, ,
(1.長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系, 湖北武漢 430212;2.武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院,湖北武漢 430070)
樁格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)施工方案的應(yīng)用研究
胡凱1,汪鋒2,張信2
(1.長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系, 湖北武漢 430212;2.武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院,湖北武漢 430070)
塔吊基礎(chǔ)施工對塔吊安全起著至關(guān)重要的作用。在復(fù)雜的施工環(huán)境下,由“鉆孔灌注樁基礎(chǔ)+鋼格構(gòu)柱+鋼筋混凝土平臺”組成的樁格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ),經(jīng)過驗算符合受力要求。它突破了塔吊布置的空間限制,使施工總平面布置方案的靈活性得以提高,有利于施工組織。它能使塔吊在基坑土方開挖前投入使用,滿足前期圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的水平及垂直運輸工作,有利于加快施工進(jìn)度。
鉆孔灌注樁;格構(gòu)柱;塔吊基礎(chǔ)
本項目位于武漢市某繁華路段,施工環(huán)境較為復(fù)雜。工程由1#-2#、7#-13#九棟高層住宅和3#-6#四棟多層住宅樓組成,包括南區(qū)一層和北區(qū)兩層(局部一層)整體地下室及人防區(qū)??偨ㄖ娣e196 710.83 m2, 地上部分建筑面積123 055.97 m2,地下部分建筑面積73 654.86 m2。南側(cè)基坑挖深約為4.9 m~6.8 m左右、北側(cè)基坑挖深約為8.55 m~ 11.8 m,所開挖的土層分別為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)黏土。地層分布較為穩(wěn)定、均勻,相對該地區(qū)土質(zhì)情況,本工程基坑開挖范圍內(nèi)土質(zhì)情況較好。
根據(jù)塔吊選擇及配備原則,結(jié)合工程實際,北區(qū)現(xiàn)場擬布置6臺塔吊,1#樓土方開挖及地下、地上結(jié)構(gòu)施工階段1臺STT200塔吊,負(fù)責(zé)土方及地下、地上結(jié)構(gòu)施工階段材料的垂直運輸。2#、10#樓施工階段將各布置1臺TC7525塔吊,7#、8#樓施工階段將各布置1臺ST7030塔吊,9#樓施工階段將布置1臺ST7032塔吊。
本工程塔吊5~10#塔吊采用樁格構(gòu)式混凝土平臺基礎(chǔ),基礎(chǔ)樁采用φ800鉆孔灌注樁,格構(gòu)柱插入樁內(nèi)3 000 mm。
5~10#塔吊組合格構(gòu)柱的平面組合尺寸為3 500 mm×3 500 mm,單根格構(gòu)柱均選用460×460組合截面(主肢采用4L140×14(Q235B),綴板430 mm×300 mm×12 mm@600(Q235B),綴條采用L140×14角鋼(Q235B),組合格構(gòu)柱高度8.8 m,格構(gòu)柱插入樁深度均為3.0 m,格構(gòu)柱頂標(biāo)高均為+3.8 m(相對標(biāo)高-0.7 m)。
在格構(gòu)柱頂部設(shè)置5 000 mm×5 000 mm×1 350 mm(根據(jù)塔機(jī)廠家提供的使用說明書設(shè)計)鋼筋混凝土平臺,混凝土平臺底部配置φ25@150三級鋼,頂部配置φ25@150三級鋼;塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)埋件位置需對角配置上下兩層各2根25的三級鋼、箍筋為φ10@150的暗梁,確保塔基整體強(qiáng)度。
