大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺

大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究小组名称:天津**钢结构项目QC小组发布人:**发布时间:2007年6月4/29/2023一、课题简介

**国际公寓工程总建筑面积163407㎡。地下两层，地上裙房三层，裙房上三个塔楼，总高度为99.95m。●基础平面呈“L”形，单层面积约15000㎡

。●工程四周紧临交通要道，东面和西北侧紧临30层的高层建筑，最近距离为13.26m。

工程概况

4/29/2023一、课题简介工程要求

●基础挖深10.70m。●基坑跨度大，西北侧边长150.0m，西南侧边长130.5m，基坑短向跨度70m。●基础工程量大，基础总面积30000㎡，混凝土浇注量约为40000m3。

●确保周边重要设施的安全。●确保自土方开挖至±0.00完成，工期为150天。工程概况4/29/2023二、课题选择提出

问题●由于基坑跨度大，３幢主塔楼均需一台高塔来满足垂直运输要求，高塔塔位必须在基坑内的高层旁边，以满足塔吊随建筑物升高，逐道加设附着要求，同时满足主塔楼位于塔臂回转半径范围内。4/29/2023

二、课题选择确定课题

大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究●由于基础工程量大，工程工期紧，因此地下工程在土方大面积开挖前立塔，保证地下工程施工工期是加速地下工程施工的必要条件。●超大面积深基坑在土方开挖前先立塔是目前高层建筑基坑施工面临解决的一个课题。为提升我公司的施工技术水平，增强市场竞争力，必须在大面积深基坑土方开挖前先立塔施工技术上有进一步创新，以适应今后承接此类工程的需要。提出

问题4/29/2023三、小组概况小组名称小组类型创新

型成立日期2005年5月本课题起止日期2005年5月至2006年12月注

册

号TJJG-05-02组内职务姓

名行政职务职

称年

龄学

历责任范围组

长分公司总工高级工程师48大专设计与实施技术指导副组长公司技术科长高级工程师42大专组织与设计顾

问公司副总工高级工程师70大专总体构思及规划设计组

员公司技术科职员工程师29大专设计绘图组

员公司技术副科长工程师32大本计算分析组

员项目经理助理工程师26大本工程实施组

员项目副经理工程师31大专工程实施组

员资料员工程师34大专资料收集整理活动方式1、每周活动两次。2、坚持出勤，存记录。接受TQC教育人均72小时平均年龄39岁小

组

人

数8人领证人数8人主要攻关项目大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究天津**钢结构项目QC小组**制表人：**审核人：**制表日期：2005年5月8日4/29/2023四、目标设定

工期目标：确保土方开挖前15天内完成立塔作业，以保证自土方开挖至±0.00在150天内完成。目标一目标二

经济目标：最大限度地降低立塔措施费用成本，单台塔基制作费用控制在10万元以内。4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案一、提出方案

小组全体成员围绕实现小组目标，进行了全面分析，针对大面积深基坑在土方开挖前先立塔的设计，提出了三个方案：方案名称主要施工方法方案1基础主体施工二次立塔塔基施工方案先在基坑外立塔以满足基础施工要求，在基础底板施工时做承台预埋塔脚，待到零层板施工完毕后拆塔，并将其移入基坑内以满足主体施工要求。方案2内支撑法塔基施工方案基坑土方开挖前在基坑内另设一套支护系统，将塔吊基础表面立于低于基坑底部0.5m的标高处。方案3劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案在基坑内立塔，将塔脚立于±0.00标高，塔脚与桩基之间采用钢结构连接。4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案（一）方案1：基础主体施工二次立塔塔基施工方案在基坑外立塔完成基础施工，再将塔拆除并移入基坑内完成主体施工。1、施工工艺（1）先在基坑外按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔，以满足基础施工要求。

（2）在基础底板施工时做混凝土承台，预埋塔脚。（3）待到零层板施工完毕后将塔吊拆除。（4）将塔吊二次移入基坑内立塔，以满足主体施工要求。4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案

2、分别对工期及经济性进行定量分析

工期经济基坑外立塔需工期14天，其中塔基桩施工１天，塔基支模绑筋、砼施工及养护12天，立塔1天。拆塔及二次立塔施工不影响主工期。塔基桩与砼塔吊基础需投资6万元，拆、立塔需投资3万元，二次立塔塔吊基础、预埋塔脚需投资4万元，故采用该工艺需投资约13万元。

√×

×不满足目标要求√满足目标要求4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案1、施工工艺（二）方案2：内支撑法塔基施工方案将塔吊基础表面立于低于基坑底部0.5m的标高处,即塔基上表面标高为-11.2m（1）在支护结构和工程桩施工完成后，基坑大面积土方开挖前，沿塔基周围单独设置一套临时支护系统。（2）降水。将上述支护系统的圈中地下水位降到被开挖面下500～1000mm后，开始分布开挖土方，分布支设内支撑系统,直到土方挖至-10.7m的基坑底部。（3）按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔。（4）基础底板施工前，将塔吊基础顶部到与基础底板底500㎜范围内回填土方并压实，再整体浇注基础底板。4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案2、分别对工期及经济性进行定量分析

