25吨 汽车吊吊装地基承载力验算书

25t汽车吊吊装地基承载力验算书本验算书针对25t级汽车吊在支腿全伸工况下进行构件吊装时，支腿传至地基的压应力是否满足地基承载力要求进行验算，供吊装作业方案审批、地基处理与现场验收使用。主要结论：按最不利工况（工作幅度5m、额定起重量12t）计算，单支腿最大压力设计值取250kN。当地基承载力特征值fak≥120kPa时，支腿下铺设1.6m×1.6m、厚20mm钢板即可满足，基底压力97.7kPa；fak在80~120kPa之间时，须将垫板加大至2.0m×2.0m或改用3m×1m路基箱；fak小于80kPa、存在软弱下卧层、地下空洞或临近基坑边坡时，须先换填或硬化处理，复测合格后方可作业。1.工程概况与编制依据1.1适用范围本验算书适用于场地平整、地面承载力已知或可测的吊装作业，包括设备安装、钢结构构件吊装、预制构件就位等常规工况。不适用于支腿位于地下室顶板、桥面板、沟槽回填区、边坡顶部等特殊支承条件；此类工况须由原设计单位或专业机构单独复核支承结构承载力。验算对象为支腿与地基接触部位的承载力，不替代起重机整机稳定性、起重性能与吊索具的验算。整机抗倾覆仅作复核性演算，实际由产品设计、力矩限制器与超载限制器保证。1.2编制依据标准编号标准名称主要引用内容GB50007-2011建筑地基基础设计规范承载力特征值、基底压力、软弱下卧层验算GB6067.1-2010起重机械安全规程第1部分：总则稳定性、支腿与支承要求JGJ33-2012建筑机械使用安全技术规程汽车式起重机支腿作业规定JGJ276-2012建筑施工起重吊装工程安全技术规范荷载取值、动载系数、地基处理GB50202-2018建筑地基基础工程施工质量验收标准换填与压实质量验收随机文件起重机使用说明书、起重性能表整机质量、支腿间距、最大支腿反力1.3验算思路验算按四步推进，每一步的结果均为下一步的输入，任一环节不满足即转入地基处理或调整吊装方案。按进场设备说明书确定整机质量、支腿间距与最大支腿反力，锁定最不利工作幅度与起重量组合。按四点支承假定与荷载分配系数计算单支腿最大压力，并与说明书限值比对。按垫板实际承压面积计算基底平均压力，与地基承载力特征值比较，必要时验算软弱下卧层。判定是否满足，不满足时确定垫板尺寸或地基处理方式，并给出复测与验收要求。2.起重机技术参数与计算工况2.1主要技术参数下表按25t级主流机型（XCT25、STC250一类）全伸支腿状态取值。进场设备与下表不一致时，以随机文件数据替换后重新计算，不得直接套用。项目取值说明额定起重量25t（3m幅度）支腿全伸、基本臂工况主臂长度34m（全伸）基本臂10.7m工作状态总质量G32t（320kN）含配重、油水、随机工具支腿横向间距6.4m左右支腿中心距，全伸状态支腿纵向间距5.4m前后支腿中心距，全伸状态说明书最大支腿反力≤250kN以随机起重性能表为准起升动载系数Kd1.1按JGJ276取用2.2计算工况吊装作业中支腿反力随幅度与吊重变化。幅度越小、吊重越大，支腿反力越大；幅度增大后吊重下降，反力反而减小。据此设置三个工况，取反力最大者作为控制工况。工况工作幅度起重量支腿反力特征用途工况一5.0m12.0t最大（控制工况）地基验算取值工况二8.0m7.0t约为工况一的0.85倍常规吊装复核工况三任意空载回转约为0.4G，显著小于工况一就位、对位阶段工况二、三的支腿反力均小于工况一，地基验算以工况一包络全部作业过程，不再逐项列算。若实际作业幅度超过8m或需副臂、超起工况，应重新计算。3.支腿荷载计算3.1荷载取值作用于支腿的总竖向荷载为整机工作状态总质量与吊重之和，按最不利工况取：G=32t=320kN，Q=12t=120kN，G+Q=440kN起升动载系数Kd取1.1，计入起升、制动与就位瞬间的冲击效应。吊重偏摆与风载产生的水平力对竖向支腿反力影响较小，按产品稳定性储备吸收，不单独叠加。