塔吊鋼管樁基礎(chǔ)的應(yīng)用

塔吊鋼管樁基礎(chǔ)的應(yīng)用塔吊鋼管樁基礎(chǔ)的應(yīng)用塔吊鋼管樁基礎(chǔ)的應(yīng)用塔吊鋼管樁基礎(chǔ)的應(yīng)用編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:塔吊鋼管樁基礎(chǔ)在軟土地基的應(yīng)用摘要與普通的鋼筋混凝土塔吊基礎(chǔ)相比，鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)具有適用性強(qiáng)、荷載明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、安裝拆除方便、材料可周轉(zhuǎn)使用等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞軟弱地基；塔吊鋼平臺(tái)；鋼管樁基礎(chǔ)塔吊使用說明書中提供的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般都是鋼筋混凝土基礎(chǔ)。由于抗拔和抗壓全部由普通的鋼筋混凝土基礎(chǔ)承擔(dān)，所以塔吊鋼筋混凝土基礎(chǔ)具有平面尺寸大、體積較大、重量大的特點(diǎn)。在軟弱地層修筑塔吊基礎(chǔ)，這些特點(diǎn)就成了明顯的缺點(diǎn)。樁基加鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，克服了軟弱地層承載力不足的限制，地質(zhì)適用性強(qiáng)，具有明顯的優(yōu)越性，隨著建設(shè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，塔吊鋼平臺(tái)基礎(chǔ)的應(yīng)用也越來越廣泛。1工程概況樂清灣港區(qū)鐵路永樂河特大橋工程，第18、19、20三跨設(shè)計(jì)采用32m+48m+32m單線連續(xù)梁跨,掛籃法現(xiàn)澆施工.施工方案在17號(hào)墩和18號(hào)墩處安裝塔吊進(jìn)行物料運(yùn)輸。該工程位于海邊灘涂地帶，地表為不足1m厚的粉質(zhì)粘土，往下為13m厚的淤泥，灰綠-灰褐色，呈流塑狀態(tài)；再下層為細(xì)圓礫土，中密、飽和。淤泥極限承載力,低于按說明書上的要求值，不適合直接套用說明書上的鋼筋混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)。2塔吊選型塔吊鋼平臺(tái)和樁基所承受的豎向荷載主要是塔吊的自重和工作狀態(tài)下的彎矩，所以確定所用塔吊的型號(hào)是計(jì)算平臺(tái)樁基所承受荷載的先決條件。塔吊型號(hào)選定經(jīng)查閱塔吊資料對(duì)比，長(zhǎng)沙中聯(lián)重工生產(chǎn)的TCT5010-4型塔吊，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸為1300mm×1300mm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高，采用35m長(zhǎng)起重臂，幅度最大起重量為4t。在2倍率的情況下，幅度處可起吊重量為；4倍率的情況下，幅度處可起吊重量為，能夠滿足施工要求。具體參數(shù)見圖幅度(m)~起重量(t)兩倍率四倍率圖35m臂起重性能特性安裝高度塔吊采用螺栓固定式安裝，塔吊基礎(chǔ)頂面與橋墩承臺(tái)頂面處于同一標(biāo)高。根據(jù)圖紙標(biāo)高推算，承臺(tái)頂?shù)较淞喉敻叨?，吊鉤基本長(zhǎng)度，吊鉤下工作空間預(yù)留高度，塔吊正常工作的基本要求高度為：h=m++=m采用9節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，1個(gè)固定節(jié)，每節(jié)高度為，塔頭高，安裝高度為：H=×10+=3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)塔吊固定節(jié)通過高強(qiáng)螺栓與鋼平臺(tái)連接，鋼平臺(tái)與鋼管樁焊接，塔吊鋼平臺(tái)與鋼管樁作一起承受荷載。塔吊自重及上部荷載通過鋼平臺(tái)傳遞給下部的鋼管樁，依靠鋼管樁來提供抗壓及抗拔。鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸塔吊基礎(chǔ)采用鋼平臺(tái)加鋼管樁基礎(chǔ)。根據(jù)TCT5010A塔吊說明書給出的預(yù)埋螺栓定位尺寸，計(jì)算出塔吊固定節(jié)支腿中心間距,以便確定樁基的間距。圖圖塔吊固定節(jié)支腿尺寸鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用4根φ60cm壁厚12mm錐底閉口鋼管樁，材質(zhì)Q235鋼,允許應(yīng)力〔σ〕=170MP。樁長(zhǎng)18m，樁中心間距1182mm，各鋼管樁頂設(shè)置800mm×800mm×20mm鋼墊板，鋼平臺(tái)采用400×400×13×21H型鋼進(jìn)行焊接成矩形框架，與樁頂鋼墊板焊接，樁頂以下600mm設(shè)置鋼系梁，將樁與樁之間連接一起。焊縫按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求確定。具體結(jié)構(gòu)見圖圖鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖單樁基承受的荷載樁基承受的重量包括塔吊的自重、起重的重力矩、鋼平臺(tái)和鋼管樁自身的重量。1)塔吊自重依據(jù)塔吊說明書上的各構(gòu)件重量，得出塔吊重量如下表。