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探讨塔式起重机在建筑施工的安全使用
　　摘要：作为城市化建设进程中必不可少施工设备，塔式起重机发挥着重要作用。但由于塔式起重机本身的特殊性，也给施工安全带来了许多隐患。本文从对塔式起重机的选用、***、使用和拆卸的全过程来讨论塔式起重机在建筑施工过程如何能减少事故隐患，确保施工安全。
　　关键词：塔式起重机、管理、安全、使用
　　Abstract: as urbanization development necessary in construction equipment, tower crane plays an important role. But because of the particularity of tower crane itself, also gave the construction safety brought many hidden dangers. This article from the tower cranes selection, installation, use and remove to discuss the whole process of tower crane in construction process can reduce how hidden danger of accident, to ensure the construction safety.
　　Keywords: tower cranes, management, safety, use
　　中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：
　　塔式起重机作为建筑施工现场的重要施工设备，因其起升高度大，覆盖面广等特点而被广泛使用于建筑施工现场，担负着主要的垂直运输任务。同时又因其具有重心高、危险性大等特点，施工现场经常会发生这样那样的安全事故，威胁生命财产安全。因而，如何进一步加强对进入施工现场塔式起重机等起重机械***、使用的监督管理工作确保施工现场安全生产就显得特别重要了。现就塔式起重机的安全使用与管理结合我们在实际工作中的体会谈几点看法，希望能对施工现场塔式起重机安全生产有所裨益。
　　一、塔式起重机的选用要求
　　选择塔式起重机的要求：根据施工现场的实际情况和安全需要来确定塔式起重机在覆盖范围内(即臂长、吊臂最小和幅度为最大时)的起重量、提升速度、塔式起重机的独立高度、最大提升高度等技术参数。据此选择合适的塔式起重机，若所选的能力过小会带来使用和安全上的问题，相反将造成资源的浪费。
　　塔式起重机使用前应将生产许可证、产品合格证、***许可证、使用说明书、电气原理图、液压系统图、司机操作证、塔式起重机基础图、地质勘察资料、塔式起重机***方案、安全技术交底、主要零部件质保书(钢丝绳、高强连接螺栓、地脚螺栓及主要电气元件等)等资料报送塔式起重机检测中心，经检测合格获得安全使用证方可投入使用。国家明令淘汰机型要坚决禁止使用，年久失修塔式起重机在鉴定修复后要限制荷载使用。还有一些私自改装的塔式起重机及私人从事组赁的塔式起重机，这部分塔式起重机年代较久，又不愿意多投入资金维修，因而故障频出，这些现象在工程中应引起高度重视。
　　二、确保各种安全距离
　　塔式起重机在平面布置时要绘制平面图，尤其是房地产开发小区，住宅楼多，塔式起重机如林，更要考虑相邻塔式起重机的安全距离，在水平和垂直两个方向上都要保证不少于2m的安全距离。相邻塔式起重机的塔身和起重臂不能发生干涉，尽量保证塔式起重机在风力过大时能自由旋转。塔式起重机后臂与相邻建筑物之间的安全距离不少于2m。塔式起重机与输电线之间的安全距离符合要求。
　　三、科学严格进行***管理
　　塔式起重机的***是事故的多发阶段。因***不当和***质量不合格而引起的安全事故占有很大的比重。塔式起重机***必须要具有资质的***单位进行作业，而且要在资质范围内从事***拆卸。***人员要经过专门的业务培训，有一定的***经验并持证上岗，同时要各工种人员齐全，岗位明确，各司其职，统一指挥，在调试的过程中，专业电工的技术水平和责任心很重要，电工要持电工证和起重工证，***要编制专项的***方案，方案要有***单位技术负责人审核签字，并向***单位参与***的警戒区和警戒线，安排专人指挥，无关人员禁止入场，严格按照***程序和说明书的要求进行作业，当遇风力超过4级要停止***，风力超过6级，塔式起重机要停止起重作业。夜间作业的要有足够的照明。
