深基坑土方开挖前先立塔施工工艺

大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究小组名称:天津一建钢结构项目QC小组发布人:杨敬伟2023/5/17一、课题简介

万顺国际公寓工程位于天津市和平区西康路与岳阳道交口。总建筑面积163407㎡。地下两层，地上裙房三层，裙房上三个塔楼，总高度为99.95m。●基础平面呈“L”形，单层面积约15000㎡

。●工程四周紧临交通要道，东面和西北侧紧临30层的高层建筑，最近距离为13.26m。

工程概况

2023/5/17一、课题简介工程要求

●基础挖深10.70m。●基坑跨度大，西北侧边长150.0m，西南侧边长130.5m，基坑短向跨度70m。●基础工程量大，基础总面积30000㎡，混凝土浇注量约为40000m3。

●确保周边重要设施的安全。●确保自土方开挖至±0.00完成，工期为150天。工程概况2023/5/17二、课题选择提出

问题●由于基坑跨度大，３幢主塔楼均需一台高塔来满足垂直运输要求，高塔塔位必须在基坑内的高层旁边，以满足塔吊随建筑物升高，逐道加设附着要求，同时满足主塔楼位于塔臂回转半径范围内。2023/5/17

二、课题选择确定课题

大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究●由于基础工程量大，工程工期紧，因此地下工程在土方大面积开挖前立塔，保证地下工程施工工期是加速地下工程施工的必要条件。●超大面积深基坑在土方开挖前先立塔是目前高层建筑基坑施工面临解决的一个课题。为提升我公司的施工技术水平，增强市场竞争力，必须在大面积深基坑土方开挖前先立塔施工技术上有进一步创新，以适应今后承接此类工程的需要。提出

问题2023/5/17三、小组概况小组名称小组类型创新

型成立日期2005年5月本课题起止日期2005年5月至2006年12月注

册

号TJJG-05-02组内职务姓

名行政职务职

称年

龄学

历责任范围组

长冯宝鸿分公司总工高级工程师48大专设计与实施技术指导副组长李建军公司技术科长高级工程师42大专组织与设计顾

问杜有亮公司副总工高级工程师70大专总体构思及规划设计组

员赵旭光公司技术科职员工程师29大专设计绘图组

员肖海波公司技术副科长工程师32大本计算分析组

员何杰项目经理助理工程师26大本工程实施组

员范长君项目副经理工程师31大专工程实施组

员资料员工程师34大专资料收集整理活动方式1、每周活动两次。

2、坚持出勤，存记录。接受TQC教育人均72小时平均年龄39岁小

组

人

数8人领证人数8人主要攻关项目大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究天津一建钢结构项目QC小组杨敬伟

制表人：杨敬伟审核人：冯宝鸿制表日期：2005年5月8日2023/5/17四、目标设定

工期目标：确保土方开挖前15天内完成立塔作业，以保证自土方开挖至±0.00在150天内完成。目标一目标二

经济目标：最大限度地降低立塔措施费用成本，单台塔基制作费用控制在10万元以内。2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案一、提出方案

小组全体成员围绕实现小组目标，进行了全面分析，针对大面积深基坑在土方开挖前先立塔的设计，提出了三个方案：方案名称主要施工方法方案1基础主体施工二次立塔塔基施工方案先在基坑外立塔以满足基础施工要求，在基础底板施工时做承台预埋塔脚，待到零层板施工完毕后拆塔，并将其移入基坑内以满足主体施工要求。方案2内支撑法塔基施工方案基坑土方开挖前在基坑内另设一套支护系统，将塔吊基础表面立于低于基坑底部0.5m的标高处。方案3劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案在基坑内立塔，将塔脚立于±0.00标高，塔脚与桩基之间采用钢结构连接。2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案（一）方案1：基础主体施工二次立塔塔基施工方案在基坑外立塔完成基础施工，再将塔拆除并移入基坑内完成主体施工。1、施工工艺（1）先在基坑外按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔，以满足基础施工要求。

