深基坑内大力矩先置式塔吊基础施工工法

1、深基坑内大力矩先置式塔吊基础施工工法浙江中成建工集团有限公司1、刖 百在深基坑中普通塔吊使用先置式基础已比较普遍，所谓先置式，即在基坑 内塔吊先于土方开挖安装完成。且钻孔灌注桩 +钢格构柱+混凝土承台的设计与 施工已非常成熟，公司合编的基坑内塔吊基础逆作法施工工法获得20052006 年度国家级工法，编号为yjgf286-2006。但当基坑平面尺寸大、吊大（钢构件）、 吊运距离远时，需要使用大力矩塔吊时，传统的 4桩基础不能满足其承载力要 求。我公司针对具体的工程情况，对原工法进行了优化和创新，探索出一种新 型的适应于大力矩塔吊的5桩基础形式，并在设计计算模型上予以优化，使得 大力矩塔吊只需在

2、4桩承台的基础增设1桩及适当扩大混凝土承台平面尺寸就 能使用，且利于操作。经上海市科学技术情报研究所查新，深大基坑中大力矩 塔吊的基础形式具有国内新颖性，故在工程实践的基础上形成了新的升级版工 法。本工法先后于应用于上海近铁城市广场南块工程，镇江高铁站北广场一号 地块项目，江苏连云港帝豪大厦。本工法的核心技术已申报国家专利并得到批 准，专利号为zl 2012 2 0332835.3,专利名称：深基坑中大力矩先置式塔吊基 础。2、工法特点：2.1、 先置式5桩基础满足了大力矩塔吊的承载力要求。在原工法 4桩基础 的形式上采用在其平面形心位置增设 1根钻孔灌注桩+钢格构柱来分担荷重，使 各构件截面

3、及尺寸趋于合理；2.2、 先置式塔吊4桩基础的暗梁为单跨梁，大力矩塔吊通过在跨度中心增 加1桩后使该梁成为两跨连续梁，从而减小了梁的计算跨度及最大弯矩，提高 了整体刚度，使得大力矩塔吊只需在 4桩承台的基础增设1桩及适当扩大混凝 士承台平面尺寸就能使用，且利于操作。2.3、 布置灵活、机动，不受平面、空间的限制，能够适应各种大力矩塔吊。3、适用范围：该工法适用于工业与民用建筑的深、 大基坑内需要布置大力矩塔吊的情况。4、工艺原理：4.1、 塔吊基础在土方尚未开挖前就先行施工一一先施工钻孔灌注桩同步完 成钢格构柱，达到强度后施工钢筋混凝土承台，并在基坑开挖前安装好塔吊， 以满足工程使用上的要求。

4、4.2、 塔吊承台的厚度由塔吊使用说明书确定，平面尺寸由构造确定，暗梁 配筋通过两跨连续梁计算确定。塔吊自重及弯矩由承台内暗梁承受，为主要受 力构件。承台上下面和立面钢筋按构造配筋。4.3、 塔吊及钢筋混凝土承台所受的力通过暗梁传递给 5根钢结构柱，最后 传递到5根钻孔灌注桩，最终由基坑以下的土层承担。4.4、 在土方开挖过程中，及时通过对钢格构柱的加固来解决整体稳定性问 题，使钢格构柱群满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定要求。一加浙江中成建工集团有限公司编制5图4-1大力矩先置式塔吊基础剖面图图4-2大力矩先置式塔吊平面图图4-3钢格构柱详图5、工艺流程及操作要点5.1、工艺流程:5.2、

5、 计及施工操作要点5.2.1 塔吊基础设计1、设计依据：工程地质报告、建筑结构荷载规范gb50009-2012、塔 式起重机混凝土基础工程技术规程jgj/t187-2009建筑桩基技术规范jgj94-200&混凝土结构设计规范gb50010-2010、钢结构设计规范gb50017-2003o2、结合塔吊说明书与工程图纸及其总平面布置图，合理确定塔吊平面位置，同时使塔吊基础桩避开地下室梁、柱位置和基础承台位置。有内支撑的基坑， 还需避开支撑和立柱。3、塔吊设计要点1）承台计算塔吊在未附墙前、且处于非工作状态时，所受的力最大。受力参数分别取 水平力hk ,竖向荷载fk ,倾覆力矩mk ,扭矩mtk