3.2单支腿最大压力汽车吊为四点支承的静不定体系，四条支腿的反力随吊臂方位重新分配。最不利状态为吊臂指向某一支腿外角方向、吊重作用线接近该支腿，此时该支腿与对角支腿承担主要荷载，另两条支腿受力很小。按工程通用分配法，最不利支腿反力取总荷载的0.5倍，计算式如下：Rmax=k×(G+Q)×Kd=0.5×440×1.1=242kN式中的k为支腿荷载分配系数。取0.5的依据有两点：一是本机型支腿纵横间距接近（6.4m与5.4m），合力偏向单腿时受力集中于两腿，单腿分担接近一半；二是该值与同类机型说明书给出的最大支腿反力250kN相互印证，未出现明显偏离。验算采用设计值Rd=250kN，即在计算值242kN基础上略作放大，同时包络厂家说明书限值，使地基验算结果对设备个体差异具有余量。3.3取值复核计算值242kN小于说明书限值250kN，说明分配系数取0.5未低估实际反力；设计值取250kN后，与说明书限值一致，属于偏安全的一侧。若进场设备配重更大、支腿间距更小，或说明书给出更大的最大支腿反力，应按说明书数值替换Rd后重算第4章各表。4.地基承载力验算4.1垫板扩散假定支腿直接压于钢板或路基箱上，钢板厚度不小于20mm、平面尺寸相对支腿底板足够大，可按刚性板考虑，支腿压力经垫板均匀分布于垫板底面。计算按垫板全面积均布传递，不计垫板四周45°扩散的有利作用，属偏安全的取法。若采用多层枕木且厚度超过200mm，可按扩散角30°适当扩大承压面积，但枕木本身须验算横纹承压，不得以枕木替代钢板。4.2基底压力计算基底平均压力按下式计算，b、l为垫板的短边与长边尺寸：p=Rd/(b×l)按不同垫板尺寸代入Rd=250kN，得到下表四档结果。表中最后一列为该垫板尺寸所要求的场地地基承载力特征值下限。垫板形式承压面积A基底压力p适用地基承载力fak1.2m×1.2m钢板1.44m²173.6kPa≥180kPa1.6m×1.6m钢板2.56m²97.7kPa≥120kPa2.0m×2.0m钢板4.00m²62.5kPa≥80kPa3.0m×1.0m路基箱3.00m²83.3kPa≥100kPa4.3承载力判定判定条件为基底压力不大于修正后的地基承载力特征值：p≤fa，fa=fak+ηbγ(b−3)+ηdγm(d−0.5)支腿置于地表，埋深d近似为0，宽度b小于3m，深度与宽度修正项均为零或负值，故fa按fak取用，不作提高。这一点在场地已碾压平整、表层为回填土时尤为重要：表层土的fak往往低于原状土，不能凭原状土的勘察值放行。需要说明的是，fak应取支腿影响深度范围内（一般取垫板宽度1~2倍深度，即地表以下2~3m）的最不利土层值。若勘察报告只给出深层承载力而未覆盖表层回填土，应补做现场检测。4.4软弱下卧层验算当垫板下为换填层、硬壳层，其下卧有软弱土层时，须验算下卧层顶面的附加应力与自重应力之和不超过其承载力。按应力扩散角法计算：pz=p×b×l/[(b+2ztanθ)(l+2ztanθ)]以1.6m×1.6m钢板、换填层厚0.8m、扩散角θ取23°为例，下卧层顶面埋深z=0.8m：pz=97.7×2.56/5.20=48.1kPa，pcz=0.8×18=14.4kPa，合计62.5kPa下卧层顶面承载力特征值faz不小于62.5kPa时满足。若下卧层为淤泥、淤泥质土或松散填土，faz常低于此值，应加大换填厚度或扩大垫板，把附加应力控制在更小范围。4.5沉降与倾斜控制承载力满足不等于变形满足。四条支腿下地基压缩性不同会引发整机倾斜，进而改变支腿反力分配，形成恶性循环。现场按以下三条控制：四支腿沉降差不超过20mm；机身水平仪气泡在作业全程保持在中心圈内，整机倾斜不超过1%；试吊观测期内沉降速率不超过2mm/h且趋于稳定。5.抗倾覆复核以距吊重最远的对角支腿为倾覆支点，取力矩平衡复核整机稳定性。