（2）在基础底板施工时做混凝土承台，预埋塔脚。（3）待到零层板施工完毕后将塔吊拆除。（4）将塔吊二次移入基坑内立塔，以满足主体施工要求。2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案

2、分别对工期及经济性进行定量分析

工期经济

基坑外立塔需工期14天，其中塔基桩施工１天，塔基支模绑筋、砼施工及养护12天，立塔1天。拆塔及二次立塔施工不影响主工期。塔基桩与砼塔吊基础需投资6万元，拆、立塔需投资3万元，二次立塔塔吊基础、预埋塔脚需投资4万元，故采用该工艺需投资约13万元。

√×

×

不满足目标要求√满足目标要求2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案1、施工工艺（二）方案2：内支撑法塔基施工方案将塔吊基础表面立于低于基坑底部0.5m的标高处,即塔基上表面标高为-11.2m（1）在支护结构和工程桩施工完成后，基坑大面积土方开挖前，沿塔基周围单独设置一套临时支护系统。（2）降水。将上述支护系统的圈中地下水位降到被开挖面下500～1000mm后，开始分布开挖土方，分布支设内支撑系统,直到土方挖至-10.7m的基坑底部。（3）按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔。（4）基础底板施工前，将塔吊基础顶部到与基础底板底500㎜范围内回填土方并压实，再整体浇注基础底板。2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案2、分别对工期及经济性进行定量分析

×

不满足目标要求

√

满足目标要求工期经济

两次支护、两次挖土、两次降水工艺难度大，占用工期长。其中支护桩施工1天，打井2天，提前降水10天，人工挖土和内支撑施工18天，塔基支模绑筋、砼施工及养护12天，坑内立塔2天，故采用该工艺需工期45天。

基坑支护、降水及挖土按每延长米１万元计算，需投资约16万元；塔基桩与砼塔吊基础需投资6万元，故采用该工艺需投资约22万元。

××2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案（三）方案3：劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案将塔脚立于±0.00标高,塔脚与桩基之间采用钢结构连接

1、施工工艺（1）采用4根φ800㎜直径钢筋混凝土灌注桩做塔基桩，桩长28米，桩顶标高-10.7米。（2）在基础底板到室外地坪±0.00处，采用桩顶插钢管措施。在φ800㎜塔基桩顶将φ529×10㎜钢管与钢筋笼主筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。（3）焊接φ850㎜钢管帽，按要求埋设塔脚，第二次浇筑混凝土到钢管帽顶部。（4）混凝土充分养护后立塔。（5）随基坑土方开挖随加设垂直及水平支撑。待土方挖到坑底，与基础垫层同时浇筑250㎜厚混凝土板以固定钢管底部。2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案

2、分别对工期及经济性进行定量分析

×

不满足目标要求

√

满足目标要求工期经济

钢结构塔基构件制作在加工厂进行，不影响主工期。塔基桩施工及劲性钢结构塔吊基础安装施工需工期12天，立塔1天。塔身逆施加固随土方开挖随时进行，不影响主工期。

塔基桩与劲性钢结构塔吊基础需投资约8万元，不发生其它施工措施费用。√√2023/5/17五、提出方案并确定最佳方案

二、方案优选

根据以上分析，对三个方案在工期及经济性方面进行综合比较如下：方案名称工期经济优选方案1基础主体施工二次立塔塔基施工方案√×○方案2内支撑法塔基施工方案××○方案3劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案√√●○不选用●选用