為確保塔吊基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性在混凝土承臺底部往下500 mm處開始設(shè)置一道18#槽鋼@4000鏈接,并在水平槽鋼中間設(shè)置18#槽鋼斜撐(加強(qiáng)角撐的角度控制在45-60),格構(gòu)柱高度超過8 m,應(yīng)在中部和底部設(shè)置兩道水平剪刀撐(剪刀撐材料采用L140×14),同時在基礎(chǔ)底部設(shè)置混凝土構(gòu)造平臺,混凝土構(gòu)造平臺利用基礎(chǔ)底板,隨基礎(chǔ)底板澆筑。
因本工程工程樁正在施工,塔吊基礎(chǔ)樁型為φ800樁,樁長32 m,樁基持力層為灰色砂質(zhì)粉土層,樁端進(jìn)持力層深度為4.1 m,樁頂以下5.0 m范圍箍筋加密,混凝土強(qiáng)度等級為水下C35。
樁頂標(biāo)高必須按照設(shè)計標(biāo)高嚴(yán)格控制。5~10#塔吊支撐立柱在坑底以下為φ800混凝土灌注樁;混凝土灌注樁坑底以上為4L140×14鋼格構(gòu)柱,鋼格構(gòu)柱插入樁身3.0 m。鋼格構(gòu)柱角鋼采用Q235B級鋼,焊條采用E50型;綴板采用Q235B級鋼,焊條采用E50。焊縫均為通長滿焊,焊縫厚度≥10 mm。格構(gòu)柱穿過底板時設(shè)置止水板,開挖后位于地下室底板中間,底板厚度范圍內(nèi)格構(gòu)柱間(內(nèi))混凝土隨底板同時澆筑。
防雷接地和電氣重復(fù)接地安裝:施工現(xiàn)場內(nèi)的塔式起重機(jī)、施工電梯等機(jī)械設(shè)備以及鋼腳手架和正在施工的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)做防雷保護(hù)。機(jī)械設(shè)備上的避雷針(接閃器)長度應(yīng)為1~2 m。塔式起重機(jī)可不另設(shè)避雷針(接閃器)。機(jī)械設(shè)備或設(shè)施的防雷引下線可利用該設(shè)備或設(shè)施的金屬結(jié)構(gòu)體,但應(yīng)保證電氣連接。安裝避雷針(接閃器)的機(jī)械設(shè)備,所有固定的動力、控制、照明、信號及通信線路,宜采用鋼管敷設(shè)。鋼管與該機(jī)械設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)做電氣連接。變電所架空進(jìn)線和出線處應(yīng)將絕緣子鐵腳與配電室的接地裝置相連接,以防雷電波侵入。施工現(xiàn)場內(nèi)所有防雷裝置的沖擊接地電阻值不得大于30Ω。做防雷接地機(jī)械上的電氣設(shè)備,所連接的PE線必須同時作重復(fù)接地,同一臺機(jī)械電氣設(shè)備的重復(fù)接地和機(jī)械的防雷接地可共用同一接地體,但接地電阻應(yīng)符合重復(fù)接地電阻值的要求。
本工程塔吊鉆孔灌注樁采用正循環(huán)鉆進(jìn)及清孔,泥漿采用自然造漿進(jìn)行護(hù)壁。為保證成樁質(zhì)量,依據(jù)樁間距,嚴(yán)格采用間隔跳打原則。成樁采用水下導(dǎo)管法灌注混凝土,樁身砼為商品砼,混凝土等級為水下C35砼澆筑。
鉆孔灌注樁施工主要流程為:測定樁位→埋設(shè)鋼護(hù)筒(包括挖泥漿溝槽)→復(fù)測樁位→安裝鉆機(jī)就位(包括接通電源)→鉆進(jìn)成孔(包括供給護(hù)壁泥漿)→沖孔(第一次清孔)→吊接鋼筋籠→下放導(dǎo)管→第二次清孔→水下灌注混凝土→控制樁頭加灌高度→鉆孔空灌段回填→清洗機(jī)具→移至新樁位。具體流程詳見圖1鉆孔灌注樁施工流程。
鋼立柱頂標(biāo)高為+3.8 m(相對標(biāo)高-0.7 m),本工程塔吊鋼立柱采用截面為460×460的角鋼格構(gòu)柱,角鋼采用4L140×14,綴板采用430×300×12鋼板,角鋼、綴板均采用Q235B級鋼,構(gòu)件必須挺直,連接牢固,立柱在底板范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置止水片。