×

不满足目标要求

√

满足目标要求工期经济两次支护、两次挖土、两次降水工艺难度大，占用工期长。其中支护桩施工1天，打井2天，提前降水10天，人工挖土和内支撑施工18天，塔基支模绑筋、砼施工及养护12天，坑内立塔2天，故采用该工艺需工期45天。基坑支护、降水及挖土按每延长米１万元计算，需投资约16万元；塔基桩与砼塔吊基础需投资6万元，故采用该工艺需投资约22万元。

××4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案（三）方案3：劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案将塔脚立于±0.00标高,塔脚与桩基之间采用钢结构连接

1、施工工艺（1）采用4根φ800㎜直径钢筋混凝土灌注桩做塔基桩，桩长28米，桩顶标高-10.7米。（2）在基础底板到室外地坪±0.00处，采用桩顶插钢管措施。在φ800㎜塔基桩顶将φ529×10㎜钢管与钢筋笼主筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。（3）焊接φ850㎜钢管帽，按要求埋设塔脚，第二次浇筑混凝土到钢管帽顶部。（4）混凝土充分养护后立塔。（5）随基坑土方开挖随加设垂直及水平支撑。待土方挖到坑底，与基础垫层同时浇筑250㎜厚混凝土板以固定钢管底部。4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案

2、分别对工期及经济性进行定量分析

×

不满足目标要求

√

满足目标要求工期经济

钢结构塔基构件制作在加工厂进行，不影响主工期。塔基桩施工及劲性钢结构塔吊基础安装施工需工期12天，立塔1天。塔身逆施加固随土方开挖随时进行，不影响主工期。塔基桩与劲性钢结构塔吊基础需投资约8万元，不发生其它施工措施费用。√√4/29/2023五、提出方案并确定最佳方案

二、方案优选

根据以上分析，对三个方案在工期及经济性方面进行综合比较如下：方案名称工期经济优选方案1基础主体施工二次立塔塔基施工方案√×○方案2内支撑法塔基施工方案××○方案3劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案√√●○不选用●选用

×不满足目标要求

√满足目标要求4/29/2023六、制定对策

针对方案三，我小组成员进一步分析从提出到设计实施成功的过程中，应该有四个控制点，据此我们制定对策表如下：序号目标对策措施实施地点负责人完成时间1桩位相对水平偏差≤30mm采用4根砼桩做塔吊基础桩，桩顶标高位于基坑底。以塔中为中心，在室外地坪打一块3500×3500mm的方形混凝土板，板厚150㎜，在板上塔基桩位置留置4个孔洞，其直径为φ800mm，作为控制桩位的依据。**国际公寓工地05年5月8日～5月12日2基础底板穿筋及防水处理满足施工规范要求在砼灌注桩内插入1根钢管，代替部分塔身。在φ800mm塔基桩顶将φ529×10mm钢管与桩直径为φ25mm的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。**国际公寓工地05年5月13日～5月20日3塔脚抗拔力满足塔基设计要求在钢管顶设置大直径管帽，埋设塔脚。对塔脚进行改造，并将塔脚加大的肋板焊接于钢管帽侧壁，以达到其抗拔效果。**国际公寓工地05年5月21日～5月22日4地下塔身刚度大于塔自身刚度管帽间及塔身增加钢结构系杆连成整体，代替塔吊基础。在钢管柱帽间用I30a工字钢设置水平支撑及斜支撑。随挖土方随加设侧向斜支撑及水平支撑。**国际公寓工地05年5月23日～10月25日4/29/2023七、方案实施

实施一

（一）设计1、依据塔吊生产厂家提供的塔脚支座反力，根据立塔处地基土质情况和工程桩基情况，选择塔基桩直径为φ800mm,桩长为28m。2、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚受力特性和塔脚距离,选择塔基桩相互间距离为2m。塔基桩设计与定位施工

4/29/2023七、方案实施

（二）定位施工

常规的工程桩或支护桩允许偏差可达300～400㎜，由于这4根塔基桩上插塔脚，因此受塔身2米间距限制，这4根桩的水平位置允许偏差仅仅为30㎜，单桩垂直度要求达到L/300,这对于打桩工程难度很大。为了解决这一难题，我们以塔中为中心，在室外地坪打一块3500×3500mm的方形混凝土板，板厚150㎜，在板上塔基桩位置留置4个孔洞，其直径为φ800mm，作为控制桩位的依据，用测试仪控制桩身垂直度、桩长及沉渣厚度及其它指标。经测试，本工程桩位相对水平偏差为12mm，垂直度及其它指标均满足设计及规范要求。4/29/2023七、方案实施

实施二

基础底板穿筋及防水施工处理

1、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚最大支座反力和塔身最大自由高度选择代替部分塔身的钢管直径以及壁厚。经计算，塔身钢管的直径为φ529mm，壁厚为10mm。

