深基坑中高悬臂灌注桩—钢支撑格构体系塔吊基础的设计与施工.doc

1、深基坑中高悬臂灌注桩钢支撑格构体系塔吊基础的设计与施工摘要： 超深复杂的地下室施工通常需要在深基坑降水、挖土开始之前先行在坑内安装塔吊，以利于在深基坑支护体系结构施工时提前启用塔吊。采用在高悬臂灌注桩顶设置混凝土承台构成组合式塔吊基础可以满足此项需求。本文结合工程实践对此种形式塔吊基础方案的设计与施工进行系统性总结。 关键词：建筑深基坑 塔吊基础 高悬臂灌注桩，钢格构支撑 中图分类号：TV551 文献标识码： A Abstract: the deep basement construction usually require complex in advance before the star

2、t of the deep foundation pit precipitation, digging pit installation tower crane, facilitate structure in deep foundation pit supporting system construction in advance enable tower crane. At the top of the high cantilever pile concrete pile caps Settings to use a combination of tower crane foundatio

3、n can meet the demand. In this paper, in combination with the engineering practice form of tower crane foundation scheme design and construction of systematic summary. Keywords: building tower crane foundation of deep foundation pit of high cantilever piles, steel lattice 中图分类号：TU753 文献标识码：A 一、工程概况

4、天津宝利长江道工程是位于天津市南开区长江道与南丰路交口的建筑群，钢筋混凝土框架核心筒结构，整体地下室 2 层，地上 7 幢单体工程，总建筑面积 166360。基坑深度-15.8m，建筑主体檐高 168m。本工程的深基坑建筑面积较大，现场共布置 5 台塔吊，为了便于塔吊安装并能提前在土方开挖和内支撑施工阶段得到运转使用，本工程采用了高悬臂灌注桩顶置混凝土承台钢格构稳定支撑体系的塔吊基础方案，达到了塔吊安装完成投入使用后不影响土方开挖和基坑支护体系施工的目的，取得了良好的技术经济效益。 本工程各栋号塔吊平面布置如图 1 所示，其中 1#楼施工采用 QTZ160塔吊，臂长 70m，独立高度 60m，

5、最大顶升高度 168m，塔吊整体自重约120T，最大提升重量 12T。具体。本文仅以其中 1#楼为例，对高悬灌注桩-钢支撑格构体系塔吊基础方案的设计与施工作简要论述 图 1：工程塔吊布置平面图 二、塔吊基础的设计 （一） 、塔吊基础的设计方案确定 混凝土基础承台 5100mm（长）5100mm（宽）1350mm（高）,基础底部设 4 根 800mm 总长 40m 钢筋混凝土灌注桩，基础承台顶标高置于地下室顶板标高以下 700mm，承台底至深基坑开挖底标高之差约 8.5m 为长度，灌注桩悬臂部分采用钢结构竖向支撑联成格构柱，如图 2、3 所示。图 2：高悬臂灌注桩钢支撑格构体系塔吊基础设计方案图

6、 图 3：高悬臂灌注桩钢支撑格构体系塔吊基础实景图 （二） 、塔吊基础主要设计参数的验算 1、地质条件 表 1 塔吊基础桩嵌入土层地质情况力学参数表 2、塔吊基础设计技术参数 1） 塔吊各工况力学设计参数 根据 QTZ160 塔吊产品说明书中基础设计的要求，塔身作用在基础顶面的荷载设计值如表 2 所示。 表 2QTZ160 塔吊基础荷载设计值 2）塔吊基础尺寸及设计荷载如图 4 所示 图 4：塔吊基础计算示意图 （混凝土强度等级:C35， 基础厚度 h=1.35m） 3、塔吊基桩顶竖向力 QK 计算 由于在实际过程中，桩顶作用效应为偏心受力，所以计算公式使用如下： 非工作工况：代入相应的数据计

7、算后得出： 因此需要进行桩的抗拔验算。 工作工况：代入相应的数据计算后得出： 4、桩基竖向承载力验算（本方案采用 4 根 800mm 总长 40m 钢筋混凝土灌注桩，桩入土深度为 30m） 单桩竖向承载力按以下公式进行： 代入各数据后得出： 符合要求。 桩的抗拔验算：使用公式为 代入各相关的数据后得出 桩的抗拔力为： 可以得出抗拔符合要求。 5、 桩身承载力验算 轴心受压桩心承载力验算公式为： 代入各相关数据后计算得出： 符合要求。 轴心受拔桩承载力验算公式为： 由于该桩没有使用预应力钢筋，桩选用 20 根 25mm 直径的二级钢筋，公式中后所加上的数值为 0。 所配钢筋面积： 代入各相关数据

8、后计算得出： 符合要求。 6、承台的验算 承台所受弯矩计算公式为： （承台宽度 5100mm，厚度 1350mm，混凝土等级 C35，计算简图如图）以计算出的最大弯矩值：M=1400.4KN-M 作为承台配筋方案， 双向主筋配置: 计算得出：As=3325mm2;按最小配筋率得出：As=6465mm2；以最小配筋率进行配筋。 本工程实际配筋为：20150 As=10682mm2 经过相应的抗冲切、抗剪切、桩局压验算均满足要求。 7、钢格构支撑体系 1)其中 1 号塔吊的承台底标高为-1.6 米，-2 层地面标高为-10.1 米，塔吊桩基为 4 根灌注桩，相邻桩间距为 3500，根据图纸从-1.