3.2.1立柱樁格構(gòu)柱構(gòu)造
為預(yù)留安全余量,施工中格構(gòu)柱長度均采用11.850 m,其中格構(gòu)柱插入樁內(nèi)部位長度為3.0 m,格構(gòu)柱由4×L140×14角鋼及430×300×12綴板焊接制作,綴板中心間距按700 mm控制。
3.2.2格構(gòu)柱制作技術(shù)要點
(1)角鋼與綴板連接角焊縫高度10 mm,所有焊接全部用滿焊。
(2)對接接頭角鋼與連結(jié)角鋼同規(guī)格,接頭角鋼長540 mm,空隙14 mm,焊縫高10 mm。
(3)角鋼接頭位置錯開,同一截面接頭數(shù)量不超過50%,接頭位置錯開長度不小于1 m。
3.2.3格構(gòu)柱吊放安裝
格構(gòu)柱采用一臺25T吊機(jī)進(jìn)行吊放,吊點位于格構(gòu)柱上部。
格構(gòu)柱固定采用鋼筋籠部分主筋上部彎起,與格構(gòu)柱綴板及角鋼焊接固定,固定時格構(gòu)柱必須居于鋼筋籠正中心。焊接過程中,吊車始終吊住格構(gòu)柱,避免其受力。
型鋼中樁吊放時應(yīng)精確定位,要求型鋼中樁中心線與樁位中心線誤差≤±5 mm,垂直度偏差≤L/1 000且≤15 mm。
1)護(hù)筒中心與樁位中心偏差小于2 cm;
2)成樁中心與設(shè)計樁位中心偏差小于5 cm;
3)立柱樁身垂直度應(yīng)不大于1/200;
4)沉渣厚度小于等于5 cm(混凝土澆注前);
圖1 鉆孔灌注樁施工流程
5)混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級水下C35。
6)立柱頂標(biāo)高與設(shè)計頂標(biāo)高偏差小于3 cm;
7)角鋼格構(gòu)柱垂直度應(yīng)不大于1/250,中心偏差不大于20 mm;
8)施工中設(shè)置鋼立柱時,應(yīng)采取必要的措施保證鋼立柱各邊與主撐或棧橋方向嚴(yán)格垂直或平行;
9)塔吊鋼格構(gòu)柱進(jìn)入灌注樁樁頂以下3.0 m;
10)格構(gòu)柱插入樁深度范圍內(nèi)樁身箍筋加密;
11)塔吊樁混凝土應(yīng)超灌1.0 m以上。
本工程采用導(dǎo)架對常用導(dǎo)架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。導(dǎo)架工作機(jī)理:由“井”字固定架、定位補(bǔ)塊、鋼立柱固定螺栓共同作用來對鋼立柱進(jìn)行水平和垂直方向的固定。通過調(diào)節(jié)鋼立柱水平度,將處于懸空狀態(tài)下的鋼立柱調(diào)整至垂直狀態(tài),從而控制整個鋼立柱垂直度。
鋼格構(gòu)柱插入鋼筋籠部分,應(yīng)確保在開挖基底以下不小于3 m,鋼格構(gòu)柱為一柱一樁。所有鋼格構(gòu)柱頂標(biāo)高應(yīng)統(tǒng)一,置入孔口十字支撐架必須垂直于軌道,定位以軌道側(cè)向兩道參照線定位。各部位可能造成松動,需進(jìn)行固定。確保立柱樁安裝位于鉆孔中心,進(jìn)行一次居中復(fù)核工作。然后再測出鋼柱標(biāo)高符合偏差要求后,應(yīng)復(fù)查基礎(chǔ)軸線和水平定位軸線保持平行或垂直方向檢查驗收。
為了提高測量效率,更好地完成對鋼結(jié)構(gòu)垂直度的控制,我們采用線錘法在兩側(cè)面復(fù)核垂直度進(jìn)行控制,對定位架進(jìn)行水平方向調(diào)平。
基坑開挖到基坑底標(biāo)高后,需對支撐立柱的垂直度進(jìn)行測試,立柱垂直度測試數(shù)量為立柱總數(shù)的100%。
支撐立柱周邊土方開挖應(yīng)預(yù)留50 cm土方由人工開挖,挖機(jī)嚴(yán)禁碰觸格構(gòu)柱。土方開挖時設(shè)專人看護(hù)。基坑底部超灌混凝土鑿除時,嚴(yán)禁損壞格構(gòu)柱。