×不满足目标要求

√满足目标要求2023/5/17六、制定对策

针对方案三，我小组成员进一步分析从提出到设计实施成功的过程中，应该有四个控制点，据此我们制定对策表如下：序号目标对策措施实施地点负责人完成时间1桩位相对水平偏差≤30mm采用4根砼桩做塔吊基础桩，桩顶标高位于基坑底。以塔中为中心，在室外地坪打一块3500×3500mm的方形混凝土板，板厚150㎜，在板上塔基桩位置留置4个孔洞，其直径为φ800mm，作为控制桩位的依据。万顺国际公寓工地李建军冯宝鸿05年5月8日～5月12日2基础底板穿筋及防水处理满足施工规范要求在砼灌注桩内插入1根钢管，代替部分塔身。在φ800mm塔基桩顶将φ529×10mm钢管与桩直径为φ25mm的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。万顺国际公寓工地李建军冯宝鸿05年5月13日～5月20日3塔脚抗拔力满足塔基设计要求在钢管顶设置大直径管帽，埋设塔脚。对塔脚进行改造，并将塔脚加大的肋板焊接于钢管帽侧壁，以达到其抗拔效果。万顺国际公寓工地杜有亮何杰05年5月21日～5月22日4地下塔身刚度大于塔自身刚度管帽间及塔身增加钢结构系杆连成整体，代替塔吊基础。在钢管柱帽间用I30a工字钢设置水平支撑及斜支撑。随挖土方随加设侧向斜支撑及水平支撑。万顺国际公寓工地杜有亮何杰05年5月23日～10月25日2023/5/17七、方案实施

实施一

（一）设计

1、依据塔吊生产厂家提供的塔脚支座反力，根据立塔处地基土质情况和工程桩基情况，选择塔基桩直径为φ800mm,桩长为25m。

2、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚受力特性和塔脚距离,选择塔基桩相互间距离为2m。塔基桩设计与定位施工

2023/5/17七、方案实施

（二）定位施工

常规的工程桩或支护桩允许偏差可达300～400㎜，由于这4根塔基桩上插塔脚，因此受塔身2米间距限制，这4根桩的水平位置允许偏差仅仅为30㎜，单桩垂直度要求达到L/300,这对于打桩工程难度很大。为了解决这一难题，我们以塔中为中心，在室外地坪打一块3500×3500mm的方形混凝土板，板厚150㎜，在板上塔基桩位置留置4个孔洞，其直径为φ800mm，作为控制桩位的依据，用测试仪控制桩身垂直度、桩长及沉渣厚度及其它指标。经测试，本工程桩位相对水平偏差为12mm，垂直度及其它指标均满足设计及规范要求。2023/5/17七、方案实施

实施二

基础底板穿筋及防水施工处理

1、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚最大支座反力和塔身最大自由高度选择代替部分塔身的钢管直径以及壁厚。经计算，塔身钢管的直径为φ529mm，壁厚为10mm。

2023/5/17七、方案实施2、为了解决基础底板穿筋问题，在基础底板到室外地坪±0.00处，采用桩顶插钢管措施。在φ800mm塔基桩顶将φ529×10mm钢管与桩直径为φ25mm的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。铺设基础底板钢筋时，将钢筋沿钢管桩弯曲，并与钢管桩焊牢。