4/29/2023七、方案实施2、为了解决基础底板穿筋问题，在基础底板到室外地坪±0.00处，采用桩顶插钢管措施。在φ800mm塔基桩顶将φ529×10mm钢管与桩直径为φ25mm的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。铺设基础底板钢筋时，将钢筋沿钢管桩弯曲，并与钢管桩焊牢。3、为了解决结构防水问题，在打结构底板时，在底板中间位置与钢管桩上焊宽50mm、厚6mm的圆形止水钢板。通过以上措施的实施,很好地解决了基础底板穿筋和结构防水问题,满足了施工规范的要求。4/29/2023七、方潮案实施实施三塔脚改批造与埋数设1、根温据塔吊漂生产厂捐家提供痛的塔脚戒型式，聚选择塔帽帽直径透为φ8斥50m段m，壁城厚为1渡2mm钱。2、为了喂解决塔基垃说明书中片600吉×600卷mm塔脚虏尺寸太大版，影响混亦凝土浇筑问，同时提倍高塔脚抗概拔力问题督，在征得困生产厂家贯同意的情唤况下，对着塔脚进行梢改造。在绢塔帽上开苏孔，将塔太脚插入塔娃帽焊牢。远增加4块谊740×53文0mm钩塔脚扁肋板，突并将此顾加大的浩肋板焊芬接于钢盒管帽侧后壁，以朋满足抗帅拔设计侮要求。3、第尽二次浇哀筑混凝师土到钢威管帽顶纸部。经验证，惨塔脚抗拔拉力满足塔凳基设计要求求，施工吩简便易行趟。4/2届4/2坝023七、方案唉实施实施四为提高弊塔身刚告度，随观基坑土腰方开挖歼随加固帖劲性混先凝土钢暮管塔身盯。1、在冒钢管柱扬帽间用毙I30诞a工字钱钢设置怨水平支亚撑及斜支撑。2、随勤挖土方继随加设雅直径为羞φ11醋4mm愁，壁厚头为4.干5mm蚁的侧向让斜支撑似及水平狐支撑。3、待测土方挖迷到坑底修，与基炒础垫层绢同时浇椅筑25否0㎜厚混凝犹土板以恰固定钢最管底部留。经上述措淡施，地下警部分塔身尾刚度大大宪高于塔自叶身设计刚巾度，满足剧塔吊设计菠要求。塔身侧向寇刚度的解启决4/24农/202浇3七、方案其实施工程炕实景葵照片4/24读/202仁3八、效果祝检查工期目标兄。仅用1盐3天完成苦了塔基施娇工及立塔赢作业，确保基订础施工石按期完硬成，比肌目标工臣期缩短武2天。效果1采用方排案三，拣应用在刚**国翁际公寓哀深基坑谦塔吊基忆础施工咽中，实邪现了预榴期目标纤。15天13天目标工期实际工期缩短工盒期2天4/24林/202滑3八、效果昂检查效果2经济目标僚。单台塔逮基施工费闻用为8万上元，比计很划投资节虾省2万元碑。10万元8万元目标值实际值单台塔创效2万元

技术效益。本次QC小组活动，使我公司在大面积深基坑土方开挖前先立塔施工技术上又向前迈进了一步，是塔基施工技术上的一个创新，使现代化施工有了进一步的发展。效果34/2须4/2懒023序号项目自我评价活动前(分数)活动后(分数)1质量意识75952问题意识70873改进意识65834参与意识75855个人能力75906QC知识80937解决问题信心7892自我评风价对比恢表八、效果堪检查效果4无形效欲益。通辛过本次星QC小穿组活动乒，全体孝成员对遗活动前楼后进行谷了自我勺评价。惹小组成覆员在质槽量意识麻、问题铺意识、宏改进意烂识、参惹与意识阅、个人搬能力、塞QC知析识以及丸解决问仁题信心桃等方面翻都有了分很大提银高。4/24氏/202暂3九、巩凤固措施1、根据对和经验的肌总结，言并参考森国家和脑各地方中的相关州规范，锄制定出鉴《天津棋**建镰筑工程算有限公务司劲性绕钢结构领塔吊基控础施工壳工法括》，并刘在企业宅内部推挤行，取僚得了良芦好效果继。受控号柴：YJ狮/TD照-10天津**巴建筑工程房诚有限公司劲性钢回结构塔窄吊基础斧施工工城法天津**些建筑工程绪有限公司2006多年8月受控文件4/24吓/202趁3九、巩躲固措施2、该工歌艺已获国床家级技术纠创新成果旋二等奖，胡同时获天域津市科委扬科技成果姑一等奖，临并获区专军利局科技展专利专项木奖励。4/2工4/2阁023九、巩固朝措施3、该工牺艺已向国恒家知识产抗权局申请功发明专利荷，申请（什专利）号扑为：20瞧0510健0132嘉80.0予，并于2油006年恶10月1腊1日得到悄公示，公裹开（公告患）号为：桥CN18始4459赛1。4/24痛/202则3九、巩报固措施4、该珍工艺在紧**国旅际公寓腾的成功午应用，色为该工豪程基础眼施工赢耽得了工历期，创局下了3撤.1万趁平方米呼二层地亦下车库吼8个月亦完成（性包括地泊连墙和恭工程桩滚施工）困的记录惜，同时袋为同类迹工