9、6 米到-10.1 米，分两层加设钢结构支撑。 2)钢结构支撑计算 由于实际情况是整个构成一空间受力体系，应为超静定结构，各钢格构节点考虑无弯矩产生，故简化为图示的平面受力体系，各接点均考虑铰接，该种计算是偏于安全的。 （如计算简图） 悬臂桩钢支撑段力学计算简图 施加于体系的水平力为 161kN。由两片同时受力，即计算简图中N2=80.5KN 对该角点的受力平衡后分析,可得出: N=123KN 该力为整个体系的最大受压杆件,为斜拉杆。 取 219x10 的钢管，A=6566mm2 非工况状态，水平力很小，应该更加安全。所有的垂直向的力在塔吊桩基设计中已经经过验算。 为了的到更大的刚度，使四根桩

10、和承台形成整体，共同工作，水平支撑和竖向支撑相同，取为 219x10 的钢管。 3)钢结构焊缝计算 取结点板厚度，焊缝长度计算： 取。 共四条焊缝，每条焊缝长度为：34.3mm。 焊缝长度取。 三、钢格构支撑体施工技术 （一） 、施工流程： 清理基层至砼面测量定位打孔安装抱箍安连接板安圆管支撑封抱箍底灌注刚强度灌浆料 （二） 、施工机械： 1t、手拉葫芦 4 台，5 吨运输车一台，交流电焊机六台。气割工具三套，手提角磨机六台。 （三） 、施工工艺： 1、对加抱箍位置进行剔凿及表面处理：由于是灌注桩，其表面都不是光滑平整的，所以首先要对其表面进行处理。先把表面多余的突出部分剔凿掉，再用角磨机带着

11、钢丝轮把其表面的泥土及杂物处理干净。 2、打眼插筋：根据图纸找出抱箍下沿及上沿的标高并标示弹线，用电锤打 16 的眼，间距为 200，深度为 150-200，在抱箍下沿眼中插入 14的钢筋长度为 450（抱箍固定点） ，准备安装抱箍。 3、在搭好的架子上适当的位置上安装一根 14 的工字钢（工字钢的两端支点间距不大于 1800）在工字钢上挂上 2 吨的吊装带，吊装带上再挂上 1 吨的手拉葫芦，用手拉葫芦把抱箍逐个提升到事先插好的钢筋上面进行对接，并调整定位，在抱箍上沿的眼当中插入钢筋，并与以经定位好的抱箍焊接，使其稳定。 （安装过程照片） 4、整体在抱箍上根据图纸，确定圆管与抱箍的连接板的位置

12、，并把连接板焊接到抱箍上（保证焊缝大小与质量） 。 5、安装圆管支撑，保证焊缝大小与质量的同时要保证圆管与连接板的重合尺寸。 6、用 3 个厚钢板条封堵抱箍底后，往抱箍里灌注高强度自密灌浆料（边灌边用手锤敲击抱箍外表面，以便灌浆料灌注的密实） 。 （四） 、主要施工质量控制： 1、所有钢材采用 Q235 钢，焊条采用 E43 型焊条，以上材料附有质量证明书。 2、桩表面处理：抱箍所在位置桩体表面处理必须干净无泥土，无油污。 3、焊接：焊接采用手把焊。施焊前焊工复查组装质量管理和焊缝区的处理情况，如不符合要求，经修整合格后方可施焊。多层焊接应连续进行，其中每一层焊道焊完应及时清理。如发现有影响焊

13、接质量的缺陷，必须清除后再焊。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报技术负责人查清原因，订出修补措施后，方可处理。 4、塔吊基础灌注桩相对位置要准确，桩位允许偏差小于 30mm，相对位置偏差小于 10mm。 塔吊基础桩周围土方随基坑一同开挖，在塔身 5m 范围内要确保开挖面基本达到水平，防止土方挤压塔身。 5、随土方向下开挖，及时对基础灌注桩进行塔基钢管支撑的安装，土方开挖到底后即完成钢支撑的焊接。 6、结构楼层板与塔基相交处，在结构板上留设预留洞，洞边距钢管壁 100mm，周围用木楔塞严。 7、严禁在土方开挖时施工机械碰撞塔基，开挖时安排专人看护。 四、实际使用状况监测及需要改进的地方 （一） 、实际使用状况监测 各项指数均符合要求。 （二） 、施工需改进的地方 1、在钢格构抱筒施工过程中，存在内填混凝土的密实度的问题，建议以后将该抱筒预制好后和灌注桩一同施工，以保证密实，连接质量的保证； 2、钢格构零件吊装不采用后加的钢梁，采用在浇筑基础承台时，在四个边中间部位各预埋一根 16 的圆钢吊环，以便悬挂起重葫芦。 五、结束语 大面积深基坑施工中，基坑内塔吊先安装后，在进行土方开挖，带来了施工方便、快捷，基坑土方可以一次开挖到位等优点，节省了工期，并能满足基础施工垂直及水平运输的要求，提高了工效，带来了很好的