塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差安全管理
某4×1 250mw電站項(xiàng)目租賃的#1鍋爐設(shè)備吊裝的塔機(jī)塔身垂直度偏差嚴(yán)重超標(biāo)，塔機(jī)和鍋爐設(shè)備吊裝存在重大事故隱患。公司及時(shí)派專家組赴現(xiàn)場(chǎng)處理，通過拆除全部塔機(jī)部件、對(duì)塔機(jī)支腿和塔身基礎(chǔ)節(jié)處實(shí)施糾偏、重新安裝塔機(jī)后投用等措施，消除了塔機(jī)和鍋爐設(shè)備吊裝存在的重大事故隱患。塔機(jī)塔身糾偏后，公司制定了塔機(jī)基礎(chǔ)安全管理措施，加強(qiáng)塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工和塔機(jī)安裝過程垂直度控制，定期對(duì)塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量、分析和控制，使塔機(jī)基礎(chǔ)和塔身垂直度偏差在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全范圍內(nèi)，確保塔機(jī)安全使用。
1 塔機(jī)塔身垂直度偏差超標(biāo)及糾偏案例
1.1 塔機(jī)垂直度偏差嚴(yán)重超標(biāo)
筆者公司海外某4×1 250mw電站施工項(xiàng)目向國(guó)內(nèi)某租賃公司租賃1臺(tái)tc7035b-16塔機(jī)，用于#1鍋爐設(shè)備吊裝，至2023年底塔機(jī)工況：塔機(jī)最高塔身高度75m，伸臂長(zhǎng)度50m，最大起重量16t，塔機(jī)分別在22m和40m處各安裝一道附著。
電站處于海灘并于前期進(jìn)行圍填，圍填后進(jìn)行基礎(chǔ)處理，據(jù)當(dāng)?shù)氐谌綔y(cè)試報(bào)告，電站圍填并進(jìn)行基礎(chǔ)處理后地耐力達(dá)0.26mpa及以上；#1塔機(jī)地基比較復(fù)雜，塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前未單獨(dú)對(duì)地基進(jìn)行地耐力測(cè)試；設(shè)計(jì)院現(xiàn)場(chǎng)土建技術(shù)人員設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸：6 600mm×6 600mm×1 700mm；塔機(jī)安裝后塔機(jī)基礎(chǔ)上方圍填3m土層。
塔機(jī)基礎(chǔ)由2023年7月2日澆筑，7月中旬開始安裝，8月上旬安裝并將塔身頂升到37.5m，并進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)，8月8日經(jīng)當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)督檢驗(yàn)合格后使用，8月16日頂升到最大獨(dú)立高度61m塔身后繼續(xù)使用；塔機(jī)安裝過程未留存支腿水平度測(cè)量資料和塔身垂直度偏差測(cè)量資料，塔機(jī)使用過程未進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量。
10月初，項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)#1鍋爐塔機(jī)塔身往鍋爐方向偏移，即組織對(duì)該塔機(jī)塔身垂直度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果：塔身高度61m，塔身偏西560mm，偏9.18/1 000；塔身偏南280mm，偏4.59/1 000。gb/t 5031-2008《塔式起重機(jī)》規(guī)定：空載，風(fēng)速不大于3m/s狀態(tài)下,獨(dú)立狀態(tài)塔身（或附著狀態(tài)下最高附著點(diǎn)以上塔身）軸心線的側(cè)向垂直度允差為4/1 000，最高附著點(diǎn)以下塔身軸心線的垂直度允差為2/1 000?？梢?1鍋爐塔機(jī)塔身垂直度嚴(yán)重超標(biāo)。