　　四、配备足够的安全装置
　　为了保证塔式起重机的正常与安全使用，塔式起重机在***时必须具备规定的安全装置，主要有:起重力矩限制器、起重量限制器、高度限位装置、幅度限位器、回转限位器、吊钩保险装置、卷筒保险装置、风向风速仪、钢丝绳脱槽保险、小车防断绳装置、小车防断轴装置和缓冲器等。这些安全装置要确保它的完好与灵敏可靠。在使用中如发现损坏应及时维修更换，不得私自解除或任意调节。
　　五、重视塔式起重机的整体抗倾翻稳定性
　　塔式起重机的抗倾翻稳定性是安全作业的保障，基础下沉、超载、违章作业、***方法不正确是酿成重大事故的主要原因，因此必须对塔式起重机的整体抗倾翻稳定性给予足够的重视。
　　(一)基础的处理
　　塔式起重机基础是塔式起重机的根本。不少重大安全事故都是由于塔式起重机基础存在问题而引起的，它是影响塔式起重机整体稳定性的一个重要因素。有的事故是由于工地为了抢工期，在混凝土强度不够的情况下而草率***，有的事故是由于地耐力不够，有的是由于在基础附近开挖而导致甚至滑坡产生位移，或是由于积水而产生不均匀的沉降等等，都会造成严重的安全事故。做塔式起重机基础的时候，一定要确保地耐力符合设计要求达到0.2MPa～0.3MPa，否则容易引起基础下沉。达不到要求者要挖深基坑，分层回填夯实。钢筋混凝土的强度至少达到设计值的80%。有地下室工程的塔式起重机基础要采取特别的处理措施：有的要在基础下打桩，并将桩端的钢筋与基础地脚螺栓牢固的焊接在一起。混凝土基础底面要平整夯实，基础底部不能作成锅底状。基础的地脚螺栓尺寸误差必须严格按照基础图的要求施工，地脚螺栓要保持足够的露出地面的长度，每个地脚螺栓要双螺帽预紧。在***前要对基础表面进行处理，保证基础的水平度不能超过1/1000。同时塔式起重机基础不得积水，积水会造成塔式起重机基础的不均匀沉降。在塔式起重机基础附近内不得随意挖坑或开沟。
　　(二)严禁超载、违章
　　绝大多数塔式起重机的倾翻事故都是超载和违章作业造成的。据国内权威部门对1200例塔式起重机事故分析中发现，超载、违章占全部事故的70%，因此必须严禁超载、违章作业。
　　(三)不得斜拉斜拽
　　起重力矩限制器仅对塔式起重机垂直平面内的起重力矩起限制作用，而对吊钩侧向斜拉重物产生的水平面内倾翻力矩不起作用。
　　(四)不准猛然制动和突然卸载
　　猛然制动和突然卸载所产生的惯性力是难以估量的，一般都可增大3倍的载荷，从而破坏塔式起重机的整机稳定性。
　　(五)禁止大风中吊装作业
　　当风速超过使用说明书规定时，必须停止吊装作业。大风不仅使操作缺少安全保障，吊重难以就位，更是造成塔式起重机倾翻的主要因素之一，因为风载与风速的平方成正比。
　　六、电气安全要求
　　按照《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)要求，塔式起重机的专用开关箱也要满足&一机一闸一漏一箱&的要求，漏电保护器的脱扣额定动作电流应不大于30mA，额定动作时间不超过0.1s。司机室里的配电盘不得裸露在外。电气柜应完好，关闭严密、门锁齐全，柜内电气元件应完好，线路清晰，操作控制机构灵敏可靠，各限位开关性能良好，定期安排专业电工进行检查维修。
　　七、严格执行安全操作规程
　　司机和信号工的水平与要求相差较远。现行建筑行业标准JG/T100-1999《塔式起重机操作使用规程》对塔式起重机司机与信号工的要求作了详细的规定，如要懂得机械基础知识和简单的机械制图，塔式起重机的构造及工作原理，操作与使用塔式起重机所必需的力学知识，液压传动的基本知识，吊具、索具的种类和选择、使用方法、报废标准及捆扎方法，对所用塔式起重机的机械传动、电气一般故障的判断和排障，以及有关法规、法令、标准的规定。
　　八、结语
　　通过加强对塔式起重机几个方面的安全管理，有效地预防塔式起重机在使用过程中的各种事故的发生，达到防患于未然的目的。实践证明，只要各个施工企业、生产厂家、建筑行政主管部门、塔式起重机检测机构都能按照上述各个环节来做，加强塔式起重机的安全专项治理，就能够有效的控制重大塔式起重机安全事故的发生。
　　[参考文献]
　　[1]中华人民共和国行业标准JGJ196-2010[S].建筑施工塔式起重机***、使用、拆卸安全技术规程.