土方開挖時格構(gòu)柱應(yīng)隨挖隨加固,即第一層土方開挖完成后應(yīng)立即進(jìn)行第一道水平連桿焊接(施工前應(yīng)復(fù)核柱頂標(biāo)高),第二層土方開挖完成后焊接剩余水平連桿即斜撐連桿。
3.8.1格構(gòu)柱與地下室頂板節(jié)點處理
格構(gòu)柱穿過地下室頂板處設(shè)置預(yù)留洞口,周邊設(shè)置200高的臨時擋水坎及臨邊安全防護(hù),待塔吊拆除后用高一級標(biāo)號的微膨脹砼封閉預(yù)留洞口。
3.8.2格構(gòu)柱與混凝土承臺連接
格構(gòu)柱錨入混凝土承臺長度不應(yīng)小于500 mm,并滿足抗拔要求,在混凝土承臺底部與格構(gòu)柱交接處焊接4L140×14支撐角鋼。
4.1.1樁位控制
測量放線,采用檢驗合格、精度高的電子經(jīng)緯儀,保證樁位、軸線偏差達(dá)到設(shè)計要求。專人負(fù)責(zé)護(hù)筒的埋置工作,并拉好“十字線”,保證鉆機(jī)就位對中的準(zhǔn)確。
4.1.2成孔質(zhì)量控制措施
1)成孔鉆進(jìn)施工,鉆機(jī)定位必須水平、穩(wěn)固,天車、轉(zhuǎn)盤、樁位中心三心成一鉛垂線。
2)合理設(shè)計鉆頭,鉆頭上部加設(shè)護(hù)正圈,使鉆頭回轉(zhuǎn)平穩(wěn),主動鉆桿上設(shè)導(dǎo)正裝置,以防主動鉆桿晃動過大。
3)經(jīng)常檢查鉆桿,發(fā)現(xiàn)彎曲立即更換。
4)開孔和換層時,采取輕壓慢轉(zhuǎn);發(fā)現(xiàn)有地下障礙物,立即采取措施處理,不能盲目強(qiáng)行鉆進(jìn)。
5)發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜時,應(yīng)采取糾斜措施,或用粘土回填,重新成孔。
6)合理調(diào)配泥漿性能,防止縮徑和坍孔。
7)經(jīng)常檢查鉆頭直徑,發(fā)現(xiàn)磨損及時修復(fù),以防止因鉆頭磨損影響鉆孔的正常直徑。
8)第一次、第二次清孔,沉渣必須滿足設(shè)計與施工規(guī)范要求≤50 mm。
4.1.3鋼筋籠制作、安裝質(zhì)量控制
1)鋼筋籠主筋與加強(qiáng)筋連接在專用制模上點焊成形,以使主筋分布均勻、平直,確保其成形質(zhì)量。再按設(shè)計間距,纏繞螺旋箍筋,并點焊與主筋固定,點焊時要合理選用電焊電流,以免燒傷鋼筋。
2)對現(xiàn)場制作好的鋼筋籠均需進(jìn)行檢查,檢查鋼筋籠長度、直徑和主筋間距和箍筋間距,同時還要檢查其外觀情況,是否符合規(guī)范要求,不合格者勒令整改。鋼筋籠主筋采用直螺紋對接,按規(guī)定對對接接頭抽樣檢查,檢查其對接質(zhì)量。
3)經(jīng)驗收合格的鋼筋籠,使用前平放在平整的場地上,嚴(yán)禁堆放。
4)鋼筋籠定位標(biāo)高,為確保其定位的準(zhǔn)確性,必須用測量儀測量樁位地面標(biāo)高和核實計劃無誤的吊筋長度,用足夠強(qiáng)度的桿件固定在地面上或機(jī)臺面上。
4.1.4混凝土灌注質(zhì)量控制
1)混凝土坍落度等各項指標(biāo)要符合施工要求,對不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁灌入孔中。
2)塔吊樁每根樁制作1組試塊,以檢查砼的抗壓強(qiáng)度。
3)導(dǎo)管必須密封不漏水,導(dǎo)管下口離孔底距離控制在0.3~0.5 m左右。
4)混凝土初灌量應(yīng)保證導(dǎo)管底部一次性埋入砼內(nèi)0.8 m以上。
5)灌砼應(yīng)緊湊地連續(xù)不斷地進(jìn)行,及時測量孔內(nèi)砼面高度,以指導(dǎo)導(dǎo)管的提升和拆除。
4.1.5原始資料必須及時整理
1)原始資料必須齊全、準(zhǔn)確、真實,并及時整理歸檔。
2)原材料進(jìn)場時,一定要求供應(yīng)商發(fā)貨提供產(chǎn)品的合格證或質(zhì)保書。同時,對鋼材及時做試驗分析報告,砼試塊全部送檢。
3)對成孔、清渣、灌注、鋼筋籠制作與吊放按規(guī)定的測點要求,分別準(zhǔn)確及時檢測記錄在冊。