整机重心至支点水平距离约4.0m，吊重作用线至支点水平距离约9.2m（由5m工作幅度叠加支腿偏置形成）：Ms=320×4.0=1280kN·m，Mo=120×9.2=1104kN·mK=Ms/Mo=1280/1104=1.16稳定系数1.16大于1.0，抗倾覆满足要求。该值已计入起升动载前的静力状态，动载与风载的影响由产品稳定性储备和力矩限制器控制。现场仍须保证力矩限制器、超载限制器完好有效，任何情况下不得摘除或短接安全装置。倾覆风险的另一来源是支腿下沉。单侧支腿沉降超过20mm时，机身倾斜使吊重作用线外移，倾覆力矩上升而稳定力矩下降，稳定系数迅速衰减。因此第4章的沉降控制与本章的稳定性复核是同一件事的两个侧面，不能只看承载力数值。6.地基处理与加固措施6.1承载力满足时的常规做法fak≥120kPa的场地，清理表层松散土、建筑垃圾与积水，整平后碾压密实，支腿下铺20mm厚钢板，钢板与地面密贴、不得翘空。钢板平面尺寸按第4章表格对应取值，四角高差不超过5mm。回填土区域应先确认压实度，必要时补做轻型动力触探。6.2软弱地基的换填处理fak小于120kPa时优先换填。挖除软弱土层300~500mm，换填碎石、级配砂石或灰土，分层铺筑、每层虚铺厚度不大于250mm，逐层夯实，压实系数不小于0.94。换填范围按垫板尺寸每边放出不小于300mm，形成台阶式或放坡式接槎，避免垫板边缘悬空。换填完成后必须复测：采用轻型动力触探或平板载荷试验，实测承载力特征值不小于120kPa方可进入吊装工序。仅凭施工记录放行是现场最常见的管理漏洞。6.3硬化地面与既有结构场地为混凝土硬化面时，厚度不小于150mm、强度等级不低于C25，并验算板在支腿集中力作用下的冲切与局部承压；板下回填土须密实、无空洞。硬化板出现裂缝、脱空、起壳时，不得直接作为支承面。支腿位于地下室顶板、桥面板、管沟盖板等既有结构上时，本验算书不适用，须由原设计单位按实际轮压与支腿荷载复核结构承载力，并出具书面意见。6.4特殊部位的避让支腿应避开地下管线、化粪池、检查井、暗沟与基坑边坡影响范围。距基坑、沟槽边坡顶缘的水平距离不小于基坑深度的1.5倍且不小于3m；无法满足时须验算边坡稳定并采取支护、卸载措施。作业前应调阅地下管线资料并现场交底，必要时人工开挖探明。7.施工安全控制要点7.1作业前支腿全伸并机械锁定，机身水平仪气泡居中，轮胎全部离地，支腿盘与垫板中心对正。核验地基资料与处理记录，实测垫板尺寸与铺设质量，确认与验算书取值一致。组织试吊：吊重吊离地面200mm停顿不少于10min，观测支腿沉降、地面隆起、垫板翘曲与机身水平，无异常后方可正式起吊。核对起重性能表，确认实际幅度与吊重组合在额定范围内，力矩限制器、超载限制器、高度限位器动作有效。7.2作业中设专人监护支腿与地面，在垫板四角做沉降观测标记，每吊次完成后复测一次。严禁超载、斜拉斜吊、带载伸缩臂、突然制动与急速回转。风速超过10.8m/s（6级）或遇雷雨、大雾、视线不清时停止作业，吊重降落至地面并收臂。回转与作业半径内设警戒区，非作业人员不得进入；吊重下方严禁站人。7.3作业后检查支腿、垫板与地面有无异常沉降、隆起、开裂，汇总观测数据并与试吊初始值比对。发现沉降超限或地面隆起，立即停止后续吊装，重新评估地基并处理后才能继续。8.验算结论按25t级汽车吊、支腿全伸、工作幅度5m、吊重12t的最不利工况验算，结论如下。单支腿最大压力计算值242kN，设计值取250kN，与同类机型说明书最大支腿反力一致，取值偏安全。地基承载力特征值fak≥120kPa时，铺设1.6m×1.6m、厚20mm钢板即可满足，基底压力97.7kPa，富余约19%。fak在80~120kPa之间时，须将垫板加大至2.0m×2.0m（基底压力62.5kPa）或改用3m×1m路基箱（基底压力83.3kPa）。fak小于80kPa，或下卧层为淤泥、松散填土，或支腿临近基坑边坡、地下空