超大型深基坑塔吊基础逆作法设计与施工

超大型深基坑塔吊基础逆作法设计与施工[摘要]：：深基坑施工工中经常遇到到场地狭小，基基坑面积大，塔塔吊设置在基基坑边无法满满足施工需要要的情况。基基坑中央布置置塔吊可以采采用灌注桩作作基础，插入入钢格构柱或或型钢作支撑撑立柱的方法法，在基坑施施工前安装完完成。本文从从实际工程应应用出发，详详细介绍此类类塔吊基础的的设计方法与与施工的关键键。[关键词]：塔塔吊基础；格格构；逆作法法1.工程概况大厦建设基地位位于上海。地地下2层，地上高高层组成。基基础类型为PHC静压桩加承承台，整板基基础，地下车车库为框架结结构，主楼结结构形式为剪剪力墙结构。基坑开挖深度至至-9.555m，局部至-9.955m，主楼最深深基坑为-13.225m。基坑边距离离四周市区道道路5~30m，施工场地地极为狭小。地下结构施工阶阶段，现场共共布置六台塔塔吊，由于基基坑面积超大大，塔吊在基基坑边设置无无法满足施工工要求。为保保证施工进度度，满足材料料运输的需要要，避免为安安装塔吊而先先期开挖塔吊吊基坑，决定定在基坑中央央布置塔吊，运运用逆作法原原理，采用灌灌注桩作基础础，插入钢格格构柱作支撑撑立柱的方法法，在基坑开开挖前安装完完成。2.塔吊基础逆逆作法设计方方法根据塔吊的型号号和基坑的土土质情况进行行逆作法塔吊吊基础设计。塔吊基基础的设计包包括：桩基础础设计、钢格格构柱和承台台的设计三部部分。本文仅以一台QQTZ80塔吊为例。塔塔吊自重(包括配重)F1=6611.000kN，最大起重重荷载F2=800.00kNN，塔吊倾覆覆力距M=8000.00kNN.m，塔吊附着着使用高度180.000m，独立高度45m。2.1塔吊基基础承台设计计通过抗剪切和抗抗冲切计算确确定承台厚度度，考虑塔吊吊地脚螺栓或或者基础节和和钢格构柱的的锚固深度，塔塔吊基础承台台厚度部应不不小于900mm。承台平面面尺寸应根据据桩间距和桩桩基承台的构构造要求确定定，上海软土土地区不考虑虑群桩效应的的最小桩间距距为3d，桩中心距距离承台边缘缘不小于1d（500mm），所以承承台一般为5d×5d。承台底部标标高宜为+0.5，保证基础础顶板的施工工方便。通常这样的承台台只需要构造造配筋就能够够满足受力要要求，二级钢钢双层双向Φ25@1170，箍筋Φ16@2000，混凝土采采用C30，保护层厚厚度50mm。QTZ80塔吊吊基础承台截截面采用4100××4100××1400mmm，C30钢筋混凝土土，构造配筋筋，基础顶面面标高+1.6，底标高为+0.2。2.2钢格构构柱设计钢格构柱锚入承承台不小于500mm，下端插入钻钻孔灌注桩中中不小于2000mmm。截面设计依据据《钢结构设设计规范》((GB500017-20003)。图1格构柱截面面示意图2.2.1格构构柱截面的力力学特性格构柱的截面尺尺寸为a1×b1；主肢角钢b×dd×r；主肢的截面力学学参数为：AA0、Z0、Ix0、Iy0。格构柱截面总惯惯性矩：I=Ix=Iy=44[Ix0+A0(a/2-Z0)2]格构柱的长细比比计算格构柱主肢的长长细比计算公公式：格构柱分肢对最最小刚度轴11-1的长细细比计算公式式:换算长细比计算算公式：2.2.4格格构柱的整体体稳定性计算算格构柱在弯矩作作用平面内的的整体稳定性性计算公式：：格构柱及缀条长长细比均不得得大于150。2.2.5格格构柱柱顶水水平位移格构柱在水平风风荷载作用下下的柱顶水平平位移不宜超超过H/500，其水平位位移可按V/D计算，V为柱顶水水平力，其抗抗侧刚度D可按D=12EI//H3计算,其中E为钢材弹性性模量。2.2.6缀缀材所受剪力力及焊缝验算算缀材应按所受剪剪力值计算其其稳定性及焊焊缝,剪力值V计算公式：：其中fyy——钢材的屈服服强度。缀板所受剪力TT=Vll1/(2a)，弯矩M=VVl1/4,斜缀条按N=VV/2cosα计算稳定性性及焊缝，其中α为缀条与水水平面的夹角角，l1为1个节间长度度。2.2.7QQTZ80塔吊基础钢钢格构柱设计计钢格构柱长度为为13.9m，锚入承台700mmm,伸入灌注桩3000mmm，标高为-113.00mm~+0.99m。格构柱的的截面尺寸为为0.48××0.48mm；主肢选用用角钢140×1140×144mm；水平缀条选用用扁钢200×4400×100mm@5000、斜向缀条选选用扁钢100×500×100mm@5000。2.3桩基础础的设计考虑格构柱插入入，钻孔灌注注桩桩径宜为为Ø700~~800mmm。