混凝土预制拼装多用塔机基础施工的监理控制

混凝土预制拼装多用塔机基础施工的监理控制摘要:在保证塔机基础安全可靠的基础上,实用新型专利技术“混凝土预制拼装多用塔机基础”,采用无粘结预应力工艺将混凝土预制件合理组合与塔机组成受力整体,克服了传统塔基的不足,实现了重复利用、节约能源的目的。保证塔基的施工质量是塔机安全运行的前提,因此监理应从塔基的地基承载力、定位组装、预制件的质量、预应力施加、预应力筋的防护以及回填土等方面进行控制,以确保塔机基础的施工符合要求。关键词:预制拼装多用塔机基础;塔基施工;预应力张拉;监理控制1引言固定式塔式起重机(简称塔机),是建筑施工中应用最为广泛的垂直运输工具。目前常用的塔机基础多采用现浇钢筋混凝土基础。由于塔机基础受力复杂、倾覆荷载较大,基础设计时不仅要考虑塔机工作或非工作状态的情形,还要考虑塔机处于旋转状态、起吊过程中突然卸载、暴风雨等特殊工况,所以塔机生产厂家出于安全考虑,推荐的塔机基础往往是偏于安全的。比如,对地基承载力特征值要求较高(一般都在200kPa以上)、混凝土体积偏大、强度偏高等。同时钢筋混凝土基础还存在着工期长、不可移动、不能重复利用经济效益差等缺点。如果受场地限制,塔机位置处工程后期有管道、化粪池等设施,还需要花费大量的人力物力进行砸凿或爆破处理,造成极大的资源浪费,也不利于环保。正是由于传统塔机基础存在诸多不足,许多科研单位和技术人员一直都在进行研究和技术攻关,力求进行改进。目前这方面的研究取得了长足的进展,已成功解决了不同地基承载力条件下常用塔机基础的抗倾覆问题,实现了拆装运输方便快捷、重复利用、装机周期短、安全可靠、经济效益显著的效果。一些成果还获得了国家实用新型专利,“混凝土预制拼装多用塔机基础”就是其中之一。2混凝土预制拼装多用塔机基础的特点混凝土预制拼装多用塔机基础的主要原理是:在工厂进行混凝土分块预制,采用高强预应力柔性连接技术进行预应力张拉连接,通过抗剪构件传递剪力。该塔机基础对现场地基承载力的要求明显降低,起重力矩≤400kN·m的塔机,地基承载力特征值只需80-120kPa。混凝土预制件实现了工厂化生产,质量稳定可靠,从根本上消除了现场生产的湿作业,大大提高了安装速度。在工地现场利用无粘结预应力钢铰线将合理组合的混凝土预制件拼装在一起,使块与块之间实现无缝连接,螺栓定位精确,从而将基础和塔机紧密相连,实现共同工作。由于混凝土预制件设计成多用组合式,适用于多种型号塔机的基础,实现了一基多用。现场安装时整块拼装,没有噪音和扬尘,便于现场组织,容易实现安全文明施工,基础的重复利用率可达到100%。3监理单位对拼装多用塔机基础施工控制的内容塔机基础是保证塔机安全和正常使用的重要环节。虽然专利技术从地基承载力、基础的强度、基础均匀沉降,塔机的稳定性、基础的抗倾覆、抗扭转等方面都进行了科学的论证,能够从设计上保证塔机的使用安全。但塔机基础的安全性还必须有施工质量作保证,否则再好的技术设计,也难以收到预期的效果,甚至会带来灾难性的后果。2003年国务院颁布的《特种设备安全监察条例》、《建设工程安全生产管理条例》都明确要求对包括塔机在内的起重机械进行检测,未经检测或检测不合格的不得投入使用。这些规定强调的都是塔身安装质量的检测,只规定塔机基础应满足生产厂家的设计要求。2008年6月1日开始施行的《建筑起重机械安全监督管理规定》第21条第1款规定:“施工总承包单位应当向安装单位提供拟安装设备位置的基础施工资料”,也就是说塔机基础应由使用单位负责施工,并负责其质量。而现场塔机的安装(包括基础)是《建设工程安全生产管理条例》规定的监理单位的安全监理责任之一。实际工作中,检测单位将基础资料是否经过监理人员验收签字作为检测的条件之一。而预制拼装多用塔机基础改变了原厂家的基础设计,目前又没有国家或行业标准,对其安装质量进行监理缺乏操作依据。因此,实际工作中对这种塔基的施工资料签认,监理人员是心存疑虑的。