4)對質(zhì)量監(jiān)控及其他各項原始記錄報表及時整理,定期會同甲方、監(jiān)理及質(zhì)檢部門進(jìn)行抽檢。
4.2.1格構(gòu)柱加工質(zhì)量控制
1)格構(gòu)柱綴板加工時,須采用專用切割機(jī)切割綴板;
2)格構(gòu)柱加工時,須在專用場地進(jìn)行加工制作,焊接時,保證原材料和焊接后的格構(gòu)柱無彎曲,保證格構(gòu)柱的承載能力;
3)格構(gòu)柱焊接時,必須嚴(yán)格按照方案進(jìn)行,特別是加強(qiáng)對焊縫的質(zhì)量控制,不僅焊縫長度須滿足要求,焊縫高度也必須達(dá)到設(shè)計要求,焊接材料均為E50系列,焊縫表面平整,不得有較大的凹陷、焊瘤、夾渣、氣泡等明顯質(zhì)量缺陷;
4)格構(gòu)柱堆放時,底部應(yīng)設(shè)置方木襯墊,防止格構(gòu)柱銹蝕、變形等;
5)格構(gòu)柱應(yīng)在室內(nèi)加工場加工;
6)選擇經(jīng)培訓(xùn)合格且經(jīng)驗豐富的焊工進(jìn)行格構(gòu)柱加工,且焊接完成后請有資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)檢測單位對焊縫質(zhì)量進(jìn)行探傷。
4.2.2格構(gòu)柱保護(hù)措施
為保證格構(gòu)柱不被土方開挖機(jī)械碰撞、損壞,以及施工過程影響塔吊使用安全,將采取以下措施:
1)在開挖面格構(gòu)柱上涂刷或粘貼熒光警示標(biāo)識,土方開挖采用機(jī)械開挖時距離格構(gòu)柱保持0.5 m以上,其內(nèi)部土方由人工清理;
2)開挖到位后,周邊設(shè)鋼管緩沖防護(hù)架;
3)進(jìn)行格構(gòu)柱綴板、綴條焊接及止水板焊接時,嚴(yán)禁塔吊作業(yè),需待焊縫冷卻后方可繼續(xù)作業(yè)。
4)土方開挖應(yīng)根據(jù)塔吊基礎(chǔ)格構(gòu)柱的位置均勻分層開挖,避免造成同一臺塔吊的格構(gòu)柱有超過一米的高差;
5)塔吊格構(gòu)柱四周土方均勻開挖完成后同時將格構(gòu)柱內(nèi)側(cè)土方及時清理完成;并及時完成斜撐和水平撐的加設(shè)。
塔吊基礎(chǔ)是塔吊安全施工的根本,穩(wěn)固的塔吊基礎(chǔ)能夠有效減少塔吊發(fā)生傾覆等事故的概率。樁格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)適用于深大基坑且主樓位于地下室上,塔吊需安裝在地下結(jié)構(gòu)基坑內(nèi)的工程,以及因周邊空間限制塔吊無法在基坑外布置和需在基坑土方開挖前安裝塔吊的工程。樁格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)突破了塔吊布置的空間限制,使施工總平面布置方案的靈活性得以提高,有利于施工組織。它能使塔吊在基坑土方開挖前投入使用,滿足前期圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的水平及垂直運輸工作,對加快施工進(jìn)度有利。此外,鋼格構(gòu)柱的截面較小,基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)的水平鋼筋可以從鋼格構(gòu)柱的空間穿過,可與結(jié)構(gòu)混凝土一起澆筑,不留施工洞,防止了留施工縫可能造成的質(zhì)量問題。
1 蘇健,李俊. 格構(gòu)式鋼平臺塔吊基礎(chǔ)在基坑中的設(shè)計與施工[J]. 建筑施工, 2016(11) .
2 李業(yè)軍. 哈開發(fā)區(qū)軟件園綜合樓塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計與施工[J]. 門窗,2013(02) .
3 李昌成. 下沉式塔吊基礎(chǔ)施工方法[J]. 山西建筑,2009(15).