　　[2]汪洋，杨深强.某超高层建筑塔式起重机选型探讨【J】.河南建材.2010，(03)
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一、编制依据1、广东省厂--《QTZ80使用说明书》；2、塔式起重机安全规程GB；3、塔式起重机操作使用规程JG/T100-1999；4、结构设计规范GB；5、建筑地基基础设计规范GB；6、建筑桩基技术规范JGJ94-2008；7、广东省建筑地基基础设计规范DBJ-15-31-20038、岩土工程勘察报告。
二、工程概况塔吊***位置设置在建筑物的东侧离南端和北段约30m的地方，桩基础位置坐标为（x=,y=），地质勘察资料参照“岩土工程勘察报告”中的ZKZ17钻孔及相关的岩土参数。塔吊采用Φ1000单桩和对应位置的支护桩作基础，深度到基岩面，桩与塔吊标准节采用钢筋混凝土承台连接。
北塔吊基础图1塔吊的位置平面图三、塔机基本参数1、塔机型号：QTZ80(5014)型塔机12、塔机生产厂家：广东省建筑机械厂3、塔机主要技术参数：塔机主要技术参数表表1最大起重量（t）倍率最大起升高度（m）α=2α=4最大幅度工作幅度最小幅度倍率起升起重量（t）机构最低稳定速度臂长（m）总功率（KW）质量（t）本工程计划采用的是独立式塔机，塔臂长425m。
m/minYZTD2-225L2-4/8/866速度（m/min）80α=α=42045独立式4040506附着式15070四、塔吊基础计算MF=kF=hM=M=zMz基础顶面所受垂直力基础顶面所受水平力基础顶面所受倾覆力矩基础所受扭矩FkFh图2塔吊基础受力示意图塔吊基础受力示意图21、计算的前提条件11、塔吊的基本参数表塔机基本参数表表2基础载荷载荷工况工作状态非工作状态FkP（kN）FhM（kN?m）MMz、塔吊风荷载计算依据《建筑结构荷载规范》（GB）中风荷载体型系数：地处广东广州市，基本风压为ω0=050kN/m2；查表得：荷载高度变化系数μz=084；挡风系数计算：φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×18+2×25+(4×182+252)05)]×012/(18×25)=0394；因为是/，体型系数μs=2153；高度z处的风振系数取：βz=10；所以风荷载设计值为：ω=07×βz×μs×μz×ω0=07×100××05=0633kN/m2；风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：Mω=ω×φ×B×H×H×05=×18×40×40×05=35914kN?m。
比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按工作状态计算：Fk=626kNFh=0kNMz=（3×15）×14+kN?m13、选取地质钻孔塔吊基础参照ZKZ17地质钻孔进行基础计算,现有地面标高为12200，承台顶标高为11700，桩顶的标高为10200,桩长约为145m，所以终孔在强风化层。
地质情况及各主要参数表3序号123地层名称杂填土粉质全风化砂岩厚度L(m)45733极限侧阻力标准值qsik(kPa)82550岩石饱和单轴抗压强度标准值frk(kPa)qsik*ιi(kN/m)抗拔系数λi070707λiqsik*ιi(kN/m)4强风化砂岩桩长∑qsik*ιi∑λiqsik*ιi、基础设计主要参数基础桩采用1根φ1000钻孔灌注桩，桩顶标高1020m，桩端入强风化2m；桩混凝土等级C30，fC=1430N/mm2,EC=300×104N/mm2；ft=143N/mm2，桩长145m；钢筋HRB335,fy=30000N/mm2,Es=200×105N/mm2；承台尺寸长(a)=500m、宽(b)=500m、高(h)=150m；桩中心与承台中心重合,面标高1170m；承台混凝土等级C35,ft=157N/mm2,fC=1670N/mm2,γGk=a×b×h×γ砼砼=25kN/m3。