但这种塔机基础已获实用专利,并取得了江苏、安徽、山东、河南等省颁发的“新技术新产品推广证书”,已成为建设科技推广项目,工程中使用的将越来越多。因此监理人员必须对这种塔基的施工控制进行探讨,以保证其使用安全。根据现行的标准、规范并结合实际监理工作经验,笔者认为监理人员应着重从以下几个方面做好塔基施工的质量控制工作:3.1塔机基础定位塔机基础要根据施工总平面图和工程图准确合理定位,既要做到能方便安装,又要做到可顺利拆卸,距建筑物的距离要符合塔机说明书的规定,满足附墙装置的安装要求。当现场要安装多台塔机时,还应考虑其回转半径与其他塔机的相互关系,应符合《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)安全距离的规定,确保两台塔机之间的最小架设距离。保证处于低位的塔机起重臂端部与另一台塔机塔身之间至少有2米的距离;处于高位塔机的最低位置部件(吊钩升至最高点或平衡重的最低部位)与低位塔机最高位置部件之间的垂直距离不小于2米。塔机的尾部与周围建筑物及其外围施工设施之间的安全距离不小于0.6m。有架空输电线的场合,塔机的任何部位与输电线的安全距离应符合规定。如果因条件限制不能保证安全距离,应采取安全防护措施。塔机定位后监理人员应进行实地测量。3.2塔机基础的地基承载力和垫层3.2.1预制拼装多用塔机基础对地耐力的要求根据塔机的不同型号,地基承载力特征值应不低于80-120kPa。基槽开挖后,监理人员应会同地质勘察人员进行验收,以判断塔机安装部位的地耐力是否符合要求。基坑的几何尺寸及形状应符合规定,基底应平整,不得有流砂、溶洞等现象,基础整体应位于同等地耐力、沉降一致的持力土层上,防止不均沉降。如果不符合要求应指令施工单位(塔机使用单位)制定出可行方案,采取加固措施。监理人员应审查方案,并监督方案的实施。3.2.2混凝土垫层塔机基础的预制件应安装在混凝土垫层上,垫层的强度等级为C10-C15,厚度为80-100mm。垫层的平面几何尺寸、水平高差、平整度应符合设计要求,尤其是表面平整度偏差应小于4mm,垫层强度达到80%以上方可安装。监理人员应逐一进行检查。3.3混凝土预制件的检查用于塔机基础的混凝土预制件,一般是由专利权人授权的塔机安装单位在场外预制,运至现场安装。这样不仅可以保证预制件的形状、尺寸、预留洞、预留孔道和强度等级符合专利技术的要求,也可以加快安装速度。虽然预制件由塔机安装单位在场外制作完成,但是预制件作为塔机的主要受力构件,监理人员也应对其质量进行验收,未经验收或验收不合格不得使用。验收的内容主要有:3.3.1混凝土预制件生产单位资质根据《建筑业企业资质管理规定》,预制构件生产单位应具有混凝土预制构件专业资质,并在其资质许可范围内从事生产经营活动。塔机基础对于塔机的安全使用至关重要,建筑起重机械事故近年来一直紧随高坠、坍塌事故之后,属于多发事故,已经成为各地区建设主管部门严密监控的重大危险源。因此用于塔机基础的混凝土预制件,其生产单位必须具有相应资质才能进行生产。预制件进场时,应向监理单位报验生产企业资质证书。3.3.2混凝土预制件原材料及强度等级预制拼装多用塔机基础,是采用后张法将多个组合件拼装在一起的,因此对混凝土的强度等级要求较高。由于预应力张拉过程中及预应力建立后对混凝土会产生局部的压应力,所以砼的强度等级一般不应低于C35。预制件进场时,应向监理单位提供混凝土配合比,用于拌制混凝土的粗、细骨料,水泥等原材料的合格证、复试报告和混凝土28d的强度报告。同时还应提供预制构件中所配非预应力钢筋的合格证、出厂检验报告和复试报告。以便监理人员判断预制构件的质量是否满足要求。3.3.3混凝土预制件形状尺寸(图1)专利技术通过计算将塔机基础形式由传统的矩形优化为倒“T”形;底面形状由传统的十字形优化为十字哑铃形。通过这些优化增大了基础截面的抵抗矩和基底面积,使基础底面受力更加合理,减少了基底的附加应力,从而达到降低塔机基础对地基承载力要求的目的。