項(xiàng)目部將塔機(jī)偏差通報(bào)給租賃公司，要求租賃公司采取措施；租賃公司在22m塔身處安裝一道附著；然后頂升塔身至75m，在塔身40m處安裝第二道附著。二道附著安裝后，塔機(jī)繼續(xù)使用。
1.2 塔機(jī)塔身垂直度糾偏
公司2023年年底獲悉該項(xiàng)目#1鍋爐設(shè)備安裝所租賃塔機(jī)塔身偏差嚴(yán)重超標(biāo)信息后，為消除#1鍋爐設(shè)備吊裝和塔機(jī)嚴(yán)重事故隱患，決定派專家組現(xiàn)場(chǎng)消除隱患，2023年1月中旬專家組赴現(xiàn)場(chǎng)處理#1鍋爐塔機(jī)塔身垂直度偏差糾偏事宜。
1.2.1 塔機(jī)塔身垂直度偏差和基礎(chǔ)沉降測(cè)量
第一道附著處（0～22m）塔身垂直度偏差測(cè)量，偏西200mm偏9.09/1 000，偏南90mm偏4.09/1 000；第一道附著與第二道附著（22～40m）塔身偏差測(cè)量，偏西125mm偏6.94/1 000，偏南105mm偏5.83/1 000；第二道附著處（0～40m）塔機(jī)塔身垂直度偏差測(cè)量，偏西325mm偏8.13/1 000，偏南195mm偏4.875/1 000；自由端（40～75m）塔機(jī)塔身垂直度偏差測(cè)量，偏西125mm偏3.571/1 000，偏南70mm偏2/1 000。由于塔機(jī)基礎(chǔ)埋在地下3m處，因此無法直接測(cè)量基礎(chǔ)沉降值，我們實(shí)測(cè)塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)與加強(qiáng)節(jié)的連接4根主弦桿中間點(diǎn)（2 000mm×2 000mm）水平高低差值，以間接測(cè)量塔機(jī)支腿處基礎(chǔ)相對(duì)沉降差的數(shù)值，支腿處基礎(chǔ)偏西18mm、偏南9mmm、4只支腿最大絕對(duì)差27mm，基礎(chǔ)分別向西、南方向不均勻沉降9/1 000和4.5/1 000。
1.2.2 塔機(jī)狀況分析
1）盡管塔機(jī)自由端塔身偏差在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，但二道附著塔身垂直度偏差均嚴(yán)重超標(biāo)。
2）二道附著下的塔身偏斜的斜率有較大變化，空載情況下二道附著支撐給塔身均有較大水平拉（或推）力，特別是第二道附著處受更大的水平力。
3）塔機(jī)支腿不均勻沉降的差值與塔身垂直度偏差基本相對(duì)應(yīng)，可以肯定在整過安裝、使用過程中，塔機(jī)塔身垂直度嚴(yán)重超標(biāo)是塔機(jī)支腿不在一個(gè)水平度造成的。
4）由于缺少支腿埋設(shè)、基礎(chǔ)澆筑后支腿驗(yàn)收資料和塔機(jī)安裝驗(yàn)收資料，以及塔機(jī)安裝前、后和前期使用過程未進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量，無法準(zhǔn)確判斷目前塔身垂直度偏差嚴(yán)重超標(biāo)原因，但從間接測(cè)量四個(gè)支腿高低差最大27mm，存在基礎(chǔ)不均勻沉降可能。
5）從整個(gè)量數(shù)據(jù)分析，塔機(jī)采用附著后，塔機(jī)基礎(chǔ)減少不均勻承載，塔機(jī)基礎(chǔ)沒有再發(fā)生較大不均勻沉降，基礎(chǔ)相對(duì)穩(wěn)定。
1.2.3 塔機(jī)塔身糾偏措施