×12+a×b×h×γ土×12=500×500×150×25×12+500×500×050×20×12=500Fk=7Fh=6290kNMz=289663kN?mGk=图4塔吊基础1-1剖面图图3塔吊基础平面图2、承台基础承载力计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB)第52条承载力计算，本塔吊基础属于偏心荷载，要求pk≤?a，pkmax≤12?a。由于偏心距e=Mz/(Fk+Gk)=626+>B/6=5/6=083,所以计算公式如下：4pk?Fk?GkA，pkmax?2?Fk?Gk3la?，pkmix?Fk?GkA?MWz式中Fk──塔吊作用于基础的竖向力，Fk=79626kN；Gk──基础自重与基础上面的土的自重，Gk=1425kN；A──基础底面的面积，取A=Bc×Bc=5×5=25m2；W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc2/6=2083m3；Mz──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，Mz=289663kN?m；l──垂直于力矩作用方向的基础底面边长，取l=5m；a──合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，取a=Bc/2-e=12m。经过计算得到:pk??8885kpapkmax?pkmin?2???5?525??24681kpa???5021kpa，取为0。地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB第523条。
计算公式如下:其中fa──修正后的地基承载力特征值(kN/m2)；fak──地基承载力特征值，取22000kN/m2；b──基础宽度地基承载力修正系数，取300；d──基础埋深地基承载力修正系数，取440；──基础底面以下土的重度，取2000kN/m3；γm──基础底面以上土的重度，取2000kN/m3；b──基础底面宽度，取500m；d──基础埋深度,取05m。
解得修正后的地基承载力特征值fa=34000kPa实际计算取的地基承载力特征值为:fa=34000kPa由于fa=34000kPa≥Pk=8885kPa，12×fa=408kPa≥Pkmax=24681kPa,所以满足要求！53、承台受冲切承载力验算依据《建筑地基基础设计规范》GB第827条。
验算公式如下:式中hphp──受冲切承载力截面高度影响系数，取=094；ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=157kPa；am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:am?at?ab2??180??180?2?145??2?325m；h0──承台的有效高度，取h0=145m；Pj──最大压力设计值，取Pj=24681kPa；Fl──实际冲切承载力：Fl?PjAl?2?4?69786kN允许冲切力：07×094×157×=N=486830kN实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求。4、承台配筋计算依据《建筑地基基础设计规范》GB第827条。
抗弯计算，计算公式如下:式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=16m；P──截面I-I处的基底反力:P=(500-16)×(0+0=16783kPa；a'──截面I-I在基底的投影长度,取a'=180m。经过计算得:2×[(2×500+180)×(-2×)+()×500]/12=32854kNm。
配筋面积计算,公式如下:依据《混凝土结构设计规范》GB式中C80时，111──系数，当混凝土强度不超过C50时，取为10,当混凝土强度等级为取为094,期间按线性内插法确定；fc──混凝土抗压强度设计值；h0──承台的计算高度。
经过计算得s=3/(100××103×1=1-(1-2×2s=1-9As=3/(×3mm2。由于最小配筋率为015%,所以最小配筋面积为:10875mm2。故取As=10875mm2。取29φ22@170mm(钢筋间距满足要求)As=29×6mm2,满足要求。
5、单桩允许承载力特征值计算51、单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值计算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-条。按下列公式计算：Ra=Rsa＋Rra＋RpaRsa=μ∑qsiai7Rra=μpC2frshrRpa=C1frpAp式中Rsa－桩侧土总摩阻力特征值；Rra－桩侧岩总摩阻力特征值；Rpa－持力岩层总端阻力特征值；μp－桩嵌岩端截面周长；hr－嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计；Ap－桩截面面积；frs、frp－分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度；C1、C2－系数，根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定。
