钢管混凝土桩塔吊基础施工工法

'钢管混凝土桩塔吊基础施工工法1、前言目前，地下空间深基坑施工日趋增多，为了增加地下室面积，基坑支护往往扩至规划红线位置。如果采用外置塔吊，塔吊的覆盖半径往往难以满足施工要求；如果增加塔吊的数量，工程成本将大大提高；如果采用常规的底板基础内置塔吊，使立塔工作在土方开挖后才能进行，这样就会严重影响施工进度。而本工法采用钢管混凝土桩塔吊基础，使立塔工作可以在土方开挖之前进行，不仅为土方开挖和混凝土底板浇筑提供了垂直和水平运输的机械，而且还可以加大塔吊的工作半径，从而节省工期、提高工效。传统的混凝土平板式、十字式塔吊基础形式不利于深基坑施工，而近几年出现的格构式塔吊基础适用于深基坑，但相对刚度较弱。本工法适用于深基坑施工，塔吊基础的安全性比格构式塔吊基础更佳，且施工也更加方便。通过对工法的研究与应用，表明这种形式的塔吊基础适用性、经济性、安全性均比其它形式的塔吊基础优越，工程项目的成果实践充分证明了这一种值得推广的施工新方法、新技术。2、工法的特点2.1缩短工期钢管桩塔吊基础以及塔吊安装工作在基坑土方开挖之前完成，使之在土方及基坑施工阶段就可投入使用，缩短了工期，提高了工效。2.2提高工效由于塔吊采用了内置式，加大了塔吊回转范围内对工作面的覆盖面积，减少了塔吊的覆盖盲区，提高了塔吊的工作效率。2.3减小对结构基础底板的不利影响在钢管桩穿过基础底板的位置加设了止水环，增强了底板防水能力，并使塔基受力自成体系，减小了对结构基础底板受力和防水的不利影响。2.4提高刚度和安全度由于采用了钢管混凝土和钢桁架支撑体系，使钢管桩塔吊基础整体处于稳定状态，提高了塔吊的刚度和安全度。2.5提高塔吊基础的适用性塔吊基础采用钢管混凝土桩基，可适用于软土、较厚填土层、较高地下承压水位等不良地质条件下的塔吊布置。10 3、适用范围适用于建筑物深度在13m以内，软土、较厚填土层、较高地下承压水位等不良地质条件的深基坑内置塔吊基础。4、工艺原理与计算原理4.1工艺原理钢管混凝土桩塔吊基础是在土方开挖前先施工钻孔灌注桩，随即下设钢套管，并在灌注桩和钢套管内浇注混凝土，然后制作塔吊地脚进行塔吊安装，如图4.1所示。塔吊在挖土之前即可投入使用，可在土方开挖过程中随挖土深度按分段逐段焊接桁架支撑并于槽底位置浇注塔基框箍底脚。图4.14.2计算原理钢管混凝土作为一种混凝土与钢管形成的组合结构材料，其基本原理如下：4.2.1借助于钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形能力，计算时按钢管砼组合在轴心受压条件下的刚度强度计算。4.2.2借助于内填的混凝土可以增强钢管壁的稳定性，按钢管砼组合作用计算稳定性。5、工艺流程和操作要点5.1工艺流程材料检测→下料→矫正调直→边缘加工→制孔→调直→除锈→半成品验收→塔基桩及钢管连接→安装塔基座→测量校正→安装水平支撑→安装垂直支撑→塔基桩底加固→验收5.2操作要点10 5.2.1钢管桩基础施工前，要求场地周围平整并浇筑100厚混凝土地面，以便桩位垂直度及标高控制。5.2.2钢筋砼灌注桩的钢筋笼时露出地面2m，用吊车吊起钢管与钢筋笼焊接使之固定，连接部位附加8根Ф25钢筋焊在主筋上并与钢管焊接，详见图5.1。