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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。I.钻孔濯王庭图4-1大力矩先置式塔吊基础剖面图n广r = l LxrrlTlrrHlIlBpHu-aa一Bllfl MnBmHm-aBy，制的王宓“(里冬图4-2大力矩
5、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各层土间如 此循环至最 后层土的高 度区间5.2设计及施工操作要点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
6、处于非工作状态时，所受的力最大。受力参数分别取 水平力H k ,竖向荷载Fk ,倾覆力矩M k ,扭矩M tk。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一 %）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FFkMkn 11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
7、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的作用而产生的挠度fBF为:FminFmaxfBF止一fBF fBFmax fBFmin 813(21)2 4lf 及)2412 ()B点因支座反力Rb的作用而产生的挠度为:r -A/AfBRRbf BRRb(21)3()48EI根据变形协调条件，即在B点没有垂直位移，得补充方程为:ffBFf BR 0 ,即Fmax2 3(21)2 41248EIFminl222 Rb(21)1、宙网2l) UM CO得Rb21212）（FmaxFmin）213然后由静力平衡条件求得支座反力 RA RB Rc ,
8、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 诉b 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
9、础工程技术规范 JGJ/T187-2009第7.3条规定计算。a、荷载效应组合下的钢格构柱单柱最大轴心受压力设计值：N (Fk Gk)(Mk Hk h)N 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N max fAc、格构柱的换算长细比计算max一轴心受压构件允许长细比，取 150od、格构柱分肢长细比当缀件为缀板时，10.5 ma*,且140当缀件为缀条时，10.7 max7e格构柱轴心受压构件换算长细比的计算当缀件为缀板时,oxoy22x122yif、缀板与分肢焊缝连接强度计算f、，缀板所受剪力：V Af. y 85 , 235缀板与分肢连接处的内力
10、:vliM o 4缀板与分肢连接采用角焊缝三面围焊，计算时偏安全地考虑竖直焊缝焊缝计算公式：2 f2（二）2 ffw 3）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ViMtk2BB一两格构柱间的中心距离 H7K平广生的男力V2 -按钢结构设计规范中的剪力Affy85 235缀条所受剪力V取Vi V2、V3的最大值b、缀条所受的轴向压力：NoVi V2, VJmax2cosc、缀条稳定性imin由 查得 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ff 0.6 0.0015 f丛 A f A d 一缀
11、条截面积d,缀条与钢格构柱的焊缝强度验算Nd尸f _ff0.7hf 0.85lw4）桩基承载力计算单桩桩顶竖向承载力标准值:Fk Gk MkFkhQ kmax minnl 1Q kmax1.2Ra其余计算内容均按照塔式起重机混凝土基础工程技术规范JGJ/T187-2009 第6.3条执行。4、构造要求1）塔吊基础采用5根d=9001100钻孔灌注桩，桩间距3d。周边4根基桩均匀对称布置，第5根布置在基桩平面中心。2）钢格构柱截面尺寸一般取550 550mm,主肢L180 18,缀板厚度14mm。3）钢格构柱埋入钻孔灌注桩内的深度为 3.0m,并与桩钢筋笼的8根主筋问 断焊接，即每隔200mm焊
12、一段（双面焊长度为l=100mm）。4）在承台底沿格构柱分肢贴脚焊 L180mm x 18mm的承托角铁，L=600mm;承台内格构柱顶沿分肢贴脚焊L180mmx 18mm, L=1000mm；焊高均为 Hf=8mm。暗梁上翼缘钢筋端部向下弯曲后与格构柱焊接牢固。5）正方形混凝土承台对角线位置设十字正交的暗梁，暗梁由主筋和箍筋构成，钢筋设置在承台上下面构造钢筋之间。6）在钻孔灌注桩顶即基础底板下浇筑 450厚配筋（16200双层双向） 混凝土垫层，以增加钻孔灌注桩顶的水平向约束，在建筑物基础底板浇筑完成 前抵抗大力矩塔吊在运行过程中产生的扭矩。7）随着基坑土方的分层开挖，在钢格构柱外侧四周及时
13、设置竖向及水平向 支撑（均采用L180X18角钢），将各钢格构柱连接为整体，各支撑均需与缀板 相连。当此节点位置处没有缀板时可增设一块缀板，以保证钢格构柱群的整体 稳定性。如图5.2.1-2所示。5.2.1-2 支撑与格构柱间的连接节点5.2.1-3水平剪刀撑与格构柱的连接节点8）当土方开挖到离塔吊碎基础底面约 8m深时，在5根格构柱间增设一道 水平剪刀撑（L180X18角钢），以下每开挖8m深后增设一道水平剪刀撑，以 增加构格柱群极惯性矩，确保钢格构柱群的抗扭性能。如图 5.2.1-3所示。9）格构柱主肢连接接头位置最好错开 500mm,单肢单向坡口对接满焊，焊 高Hf=10mm ;内衬同型
14、号角钢与立柱角钢三面围焊，Hf=12mm ;外贴 500X380X18 缀板，Hf=12mm。GY”:蛇性球力门加16舟!,我法泊哥.，帆 |_=ii _, _ , ./，.L*. ； 飞.MMfM单芭箕I：时耳*25.2.2施工操作要点1、钻孔灌注桩钢筋节间的主筋、主筋与钢格构柱须按规定认真焊接，确保 钻孔灌注桩和钢格构柱抗拔性能。2、钢格构柱随钢筋笼就位后须对格构柱加固定位，确保格构柱平面位置规 整、正确。3、塔吊承台垫层完成后，弹出承台边线和暗梁位置。绑扎好承台底面构造 钢筋后开始绑扎暗梁钢筋。4、十字交叉暗梁钢筋同时配合进行绑扎，完成后在进行承台面层筋绑扎。5、正确定位后，将塔吊的基础埋件放在暗梁钢筋内，并用短钢筋与主筋点 焊固定，期间用水准仪找平标高，控制好埋件的垂直度。6、基坑土方开挖时，每层土