根據(jù)上述分析，專家組采用以下糾偏措施：①采取塔機(jī)附著后基礎(chǔ)沒有進(jìn)一步擴(kuò)大不均勻沉降，目前基礎(chǔ)相對(duì)穩(wěn)定，并且工期不允許廢除原基礎(chǔ)做新基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)無法采取措施進(jìn)行基礎(chǔ)糾平處理；②塔身全部采用主弦桿軸銷連接，塔身無法采用增加墊片的方式進(jìn)行糾偏；③專家組決定塔機(jī)全部拆除，塔機(jī)支腿與塔身基礎(chǔ)節(jié)不再用軸銷連接，而通過焊接方法連接，經(jīng)計(jì)算焊縫強(qiáng)度大于軸銷連接時(shí)強(qiáng)度；④塔機(jī)拆除后，保留支腿四只方銷，以西南角最低支腿為基準(zhǔn)，切割其它三只支腿外圈鋼板（計(jì)劃切割9mm、18m和27mm），使切割后塔機(jī)四只支腿外圈鋼板在同一水平面上；⑤焊接塔機(jī)支腿和基礎(chǔ)節(jié)塔身焊口上下30°坡口，焊接要求對(duì)稱同步焊接，焊接參數(shù)選擇小能量輸入，電焊條選用結(jié)507?3.2焊條，實(shí)施多道多層焊接；⑥塔機(jī)焊接前、后進(jìn)行塔身垂直度控制和復(fù)測(cè)，焊接前塔身垂直度控制在5/10 000，焊接后塔身垂直度控制1/1 000；⑦塔機(jī)支腿和塔身基礎(chǔ)節(jié)連接焊縫處采用16mm鋼板加固，垂直焊縫連接焊，水平焊縫間斷焊。
1.2.4 塔機(jī)塔身糾偏實(shí)施
根據(jù)專家組意見，施工單位編寫塔機(jī)拆除和安裝方案、塔機(jī)塔身糾偏方案，經(jīng)專家組同意，項(xiàng)目審批后實(shí)施，共用6天時(shí)間完成塔機(jī)拆除、塔機(jī)塔身糾偏和塔機(jī)安裝工作。未安裝塔機(jī)上部結(jié)構(gòu)前，在塔身40m處在未受水平外力情況下先安裝附著；塔機(jī)最后伸臂長(zhǎng)度50m，塔身高度78m，一道附屬高度40m，塔機(jī)安裝完成后進(jìn)行垂直度測(cè)量和負(fù)荷試驗(yàn)。塔機(jī)塔身垂直度測(cè)量結(jié)果：附著以下（0～40m）偏西29mm偏0.725/1 000，偏北5mm偏0.125/1 000；自由端（40～78m）偏西35mm偏0.92/1 000，偏北5mm偏0.13/1 000；塔機(jī)基礎(chǔ)節(jié)和加強(qiáng)節(jié)四根主弦桿連接縫在同一水平面上，檢驗(yàn)結(jié)果符合專家組糾偏措施的控制要求。
公司要求項(xiàng)目部每月對(duì)塔機(jī)塔身偏差和基礎(chǔ)沉降進(jìn)行測(cè)量并匯報(bào)到公司本部，據(jù)6月對(duì)#1塔機(jī)測(cè)量，附著以下（0～40m）偏西30mm偏0.75/1 000，偏北10mm偏0.25/1 000；自由端（40～78m）偏西40mm偏1.05/1 000，偏北10mm偏0.26/1 000，符合塔機(jī)垂直度偏差標(biāo)準(zhǔn)。
2 案例分析
1）電廠基礎(chǔ)由海灘圍填并加固處理而成，盡管當(dāng)?shù)氐谌綔y(cè)量單位提供測(cè)量報(bào)告，電站地基承載力0.26mpa以上，但第三方測(cè)量范圍大，#1塔機(jī)基礎(chǔ)位置本身地基復(fù)雜，挖深后地基并不能確定具有0.26mpa地耐力，而基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前并沒有對(duì)塔機(jī)地基進(jìn)行地耐力測(cè)試，事后對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)復(fù)核，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)未留有充足余量。因此未真實(shí)了解塔機(jī)基礎(chǔ)的地基地耐力、基礎(chǔ)承載力不足是造成基礎(chǔ)沉降主要原因。
2）塔機(jī)租賃公司對(duì)塔機(jī)支腿安裝不重視是造成本次案例的重要原因。塔機(jī)支腿安裝對(duì)塔機(jī)安裝質(zhì)量至關(guān)重要，在安裝塔機(jī)支腿時(shí)，嚴(yán)格控制四只支腿的水平度；澆筑支腿時(shí)要對(duì)4只支腿加以保護(hù)，防止?jié)仓^程支腿位置發(fā)生變化；基礎(chǔ)澆筑未凝固前，設(shè)法對(duì)支腿位置進(jìn)行復(fù)測(cè)；基礎(chǔ)移交安裝時(shí)，做好支腿復(fù)測(cè)技術(shù)記錄。安裝單位未留存塔機(jī)支腿安裝和移交技術(shù)資料，無法排除由于塔機(jī)支腿安裝偏差過大或混凝土澆筑過程支腿位置變動(dòng)，造成塔機(jī)塔身偏差超標(biāo)。