图5.15.2.3塔基脚框箍采用横纵向钢筋混凝土加劲梁进行加固，保证塔基脚的整体稳定性，详见图5.2。10 5.2.4钢管桩与钢筋笼焊好后下入桩底，要求塔基四桩相对位置准确，桩位及钢管位置允许偏差＜20mm，四桩相对位置偏差＜10mm，塔身钢管的垂直度偏差≮1/500管长。图5.35.2.5钢管内采用C30砼分两次浇筑，第一次浇筑到距钢管顶部4m处，清理超灌浮浆。待塔基桩混凝土沉降稳定后，对四根钢管桩支撑面用水平仪进行测量，复验标高和轴线。支撑面标高偏差≯±3mm，轴线偏差≯±3mm，支撑面找平后钢管桩上焊接8块12mm厚加劲板，在加劲板上焊接环绕钢管桩、直径为1200mm的托板，在托板上焊接高度1000mm，直径820mm的钢管并与下面相对应部位焊接加劲板。如图5.3所示。图5.45.2.6竖向支撑采用水平及垂直桁架支撑，单组垂直桁架支撑高度为1.2m，如图5.4所示。10 5.2.7塔吊底脚预埋：预埋件应用7.5m塔吊基础节安装在特制的四个固定底脚上，找正后安放在支撑座钢管上。固定底脚前，用经纬仪测量塔吊基础节垂直度，垂直度偏差≯其高度的1‰，平面位置最大偏差≯±5mm。塔吊底脚预埋后保证塔基水平度偏差≯塔身截面宽度的1‰。基座安装时应先对准中心轴线位置。垂直度校正时，底脚立筋下用钢楔子找平，垂直度符合要求后再点焊固定。焊接时应采取对角交叉施焊，防止因焊接变形造成垂直度发生变化。5.2.8在塔基与塔脚固定后，此处连接为加强部位，设置8Ф25钢筋和四层均布ф6@100钢筋网片，并浇筑微膨胀砼到管口。如图5.5所示。图5.55.2.9对四根钢管桩进行加固采用工字钢连接如图5.6所示。图5.610 5.2.10塔基桩底加固平面图如图5.7所示。图5.75.2.11土方开挖要求：钢管桩周围土方随基坑一同开挖，每步开挖深度不应大于2m。塔身5m范围内保持水平开挖，防止土方挤压塔身；随土方开挖及时安装焊接水平垂直桁架支撑进行加固。如图5.8所示。5.2.12钢管桩与主体结构相交处的楼板应留洞，洞边距钢管壁100mm，用木楔固定，木楔间距200mm，并与钢结构塔身软连接固定。5.2.13塔吊附着高度应为厂家安装的附着高度降低10m。图5.85.2.14在基础底板施工前，控制塔身超出地面的一次性立塔高度在10m以内。基础底板施工完成并达到设计强度85%以上后，方可将塔身立设到自由高度的最大值。5.2.15桩基与基础底板钢筋交叉的技术处理10 1钢管桩穿越基础底板位置按施工洞口进行处理，采用8根与基础底板相同规格的钢筋进行洞口加筋处理。2钢管位于基础底板内的区段设置钢板止水环做防水处理，钢板止水环按基础底板厚度每800mm设置一道。如图5.9所示。6、材料与设备图5.96.1材料（1）钢筋与混凝土，按照设计图纸要求进行施工，钢筋HPB235、HRB335级材质应符合《钢筋混凝土热轧带肋钢筋》的要求；混凝土应符合《预拌混凝土》要求；（2）钢管用钢材均采用Q235，钢材厚度为12mm，电焊条选择E4303（J422）焊条，均应符合《建筑钢结构焊接技术规程》的要求。6.2机具设备（1）JK-90钻孔桩机、50t汽车吊；（2）电焊机、调直机、弯曲机。7、质量控制7.1砼灌注桩的质量控制：7.1.1桩位正确：1结合工程特点，施工现场成立专门测量小组，测量组施测工作及计算结论必须由技术部人员复核。