因此,混凝土预制件的形状对保证受力的合理性和塔机的安全性非常重要,必须符合专利技术设计要求。图1混凝土预制拼装多用塔机基础平面示意图3.3.4地脚螺栓塔机与基础联结采用的是专利产品“塔机与基础固定专用螺栓螺母”,监理人员应检查其合格证。3.4预制拼装多用塔机基础的安装控制(图2)3.4.1混凝土预制拼装多用塔机基础的现场拼装工艺流程如下:①在混凝土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回填土。安装阶段是该类塔基施工的关键,必须对施工中的每道工序实施旁站监理。按上述工艺流程进行操作前,监理人员还应检查十字轴线和中心件位置线的正确性。铺10-15mm厚中细砂的作用是在预制件安装对线及预应力张拉时起滑动层的作用,监理人员应检查砂铺设的均匀性。图2混凝土预制拼装多用塔机基础组装示意图3.4.2钢绞线及张拉设备预制拼装多用塔机基础采用无粘结预应力工艺,将块状的混凝土预制件连结组合成受力整体,塔机能否正常安全运行,完全依赖于预应力的有效建立。因此无粘结预应力的张拉是塔机基础施工的关键工序,也是安装施工的难点,必须从严控制。(1)企业资质审查从事预应力施工的企业,必须具有预应力工程专业资质,否则不得从事预应力施工业务。(2)材料的抽检无粘结预应力筋通常采用高强度低松弛钢绞线,强度可达到1860MPa,但每束直径仅为15.24mm,其固定端和张拉端均可采用OVM系列夹片锚,方便施工。用于塔机基础的钢绞线和锚具的质量应符合要求。除应向监理提供产品出厂合格证外,还应按规范要求进行抽检。钢绞线每60t为一批,锚具每1000套为一批,进行抽样复查。穿钢绞线前,应用目测法严格检查钢绞线的包裹层(尤其对重复使用的钢绞线),发现有破损或死弯的应切除弃用。另外,重复使用的钢绞线在使用前监理人员还应检查有无断丝和明显锈脱,如果夹持区钢绞线截面减少超过1/10面积,应作报废处理。同一夹持区使用不宜超过20次,对多次锚固,可采用增加钢板垫、移动夹持区的办法解决。(3)张拉设备预应力张拉机具及仪表应当配套标定,配套使用。其标定期限不超过6个月。压力表的精度不应低于1.5级。预应力张拉之前,监理人员应检查张拉设备的标定报告,若不符合要求或超过标定期,不得张拉。3.4.3预应力的张拉(1)预应力的张拉工艺为减少预应力损失,一般采用超张拉工艺,即:0→10%σcon→103%σcon。张拉时应对钢绞线伸长值和张拉力进行双指标控制,并详细记录。(2)预应力张拉过程中应避免预应力筋断丝或滑脱,断丝或滑脱的数量不得超过预应力筋总根数的3%,且每束钢丝不得超过一根。3.5无粘结预应力筋的防护钢绞线始终处于高应力状态,对应力腐蚀比较敏感,自腐蚀开始至失效过程很短,破坏时钢筋的应力远低于其抗拉强度,表现出明显的脆性破坏,一旦出现破坏将导致塔机基础的突然失稳,造成难以预料的后果。因此监理人员应对无粘结预应力筋的防护措施进行检查。3.5.1引起无粘结预应力筋腐蚀的主要原因(1)水分及潮湿环境对无粘结筋及锚具的侵蚀。(2)锚固区域构造处理不当,通过无粘结筋端部单根丝间毛细间隙渗透水分引起预应力筋及锚具的腐蚀。钢绞线及其中心钢丝的锈蚀均匀性差,具有严重的局部锈蚀——坑蚀形态,对断面小,应力大而又比较脆弱的预应力钢筋,特别是预应力高强度钢丝危害巨大,将使其抗拉承载力受到严重削弱,从而严重影响预应力塔机基础的使用安全。3.5.2无粘结预应力筋的防护(1)对包裹层的要求塔机基础安装在室外地面上,受潮湿环境及水分的影响严重,因此应沿预应力筋全长连续封闭,使其不透水。钢绞线穿线前,应检查预应力筋包裹层有无受损,轻微破损的应用水密性胶带进行缠绕修补;对于严重破损的,应当及时更换。(2)对油脂的要求预应力筋与包裹层之间应连续充满油脂,不得出现空白,避免水分从端部渗入,引起腐蚀。由于塔基在使用期间暴露在室外,夏季室外太阳直射,温度甚至会超过50℃;而冬季室外严寒,在空旷的施工现