3）塔機(jī)安裝驗(yàn)收不規(guī)范，不按規(guī)定定期限對(duì)塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差進(jìn)行測(cè)量，造成不能及時(shí)了解塔身垂直度偏差超標(biāo)情況，使塔機(jī)和鍋爐設(shè)備吊裝長(zhǎng)期存在嚴(yán)重事故隱患，也為以后專家組準(zhǔn)確性確查找偏差原因重大困難。
4）租賃公司采用在22m和40m增加二道附著，降低了傳遞給基礎(chǔ)的彎矩值，對(duì)基礎(chǔ)不均勻受力起到保護(hù)作用，附著后未發(fā)現(xiàn)塔機(jī)基礎(chǔ)繼續(xù)不均勻沉降等。但時(shí)，我們對(duì)附著后塔身偏差數(shù)據(jù)分析，二道附著（特別是第二道附著）處，附著支撐桿給塔身較大水平力，#1鍋爐塔機(jī)設(shè)備吊裝僅存在較大安全事故隱患。
5）對(duì)租賃和協(xié)作單位塔機(jī)安裝、使用的管理，項(xiàng)目部存在較大薄弱環(huán)節(jié)，管理基本失控，應(yīng)引起足夠重視。
3 塔機(jī)基礎(chǔ)和塔身垂直度安全管理措施
針對(duì)海外項(xiàng)目部租賃塔機(jī)發(fā)生塔身嚴(yán)重超標(biāo)的案例，公司各級(jí)管理人員引起高度重視，并采取特定措施，防止該案例事件在其它項(xiàng)目重復(fù)出現(xiàn)。
3.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工
根據(jù)gb/t 13752-2017《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》和jgj/t 187-2009《塔式起重機(jī)混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或選用，并組織施工。
1）根據(jù)起重機(jī)械基礎(chǔ)地質(zhì)資料，特別是地基地耐力和制造廠推薦基礎(chǔ)圖紙，進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)施工。
2）根據(jù)制造廠提供的塔機(jī)對(duì)基礎(chǔ)傳遞的受力情況和地質(zhì)情況，委托專業(yè)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行基礎(chǔ)施工。
3）本單位土建專業(yè)根據(jù)地質(zhì)情況和塔機(jī)制造廠提供的塔機(jī)對(duì)基礎(chǔ)傳遞受力情況，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并經(jīng)本單位土建專業(yè)總工程師（或副總工程師）批準(zhǔn)后施工。
4）施工單位按批準(zhǔn)的基礎(chǔ)圖紙實(shí)施基礎(chǔ)施工，并進(jìn)行過程質(zhì)量檢驗(yàn)，留存基礎(chǔ)施工資料。
3.2 塔機(jī)安裝過程塔身垂直度控制
1）預(yù)埋支腿安裝和驗(yàn)收：塔機(jī)支腿預(yù)埋時(shí)，控制支腿安裝尺寸和水平度；基礎(chǔ)澆筑前，做好防止支腿移動(dòng)的保護(hù)措施；基礎(chǔ)澆筑未初凝時(shí)，及時(shí)對(duì)支腿進(jìn)行復(fù)測(cè)和處理，防止基礎(chǔ)澆筑過程支腿移動(dòng)。
2）擱置在基礎(chǔ)上的支腿，在支腿安裝過程中，根據(jù)制造廠要求，控制支腿水平度。
3）根據(jù)制造廠對(duì)塔身安裝垂直度控制要求，嚴(yán)格控制塔身安裝垂直度，制造廠垂直度控制要求一般都高于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確、規(guī)范要求。