6、。承台的主要受力构件为暗梁，将格构柱视为不动较支座，则此暗梁为两跨 等距连续梁，倾覆力矩m按其中任一梁纵向作用，竖向荷载f由全部基桩承受。 暗梁计算简图如下：图5.2.1-1暗梁计算简图注：图中l为对角线方向的格构柱和轴线间距，集中荷载（fmax, fmin）作 用点的尺寸，（i- 12）按塔机立柱的实际间距确定。塔吊立柱荷载计算塔机塔身截面对角线上立柱的荷载计算fk m kf 二 n11格构柱顶支座反力计算将两跨等距连续梁作为简单的一次超静定结构，其受力可用力法和位移法 求解，下面为最简单的变形比较法求解过程。解除b点支座约束反力代以多余反力rb ,得基本静定简支梁。b点因fmin、fmax

7、的作用而产生的挠度fbf为:浙江中成建工集团有限公司编制8fminfmaxfbffbf =fbfmax bpmin = 3(21)2 41； 一 及)2 41； (1)b点因支座反力rb的作用而产生的挠度为：f brbrbf brrb（21）348ei根据变形协调条件，即在b点没有垂直位移，得补充方程为:f =fbf +fbr =0,即一 一 ,一 / 一 3疝3（21）2一412 一需网21）2.412- =（ ） = 0得rb（3l2-12）（fmax - fmin）213然后由静力平衡条件求得支座反力 ra rb rc ,再进一步求得剪力和弯矩。暗梁弯矩配筋计算根据现行国家标准混凝土结构

8、设计规范gb50010-2010第6.2.10条规定, 计算出梁的配筋。对称配置承受正、负弯矩的主筋，暗梁计算截面的宽度大于v2b十200, b为钢格构柱宽度。暗梁抗剪承载力计算根据现行国家标准混凝土结构设计规范gb50010-2010第6.3.4条规定, 计算出所需的抗剪钢筋。一般情况，大截面的承台暗梁只需按构造配筋就行，通常配10150。承台配筋按现行塔式起重机混凝土基础工程技术规范jgj/t187-2009第6.2.4条,对板式承台基础上、下面进行构造配筋，通常配14200二级钢。2）钢格构柱稳定性计算按塔式起重机混凝土基础工程技术规范jgj/t187-2009第7.3条规定计算。a、荷

9、载效应组合下的钢格构柱单柱最大轴心受压力设计值：zfk+gky （mhk 黑 h）n 一maxminnl 1h-塔机承台面到基坑垫层底的高度。b、格构柱受压整体稳定性验算= nm4 f a 一c、格构柱的换算长细比计算,；max - i, j一轴心受压构件允许长细比，取 1500d、格构柱分肢长细比当缀件为缀板时，1 0.5 净ax,且，1 40当缀件为缀条时，1 0.7.maxe格构柱轴心受压构件换算长细比九0的计算当缀件为缀板时,ox22x 1f、缀板与分肢焊缝连接强度计算缀板所受剪力：v = affy85 1 235缀板与分肢连接处的内力:vomo v-2b14缀板与分肢连接采用角焊缝三

10、面围焊，计算时偏安全地考虑竖直焊缝焊缝计算公式：/+（去）2 ffw3）钢格构柱群外围的缀条与钢格构柱的焊缝连接强度计算&缀条所受的剪力计算扭矩对格构柱产生的的剪力v1=mk2bb一两格构柱间的中心距离h水平产生的剪力v2 =h2按钢结构设计规范中的剪力v3 = af fy385 , 235缀条所受剪力v取（v1+v2）、v3的最大值b、缀条所受的轴向压力：n0=tl&浙江中成建工集团有限公司编制9c、缀条稳定性由九查得中ld -缀条长度imin -缀条最小回转半径由于缀条常用单角等肢角钢,考虑材料强度折减系数1f =0.6 0.0015 i f 1n n n0 fcadad一缀条截面积d,缀

11、条与钢格构柱的焊缝强度验算nd0.7hf 0.85lwc30o8、塔吊投入使用过程中，加强对塔吊倾斜检测，加强对钢格构柱架体各焊浙江中成建工集团有限公司编制18缝的检查。9、钢格构柱穿过地下室底板时，在钢格构柱的肢件角钢上设置止水板，作 为地下室底板在该结构的止水处理。6、材料与设备由于基坑中先置式塔吊基础由钻孔灌注桩组、钢格构柱群、钢水平杆斜杆 和钢筋混凝土承台组成，然后安装所选用的塔吊。所投入的均为常用的材料和 设备。6.1 材料6.1.1 塔吊：按工程需要选用合适、合格的塔吊，要有使用说明书。6.1.2 钢材：角铁、钢板、钢筋等采用q235钢，其质量符合现行国家标准 碳素结构钢gb/t7