210 桩位测放采用直角坐标控制，在场地南侧和北侧对称设4个测站，每根桩就位前后均应进行重新复核，确保轴线位置准确。3所用测量仪器必须有合格证、鉴定证明，并经过监理单位复核后方可使用。7.1.2桩的垂直度：1钻机就位后用水平尺双向校正转盘水平。2钻杆垂直度通过正面与侧面经纬仪观察、校正，控制桩垂直度≤1%H。3钻进过程中有专人随时观测机座转盘的水平、钻杆的垂直度。4成孔结束后采用JJX-3A井斜仪进行孔径及垂直度检测。5钻机就位后，测出转盘标高，再根据转盘标高结合设计要求来控制孔底标高、砼面标高及钢筋笼顶标高。测量各节钻杆和导管的长度，并在最后一节上做好到位标记。7.1.3成孔质量：1待沉放钢筋笼和导管以后，利用导管作二次清孔，合格时的泥浆比重要求同一次清孔。工地存放专用泥浆比重计，以便监理部门或其它有关部门随时检查。二次清孔合格后经监理验收才能灌注砼。2当发生坍孔现象时，成孔班长应及时通知项目负责人，采取回填IP>17的粘土并加大泥浆比重等方法，进行补救。7.2钢管、塔吊底脚及桁架焊接质量控制：7.2.1坡口焊要保证焊接坡口与钢套筒表面成3-5mm焊接距离；并清理焊接坡口，保证坡口清洁。7.2.2所有焊接工作到位后，用小直径的电焊条（3.2mm）进行打底焊接，并且焊接速度要均匀，同时控制好焊接速度，保证焊接全部熔化；焊接完成后，将焊渣清理干净，并对焊缝不到位处进行补焊；再用4mm焊条进行逐层焊接，在每层完成后清理电焊渣，并达到焊缝高度。7.2.3为控制焊接变形，同一构件上尽量采用热量分散、对称分布方式施焊。7.2.4焊接尽可能采用平焊焊接和平焊盖面，纵向加筋肋、横隔板的端部采用不间断围角焊，引弧点和熄弧点距接头端部10mm以上。7.2.5严禁在焊接区以外的母材上打弧，熄弧。焊缝区外的引弧斑痕应通过磨光完全清除，磨光后应采用磁粉检查裂纹显示，并在需要时按焊接工艺对其进行修补。7.2.6焊缝焊接后，检查焊缝外观质量，如不符要求，应打磨、修补焊缝。焊缝采用超声波探伤，应符合JGJ81—2002合格焊缝标准。8、安全措施8.0.1定期进行安全教育、建立安全台帐,进行员工安全培训,制定专项安全施工方案,严格进行安全技术交底。8.0.2作业人员应根据施工方案要求进行施工作业，不得擅自改动。10 8.0.3所有特殊工种人员（包括桩机、履带吊司机、电工、电焊工、起重指挥工等）必须持证上岗，严格遵守本工种操作规程，严禁违章指挥、操作，保证施工中的安全。8.0.4使用所有吊具、索具、钢丝绳等使用前应进行检验，并且要随时检查，确保达到安全技术要求。8.0.5电焊机和其它电气设备必须作绝缘检测并由专职电工接线，操作人员必须严格使用安全防护用品。对于气焊机等容易引起明火的设备，在使用过程中做好消防保护措施，杜绝引起明火。8.0.6所有作业人员必须戴安全帽，高处安装和焊接作业人员必须系安全带，穿防滑鞋，并搭设可靠的工作台和有效的防护。8.0.7大雨，大雪，浓雾天和五级及以上大风禁止高处作业，严禁作业人员酒后作业及进行与当前作业无关的工作。8.0.8现场吊装，桩机施工以及桩机移位等作业时必须有专业信号工统一指挥。夜晚作业应有充足的照明，夜间指挥必须用明暗信号。