Ap=πd2/4=314×1/4==040C2=005Rsa=u∑qsiai=πd∑qsiai=314×1×kNRra1=upC2frshr=100×314×005×=129525kNRra2=upC2frshr=100×314×005×=942kNRpa=C1frpAp=100×040×85=942kNRa=Rsa＋Rra＋Rpa=525+942+942=、单桩水平承载力特征值计算灌注桩的水平承载力特征值计算，按下式计算：RHa???mftkWo?m?125?22????1??g??N???mftkAn??N1k式中：RHa－单桩水平承载力特征值；α－桩的水平变形系数，按规范式(10219)确定；??5mboEcIγm－塑性系数，圆形截面γm=2；ftk－桩身混凝土抗拉强度标准值；υm－桩身最大弯矩系数，按表10223取值，视上部结构、承台、地梁对桩顶的约束程度及桩顶构造，分别按铰接或固接考虑；N1k－桩顶扣除竖向活荷载作用的竖向力标准值；ρg－桩身纵筋配筋率；8ζN－桩顶竖向力影响系数，竖向压力取ζN=08，竖向拉力取ζN=-1；An－桩换算截面积，圆形截面为：W0－桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量，圆形截面取：W0??d?d?32?2??Es??2??1??gd??Ec??2o式中d－桩身直径；d0－扣除保护层的桩直径；Es－钢筋的弹性模量；EC－混凝土的弹性模量。
ρg=02+()/()×(065-02)=046%Wo=πd/32[d2＋2(ES/EC－1)ρgd02]=314/32×[1+2(200×105/300×104－1)×046%×082]=010m3Io=Wod/2=010×1/2=005m4EI=085ECIo=085×3×107×005=1275000kN?m2查表:m=kN/m4，bo=09(d+1)=18mα=(mbo/ECI)02=(×18/=055α×L=055×15=825>4，满足长桩要求。
按α×L=4查表:Vm=0768Nlk=(Fk＋Gk)/n=()/1=152610kNγm=2ζN=080An=πd2/4[1＋(Es/Ec-1)Pg]=314/4×[1+(200×105/300×104－1)×046%]=081m2RHa=αγmftkW0/Vm(125+22ρg)(1+ζNN1k/γmftkAn)=（044×2×143×8）×(125+22×046%)×[1+05××143×)]=29419kN6、单桩桩顶作用力计算和承载力验算61、轴心竖向力作用下Qik=(Fk＋Gk)/n=()/1=222126kN轴心竖向力Qik=222126kN小于Ra=474768kN,满足要求。62、水平力作用下9Hik=Fh/n=0kN单桩水平力Hik=6290kN小于RHa=29419kN,满足要求。7、桩身载面强度计算依据《建筑地基基础设计规范》(GB)第859条。
按下式验算桩身截面强度：Q??cfcAp式中?c-工作条件系数，灌注桩取06～07(水下灌注桩取较低值)，预制桩取075，?c取07fc－桩身混凝土轴心抗压强度设计值；Ap－桩身横截面面积；Q－相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。?cfcAp=07××kNQ=Fk＋Gk=222126kN，符合要求。
8、灌注桩配筋计算经过以上计算得到桩顶的受压承载力满足实际的使用要求，而且承台能够满足承载力和冲切的要求，所以灌注桩只需按照构造配筋，ρ=ρg=046%，采用HRB335钢筋，fy=30000N/mm2,Es=200×105N/mm2；As=ρAP=046%×314×106/4=Φ22,As'=12×mm2>As(满足要求)。
9、计算结果基础桩：1根φ1000钻孔灌注桩，桩端不设扩大头,桩顶标高10200m，桩长145m，桩端入强风化粉砂岩150m；桩混凝土等级C30,HRB335钢筋12Φ22,加强箍采用Φ12@2000mm，螺旋箍筋采用φ108@200mm。承台：长(a)=500m、宽(b)=500m、高(h)=150m；桩中心与承台中心重合，承台面标高11700m；混凝土等级C30,HRB335钢筋29φ22@170mm。图6桩身立面图及配筋图11TimesNewRoman宋体TimesNewRomanBold宋体图7承台基础配筋图五、塔吊基础施工为使满足施工的要求，使***的塔吊达到最大使用效率，将其定位于东侧离南端和北段约30m的地方使塔吊能够完全满足日常设备、材料吊运的需要，详见下图：北塔吊臂塔吊基?
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