纠偏过程中，现场必须划定安全警戒区，严格按照纠偏方案进行。如果由于地基加固处理中发生质量问题，譬如桩基产生断桩、缩颈等事故造成基础沉降则必须对塔机进行拆除另选址安装。
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