8.0.9钻孔时如遇卡钻,应即切断电源,在没查清原因之前,不得强行起动,严禁用手清除螺旋叶片上的泥土,发现紧固螺栓松动时,应停机及时处理。8.0.10作业中,设专人负责监护电缆。如遇停电,应将各控制器放置零位,切断电源,将钻头接触地面。作业时,发生机架摇晃、移动、偏斜等,应立即停钻,查明原因,处理后再行作业。8.0.11成孔后必须将孔口加盖保护,楼面预留洞口必须封闭并做好安全防护。8.0.12严禁在土方开挖时施工机械碰撞塔身,土方开挖时要派专人看护。8.0.13吊装作业时严禁超载。8.0.14塔吊基础浇筑后应做好养护工作,及时做沉降及位移观测点,在塔吊搭设后应立即进行沉降及位移的原始观测,做好记录。8.0.15必须按规定做好塔吊基础的防雷接地。8.0.16现场安装人员作好安全检查和防护用品使用监督工作，严格执行各项安全管理制度。9、环保措施9.0.1施工垃圾使用废品库进行分类处理并及时清运，清运前要洒水湿润，减少扬尘，严禁随意凌空抛散造成扬尘。9.0.2施工现场非施工道路场地，采用炉渣铺垫，现场制定洒水降尘制度，配备专用洒水设备，并设专人负责每天淋水，防止扬尘。9.0.3现场大门出入口处设冲车池，用于清洗车辆轮胎上的土块，防止污染道路，施工现场相邻道路要设专人每天进行清扫。10 9.0.4灌注桩施工现场设沉淀池和泥浆池储存泥浆，使用过的泥浆要用专车运输出施工现场。排放的污水经过沉淀后，方可排入市政污水管线。未经处理的泥浆水，严禁直接排入市政排水管线。9.0.5桩基施工强噪声作业必须严格控制作业时间，对人为施工噪音，应有降噪措施和管理制度。9.0.6钢管套筒焊接施工中乙炔发生罐污水排放控制：施工现场由于气焊使用乙炔发生罐产生的污水严禁随地倾倒，要求专用容器集中存放，倒入沉淀池处理，以免污染水源。10、效益分析10.0.1在大跨度深基坑工程中采用此种塔吊基础形式最大限度的发挥了塔吊的工作效率，减少了覆盖盲区，且减少了塔吊数量的投入；10.0.2与传统的基础底板内置塔吊基础相比较，基坑土可以一次开挖到位，节省工期。塔吊基础施工工期至少提前一周，直接经济效益在20万以上；10.0.3此种塔吊基础刚度大，施工稳定性好，为结构施工提供了可靠的安全保障；10.0.4塔吊在土方开挖前即可投入使用，并且为基础施工提供了理想的垂直运输方法。11、工程实例格普澜轩工程位于天津市和平区，建筑地上18～23层，地下两层，建筑面积65463.94m2，其中地下建筑面积18200m2。本工程基坑为不规则多边形，南北长约160m，东西宽约103m，基坑深度11m。考虑本工程基坑面积较大，且距离周边建筑物较近，外置塔吊不利于工程施工，采用三台内置钢管混凝土塔吊基础既解决了基坑跨度大的问题，又避免了回转半径触及周边建筑物问题，且施工速度快、成本低，社会效益和经济效益显著。鞍山道地铁A地块工程位于天津市和平区，建筑地上32层，地下三层，建筑面积57994m2，其中地下建筑面积18200m2。本工程基坑为长方形，东西长约120m，南北宽约37m，基坑挖深约12.4m，由于本工程采用了地下连续墙结构，基坑扩至了规划红线位置，故塔吊只能采用内置式，采用钢管混凝土塔吊基础既解决了这个问题，又避免了回转半径触及周边居民楼的问题。施工工艺示意图如图11.1所示。abc图11.110'