4 張生雨. 復(fù)雜環(huán)境下的3000t.m塔吊基礎(chǔ)處理[J]. 施工技術(shù),2006(01) .
5 葉哲人,羅大方. 塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計、施工方案[J]. 建筑安全,2001(10) .
6 王興華,林國潮,張曉曉,于金生. 塔吊基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)合為一體施工技術(shù)[J]. 信息化建設(shè),2016(05) .
7 張宗成,王耀懷,施鎮(zhèn)權(quán). 塔吊基礎(chǔ)與地下室底板合二為一設(shè)計與實踐[J]. 工程質(zhì)量, 2015(10) .
8 楊昭環(huán). 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計的計算方法[J]. 價值工程,2014(15).
9 陳大軍. 鋼結(jié)構(gòu)裝配式塔吊基礎(chǔ)試驗研究[J]. 工程與建設(shè),2013(05).
Abstract: The construction of tower crane foundation plays a vital role in the safety of tower crane. In the complex construction environment, the pile -lattice type crane foundation consisting of“Bored pile foundation + Steel lattice column +Reinforced concrete platform”, is in accordance with the requirements of stress. It breaks through the limitation of space layout of tower crane and improves the flexibility of general construction layout scheme so that it is conducive to the construction organization. It can make the tower crane put into use before the pit excavation, and it meets the requirement of the enclosure structure construction of the horizontal and vertical transportation at the early stage,it is also beneficial for speeding up the construction progress.
Keywords:bored pile foundation;lattice column;crane foundation
(責(zé)任編輯:譚銀元)
StudyonConstructionSchemeofPile-latticeTypeCraneFoundation
HUKai1,WANGFeng2,ZHANGXin2
(1.Changjiang Institute of Technology, Wuhan 430212, China; 2.Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China)
TU7
A
1671-8100(2017)03-0048-05
武漢華海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司校企合作課題“城市復(fù)雜環(huán)境下塔吊基礎(chǔ)施工方案應(yīng)用研究”(2016HJ1021)。
2017-05-13
胡 凱,男,博士研究生,講師,國家注冊一級建造師、注冊造價師,主要研究方向:基礎(chǔ)工程施工技術(shù)、項目管理。