3、为了解决结构防水问题，在打结构底板时，在底板中间位置与钢管桩上焊宽50mm、厚6mm的圆形止水钢板。通过以上措施的实施,很好地解决了基础底板穿筋和结构防水问题,满足了施工规范的要求。20三23三/5三/3七、三方案三实施实施三三塔脚三改造三与埋三设1、根三据塔三吊生三产厂三家提三供的三塔脚三型式三，选三择塔三帽直三径为φ8三50三mm，壁三厚为12三mm。2、为三了解三决塔三基说三明书三中60三0×三60三0m三m塔脚三尺寸三太大三，影三响混三凝土三浇筑三，同三时提三高塔三脚抗三拔力三问题三，在三征得三生产三厂家三同意三的情三况下三，对三塔脚三进行三改造三。在三塔帽三上开三孔，三将塔三脚插三入塔三帽焊三牢。三增加4块74三0×53三0m三m塔脚三肋板三，并三将此三加大三的肋三板焊三接于三钢管三帽侧三壁，三以满三足抗三拔设三计要三求。3、第三二次三浇筑三混凝三土到三钢管三帽顶三部。经验三证，三塔脚三抗拔三力满三足塔三基设三计要三求，三施工三简便三易行三。20三23三/5三/3七、三方案三实施实施三四为提三高塔三身刚三度，三随基三坑土三方开三挖随三加固三劲性三混凝三土钢三管塔三身。1、在三钢管三柱帽三间用I3三0a工字三钢设三置水三平支三撑及斜支三撑。2、随三挖土三方随三加设三直径三为φ1三14三mm，壁三厚为4.三5m三m的侧三向斜三支撑三及水三平支三撑。3、待三土方三挖到三坑底三，与三基础三垫层三同时三浇筑25三0㎜厚混三凝土三板以三固定三钢管三底部三。经上三述措三施，三地下三部分三塔身三刚度三大大三高于三塔自三身设三计刚三度，三满足三塔吊三设计三要求三。塔身三侧向三刚度三的解三决20三23三/5三/3七、三方案三实施工三程三实三景三照三片20三23三/5三/3八、三效果三检查工期三目标三。仅三用13天完三成了三塔基三施工三及立三塔作三业，确保三基础三施工三按期三完成三，比三目标三工期三缩短2天。效果1采用三方案三三，三应用三在万三顺国三际公三寓深三基坑三塔吊三基础三施工三中，三实现三了预三期目三标。15天13天目标三工期实际三工期缩短三工期2天20三23三/5三/3八、三效果三检查效果2经济三目标:单台三塔基三施工三费用三为8万元三，比三计划三投资三节省2万元三。万元

10万元8万元目标三值实际三值单台塔创效2万元

技术效益。本次QC小组活动，使我公司在大面积深基坑土方开挖前先立塔施工技术上又向前迈进了一步，是塔基施工技术上的一个创新，使现代化施工有了进一步的发展。效果320三23三/5三/3序号项目自我评价活动前(分数)活动后(分数)1质量意识75952问题意识70873改进意识65834参与意识75855个人能力75906QC知识80937解决问题信心7892自我三评价三对比三表八、三效果三检查效果4无形三效益三。通三过本三次QC小组三活动三，全三体成三员对三活动三前后三进行三了自三我评三价。三小组三成员三在质三量意三识、三问题三意识三、改三进意三识、三参与三意识三、个三人能三力、QC知识三以及三解决三问题三信心三等方三面都三有了三很大三提高三。20三23三/5三/3九、三巩固三措施1、根据三对经三验的三总结三，并三参考三国家三和各三地方三的相三关规三范，三制定三出《天津三一建三建筑三工程三有限三公司三劲性三钢结三构塔三吊基三础施三工工三法》，并三在企三业内三部推三行，三取得三了良三好效三果。受控三号：YJ三/T三D-三10天津三一建三建筑三工程三有限三公司劲性三钢结三构塔三吊基三础施三工工三法天津三一建三建筑三工程三有限三公司20三06年8月受控三文件20三23三/5三/3九、三巩固三措施2、该三工艺三已获三国家三级技三术创三新成三果二三等奖三，同三时获三天津三市科三委科三技成三果一三等奖三，并三获区三专利三局科三技专三利专三项奖三励。20三23三/5三/3九、三巩固三措施3、该三工艺三已向三国家三知识三产权三局申三请发三明专三利，三申请三（专三利）三号为三：20三05三10三01三32三80三.0，并三于20三06年10月11日得三到公三示，三公开三（公三告）三号为三：CN三18三44三59三1。20三23三/5三/3九、三巩固三措施4、该三工艺三在万三顺国三际公三寓的三成功三应用三，为三该工三程基三础施三工赢三得了三工期三，创三下了3.三1万平三方米三二层三地下三车库8个月三完成三（包三括地三连墙三和工三程桩三施工三）的三记录三，同三时为三同类三工程三立塔三开拓三了一三条技三术道三路。三目前三该工三艺在三天津三人才三