4）塔機(jī)安裝完成后（往往塔身獨(dú)立高度或低于獨(dú)立高度），在基礎(chǔ)四角用油漆標(biāo)注基礎(chǔ)沉降檢測(cè)點(diǎn)，并將沉降測(cè)量點(diǎn)位置尺寸留存資料；在進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)前和負(fù)荷試驗(yàn)后，分別進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度測(cè)量，并將測(cè)量值留存在塔機(jī)安裝技術(shù)資料。
5）安裝附著控制塔身垂直度：塔機(jī)安裝和使用過程中，塔身發(fā)生偏差是正常的；安裝附著時(shí)，可以適當(dāng)降低塔身偏差，但過大糾正偏差會(huì)使塔身在非負(fù)荷時(shí)承受較大水平力，對(duì)塔機(jī)安全是極不利的。應(yīng)該根據(jù)本次塔機(jī)施工所需的附著，有計(jì)劃地利用附著降低塔身偏差。
3.3 塔機(jī)基礎(chǔ)沉降測(cè)量和塔身垂直度偏差測(cè)量
1）測(cè)量周期：塔機(jī)安裝后前2個(gè)月1周測(cè)量1次，以后每2周測(cè)量1次，測(cè)量有疑問時(shí)應(yīng)增加測(cè)量頻次；當(dāng)安裝工況發(fā)生變化或遇臺(tái)風(fēng)、暴雨后必須及時(shí)進(jìn)行測(cè)量。
2）塔機(jī)基礎(chǔ)測(cè)量：在基礎(chǔ)頂面四角應(yīng)作好沉降及位移觀測(cè)點(diǎn)，并作好原始記錄，以后按規(guī)定定期測(cè)量；當(dāng)基礎(chǔ)的沉降量大于50mm或傾斜率(tanθ)大于0.001，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，由上級(jí)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)組織基礎(chǔ)處理。
3）塔機(jī)塔身垂直度偏差測(cè)量：塔機(jī)塔身垂直度偏差分2種工況測(cè)量：①獨(dú)立狀態(tài)測(cè)量：沿著塔身垂直2個(gè)面測(cè)量塔身垂直度偏差，此時(shí)除制造廠有特別規(guī)定外，塔身垂直度偏差不大于4/1 000；②附著狀態(tài)測(cè)量：也沿著塔身垂直2個(gè)面進(jìn)行塔身垂直度測(cè)量，除制造廠有特別規(guī)定外，最高附著以下部分塔身垂直度偏差不大于2/1 000，最高附著以上自由端塔身垂直度偏差不大于4/1 000。
3.4 塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量數(shù)據(jù)分析
1）項(xiàng)目部加強(qiáng)對(duì)塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量管理，及時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)沉降和塔身偏差超標(biāo)時(shí)，應(yīng)及時(shí)向上級(jí)機(jī)械管理部門報(bào)告。
2）項(xiàng)目每月1次將塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差測(cè)量記錄上傳到本單位機(jī)械管理部門，公司所屬各單位應(yīng)認(rèn)真分析測(cè)量數(shù)據(jù)，及時(shí)處理有關(guān)測(cè)量異常事宜，并及時(shí)將各項(xiàng)目塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差上報(bào)上級(jí)公司。
3）公司本部設(shè)備管理部門對(duì)各單位、項(xiàng)目塔機(jī)基礎(chǔ)和塔身垂直度偏差值分析，有疑問及時(shí)同基層單位、項(xiàng)目溝通，了解公司系統(tǒng)所使用的所有塔機(jī)基礎(chǔ)沉降和塔身垂直度偏差狀況，及時(shí)組織處理塔機(jī)使用突發(fā)事件，確保塔機(jī)使用安全。