12、00-2006的规定。6.1.3 混凝土：混凝土强度满足设计要求，其质量符合混凝土结构工程 施工质量验收规范(gb50204-2002)、普通混凝土配合比设计规程 (jgj55-200。的规定。6.2 机具设备和劳动力6.2.1 施工机械设备机具设备单 位按/、同部位或时间的使用数量备注钻孔桩 成桩过程承日施工 过程土方开 挖过程灌注桩桩机台1泥浆泵台1泥浆车辆1混凝土灌注导管米视桩长而定汽布吊辆1150t电焊机台222钢筋成型机11钢筋切断机台11砂浆切剖机 火焰切剖机台11钢材下料挖土机台11与基坑土方开挖同步混凝土搅拌机台21商品碎运输车辆1插入式振动棒支26.2.2 检测仪器：水准仪，

13、经纬仪，钢卷尺，坍落度筒，混凝土试模。6.2.3劳动力组织施工工序单位按不h部位或 时间的使用数量备注钻孔桩混凝土 承台土方 开挖钻孔桩成孔人5司机1人，操作接杆2人，泥 浆系统2人。钢筋笼制作及安装人46钢筋下料2人、焊接2人。钢格构柱制作安装人4放样下料2人，焊接2人。钻孔桩混凝土浇筑人4接碎泵1人，吊车司机1人， 导管2人。塔吊埋件与钢格构 柱焊接人3测量放样1人，焊接2人。钢格构柱间斜杆和 水平杆焊接人3下料1人，焊接2人。塔吊安装人67、质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 本工法必须符合建筑桩基技术规范jgj94-2008钢结构设计规范gb50017-2003、钢结构结构施工质量

14、验收规范 gb50205-2001、混凝 土结构工程施工质量验收规范gb50204-2002、钢筋焊接及验收规程jgj18-20037.2 施工操作中的质量控制7.2.1 严格控制钢格构柱的钢材质量及加工质量，钢材的品种、规格、性能 等应符合现在国家产品标准和设计要求，采用的原材料及成品实行进场验收制 度，各工序按施工规范、标准进行质量控制，每道工序完成后，进行检查，相 关各专业工种之间，进行交接检验。7.2.2 钢格构柱加工采用电焊成型，焊接材料的品种、规格、性能等应符合 现在国家产品标准和设计要求，钢才切割面、剪切面无裂纹、夹层、分层和大 于1mm的缺棱，钢格构柱成品构件连接处的截面几何尺

15、寸允许偏差 3.0mm。7.2.3 塔吊基础桩在吊放钢筋笼、钢格构柱时，注意控制钢格构柱的水平度、垂直度及平面位置，确保上部钢格构柱的中心距和边距位置准确，符合设计要求，垂直度偏差控制在l/1000以内，且不大于10mm,刚格构柱顶标高偏差控制在士 3.0mm以内。7.2.4 钢筋笼与钢格构柱电焊搭接长度不小于 3m,搭接位置须确保8根主 筋与钢格构柱连接，增强箍筋不得少于 6只。7.2.5 在混凝土承台施工前，应用黄砂或粘土将格构柱周边的孔隙填实，保 证在缀条未连接之前格构柱群的整体稳定。7.2.6 开挖土方前，在塔吊基础部位，须分层开挖，钢柱之间的外部垂直剪 刀撑，每隔3.5m加固一次；内

16、部水平剪刀撑，每隔8m加固一次。7.2.7 土方挖至基底标高后，立即做好塔吊基础底部配筋混凝土加强垫层， 增强五根塔吊基础桩的水平向约束。7.2.8 对已完成安装的塔吊，在使用过程中，对钢格构柱焊接点，采用角向 磨光机打磨平焊缝，用砂皮打磨平光后，用15倍放大镜观察焊缝有无裂缝产生。8、安全措施1.1 在钢格构柱、塔吊基础桩施工和塔吊安装前，必须向各操作人员进行详 细安全，技术交底，施工人员分工明确，任务明确，责任明确及工作位置明确。1.2 作业人员必须经过上岗培训，持证上岗，进入现场必须戴安全帽，穿防 滑鞋，高空作业必须系安全带。1.3 基坑土方开挖过程中，严禁挖机碰撞塔吊钢格构柱群，钢格构