桩承载力计算依依据《建筑桩桩基础技术规规范》(JGJ944-94)。2.3.1桩桩承载力验算算根据塔吊、承台台和格构柱的的荷载参数确确定桩的轴向向压力设计值值，取其中最最大值。图2塔吊基基础简图桩顶轴向压力设设计值应满足足下面的公式式：其中0──建筑筑桩基重要性性系数，取11.0；fcc──混凝土轴心心抗压强度设设计值；A───桩的截面面面积。2.3.2桩桩竖向极限承承载力验算及及桩长计算桩竖向极限承载载力验算应满满足下面的公公式：最大压力:其中R───最大极限承承载力；Qssk──单桩总极限限侧阻力标准准值:Qppk──单桩总极限限端阻力标准准值:s,p──分别别为桩侧阻群群桩效应系数数，桩端阻群群桩效应系数数；s,p──分别别为桩侧阻力力分项系数，桩桩端阻抗力分分项系数，承承台底土阻抗抗力分项系数数；qisk──桩桩侧第i层土的极限限侧阻力标准准值；qpk──极限限端阻力标准准值；u───桩身的周长长；App──桩端面积；；lii──第i层土层的厚厚度。2.3.3桩桩抗拔承载力力验算桩抗拔承载力应应满足下列要要求:其中:式中Uk───基桩抗拔极极限承载力标标准值；i──抗拔系数数；2.3.4QQTZ80塔吊基础桩桩基设计桩的轴向压力设设计值，取其其中最大值N=5722.34kNN+50kNN(格构桩)=6222.34kNN。塔吊桩基为4根根Ø800CC30钢筋混凝土土灌注桩，有有效桩长23米，标高为为-10.000m~-333.00mm，桩端是在第第5层土层，即第⑦1层土层上1m处。工程土土质情况见表表1。桩身配筋情情况：主筋8Φ20，钢筋笼长L=15m，螺旋旋箍Ø10@150，桩顶格构柱3米范围加密Ø10@100，加强箍为为2Φ12＠1500，主筋的钢筋筋保护层厚度度为70mm。工程土质分布情情况表1序号土层名称相对标高(m))土侧阻力标准值值qisk(kPa)土端阻力标准值值qpk(kPa)1淤泥质粘土-9.6~--16222粘性土-16~--26303粉质粘土-26~--29354粘性土-29~--32555砂质粉土-32~-3661060003塔吊基础础逆作法施工工3.1塔吊施施工流程：测量定位、放线线→钢砼灌注桩桩、钢构柱施施工→承台施工（预预埋基座）→安装塔吊→土方开挖→安装系杆→焊钢止水片→浇筑底板或或楼层板3.2塔吊施施工要点：（1）现场平面面布置阶段，根根据上部建筑筑施工和附墙墙的需要，并并注意避开地地下主体结构构、PHC桩、基坑内内支撑，确定定塔吊在基坑坑中的具体位位置。（2）对基坑四四周内侧和坑坑中坑四周进进行水泥搅拌拌桩加固土体体，防止边坡坡稳定性受到到影响。（3）在基坑围围护钻孔灌注注桩施工完成成后即施工塔塔吊桩基。每每台塔吊基础础采用4根Ø700~8850灌注桩，桩桩顶设计标高高在基础底板板下，桩长应应满足塔吊基基础设计要求求，配筋可采采用半桩长配配置方法。钢钢格构柱插入入钻孔灌注桩桩中不小于2000mmm，施工时先先将钢格构柱柱的四根角钢钢分别于与下下部钻孔桩钢钢筋笼焊接牢牢固，再整体体吊入孔内，严严格控制插入入的垂直度。（4）土方开挖挖时应分层对对称开挖，减减少土体侧移移对桩的影响响。施工机械械应避免碰撞撞钢格构柱，禁禁止将支承塔塔吊基础的钢钢格构柱作为为斜抛撑的中中间支承柱。（5）基坑开挖挖与系杆安装装，塔吊经验验收后投入使使用，在基坑坑开挖过程中中，随基坑开开挖自上个而而下逐层安装装系杆，将4个支承立柱柱连成整体以以保护支承立立柱的稳定性性。塔吊立柱柱独立自成体体系，不能与与支护结构的的支撑体系连连接，以免支支撑体系受力力复杂化。（6）钢格构柱柱内的钢止水水片在土方挖挖至基底标高高后，地下室室底板和顶板板浇捣前焊上上，钢板止水水片置于混凝凝土结构中部部。止水钢板板的焊接采用用对角交错的的方法，减少少焊接对钢格格构柱引起的的焊接变形，焊焊接前应清理理钢格构柱，局局部打磨平直直。（7）塔吊安装装在基坑开挖挖前进行，同同常规塔吊安安装。（8）地下结构构施工期间，适当减小塔吊的最大自由高度。（9）经常观测测塔机的垂直直度,发现超差及及时纠正。4总结在大型深基坑工工程施工中，采采用逆作法施施工原理，在在基坑开挖前前设置塔吊支支撑桩及承台台基础，不仅仅能使塔吊提提前投入使用用，而且不需需要单独开挖挖塔吊基础，减减少了围护费费用，利用围围护桩的施工工设备设置钻钻孔灌注桩，使使用内支撑立立柱的钢格构构柱也不会增增加额外成本本。通过本工工程六台不同同型号塔吊的的使用，认为为这种逆作法法施工的塔吊吊基础能够达达到安全可靠