17、柱群区域 内、外土方应由人工控除。1.4 在有钢筋混凝土水平支撑的基坑中， 钢格构柱的周围混凝土水平支撑拆 除时，不得使用炸药爆破，应采用人工凿除。1.5 塔吊安拆由专业队伍负责施工，并编制相应的塔吊专项方案报公司审 批。1.6 桩钢筋笼各钢格构柱吊装和塔吊安装时，作业区派人警戒，提醒行人注 意空中落物伤人。1.7 塔吊安装后必须经主管部门检查验收合格后，挂牌方可使用，塔吊司机 须持有效操作证上岗，严格执行“十个不准吊”。1.8 在使用中要经常观察、检查钢格构柱各连接部位的情况，发现问题立即暂停塔吊作业，并进行分析加固。9 .环保措施9.1 施工前必须组织作业人员认真学习环境保护法，执行当地环

18、保部门的有 关规定。9.2 合理调节作息时间，尽量减少在夜间施工的时间，不影响现场周围居民 的正常休息。9.3 土方开挖等工艺上要求连续作业、确需在夜间进行噪声大的作业须持有 环境保护部门发放的夜间作业许可证。9.4 严格控制人为噪声，进入施工现场不得高声喊叫，并尽量选用低噪声设 备和工艺代替高噪声设备和工艺。9.5 塔吊基础桩、构造承台混凝土尽量采用商品混凝土， 避免现场混凝土搅 拌对工地及周围环境的影响。9.6 泥浆和土方运输车辆的车厢应付确保、密闭化，严禁在装运过程中沿途 抛、撒、滴、漏；工地出入口设置通畅的排水设施，并派专人冲洗出厂运输车辆 轮胎，保持出入口通道的整洁。9.7 建立健全

19、工地保洁制度，设置清扫、洒水设备和各种防护设施；土堆要 有遮盖或喷洒覆盖剂，防止和减少工地内尘土飞扬。9.8 对进出场道路，不乱挖乱弃，旱季注重场内道路的晒水养护工作， 降低 粉尘对环境的污染。10 .效益分析10.1 大力矩塔吊使用先置式基础的形式，使得他和原工法的先置式塔吊基础一样，在土方开挖前安装完毕，保证了基坑土方开挖、深基坑水平支撑（钢 筋混凝土）结构施工、地下室钢筋混凝土结构施工大宗材料等的垂直运输，极 大地提高劳动生产率、减轻了工人劳动强度，加快了施工进度。10.2 深基坑内大力矩塔吊是在原工法的基础上优化和创新形成的，是在 传统的4桩基础上在平面形心位置增加1跟桩及适当扩大混凝

20、土承台平面尺寸， 即可投入使用，通过较小的投入，解决了当前在大空间、大面积共用地下室及 钢-混凝土混合结构施工过程中，吊重大（钢构件）、吊运距离远时，小力矩塔 吊不能满足使用功能的难题，经过了多次工程实践，取得了良好的经济效益和社会效益11 .应用实例11.1 近铁城市广场南块项目11.1.1 工程位于上海市普陀区长征镇，长风生态商务区的西北角。由附属 设施、办公楼以及商业裙房组成，地下三层，地上六层。基坑一般挖深 15.56m, 基坑面积9146 m2011.1.2 工程主体形式结构为框架结构，地下室为劲性柱，地上为全钢结构， 其中箱型钢柱最大截面为口 1000mmx 1000mmx50mm

21、,每米重1.49t,钢管柱 最大截面为 1050x 50mm,每米重1.36吨；钢梁最大截面为 800500mmx 350mmx 15mmx24mm。钢柱采用二层一节柱进行吊装，局部采用一层一节吊 装。钢柱二层一节的最大重量为17.91t,钢柱一层一吊的最大重量为 8.7t。11.1.3 为完成远距离、大吨位钢构件的吊装任务，同时考虑到场地限制， 在基坑内设置了 2台jl7050型大力矩塔吊，其中1台采用先置式基础。桩基用 5根900的钻孔灌注桩，桩长 23m；刚格构柱截面尺寸为 550x 550mm,由4 根l180x 18的肢件与500x 380x 18的缀板焊接而成。塔吊承台外形尺寸5.0x 5.0x 1.8m,暗梁尺寸 1.1 x 1.8m。11.1.4 自2012年2月20日吊装第一根钢柱，至2012年9月底完成全部吊 装任务。历时7个多月完成了约8000t的钢结构吊装任务。整个过程