構(gòu)件名稱數(shù)量單件重(kg)合重(kg)固定基節(jié)L1670670加強(qiáng)節(jié)L1670670標(biāo)準(zhǔn)節(jié)L106506500爬升架125002500回轉(zhuǎn)總成122002200司機(jī)室1400400塔頭111001100平衡臂總起重臂總起重臂平衡重155005500平衡重176007600合計(jì)359402)鋼平臺(tái)重量400型H型鋼每米重量為172kg/m按使用12米計(jì)算，12×172=KN3)鋼管樁的自重樁長(zhǎng)18m，×××18××103kg/m3=KN4)鋼墊板重量×××＝1KN5)總重量++×4+1×4=KN6)單樁承載力塔吊基礎(chǔ)樁宜采用鋼管樁，樁頂豎向力設(shè)計(jì)值由下式確定：其中Nk--單樁樁頂豎向力設(shè)計(jì)值；Fk--鋼管樁的總豎向力設(shè)計(jì)值；Gk--鋼平臺(tái)和鋼管樁的自重；n--樁的數(shù)量；M--塔吊工作工況彎矩M=；a--塔身寬度a=；Nk=÷4±1170÷×=±單樁頂最大豎向壓力Nkmax=kN單樁頂最大豎向拔力Nkmin=kN樁基驗(yàn)算為保證塔吊作業(yè)過程中的安全穩(wěn)定，基礎(chǔ)施工前需要對(duì)樁基的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。樁基采用鋼管摩擦樁。主要利用土層對(duì)樁的側(cè)阻力承受荷載。樁長(zhǎng)采用18m，淤泥中樁長(zhǎng)13m，細(xì)圓礫土中樁長(zhǎng)5m。承載力驗(yàn)算偏心豎向力作用下除滿足上式外，單樁應(yīng)滿足下式的要求：Ra--單樁豎向承載力特征值單樁豎向承載力特征值Ra應(yīng)按下式確定：Ra--單樁豎向承載力特征值K--安全系數(shù)，規(guī)范中取K＝2根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式估算：QUK=QSK+QPK=U∑qsikli+λpqpkAp式中：U--樁的周長(zhǎng)qsik--樁的極限側(cè)阻力，JGJ94-2008表中，淤泥取值20，細(xì)圓礫土取值160li--樁周土層厚度，淤泥8m，細(xì)圓礫土10mλp--樁端土塞效應(yīng)系數(shù)λp=1，qpk--極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值表qpk取值10000Ap--樁端面積，QUK=×(13×20+5×160)+1×10000××=Ra=QUK/2=KN＞Nkmax=kN經(jīng)計(jì)算承載力滿足要求?？拱涡阅茯?yàn)算按下列公式同時(shí)驗(yàn)算群樁基礎(chǔ)呈整體破壞和呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔承載力：式中：Nk——按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的基樁拔力；Tgk——群樁呈整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按規(guī)范第條確定；Tuk——群樁呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按規(guī)范第條確定；Ggp——群樁基礎(chǔ)所包圍體積的樁土總自重除以總樁數(shù)，密度取值；GP——基樁自重；1)群樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：式中：ui——樁身周長(zhǎng)，對(duì)于等直徑樁u=πdλi——抗拔系數(shù)，按規(guī)范表取值Tuk=∑λiqsikＵili=××(13×20+5×160)=KNTuk/2+GP=÷2+=KNKN＞KN2)群樁呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：式中ｕl——樁群外圍周長(zhǎng)ｕl=4×Tgk=ｕl∑λiqsikli/4=4×××(13×20+5×160)÷4=KNGgp=4××18×15=KNTgk/2+Ggp/4=KNKN＞KN經(jīng)驗(yàn)算抗拔性符合要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼管截面積A=×(3002-2882)=慣性矩I=×(6002-5762)÷64=回轉(zhuǎn)半徑i=(I/A)1/2=mm鋼樁保險(xiǎn)系數(shù)k=長(zhǎng)細(xì)比λ=kl/i=×16×103÷=縱向彎曲系數(shù)φ=軸向壓應(yīng)力σ=P/A=764190÷=MPa摩擦樁的保險(xiǎn)系數(shù)22σ=2×=MPa允許應(yīng)力kφ〔σ〕=××170=MPa＜經(jīng)驗(yàn)算穩(wěn)定性符合要求。4基礎(chǔ)施工承臺(tái)底標(biāo)高為，承臺(tái)高度，計(jì)算出承臺(tái)頂面標(biāo)高為，鋼平臺(tái)頂面與17號(hào)墩承臺(tái)頂面處于同一標(biāo)高，鋼平臺(tái)高400mm，鋼墊板厚20mm，鋼管樁頂標(biāo)高為。鋼管樁焊接鋼管樁由2節(jié)9m長(zhǎng)、直徑φ600mm的鋼管焊接而成,鋼樁焊接接頭采用等強(qiáng)度連接。管節(jié)對(duì)接時(shí)管口保持在同一軸線上，采用單面坡口焊接。上節(jié)樁的坡口角度采用45°，下節(jié)樁不開坡口，采用多層加強(qiáng)焊，每次的焊縫接頭按要求錯(cuò)開，焊接質(zhì)量等級(jí)不低于二級(jí)。焊接材料采用502焊條，嚴(yán)禁使用“4”字頭焊條。壁厚mm項(xiàng)目10-20＞20余高c2-32-4余度e2-32-3示意圖圖對(duì)接焊縫加強(qiáng)尺寸表焊接前將焊接坡口及附近20mm范圍內(nèi)的鐵銹清除干凈，露出光亮的茬口，由兩名焊工對(duì)稱施焊，以減少變形和內(nèi)應(yīng)力，焊接完成后清理焊瘤和熔渣，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查。要求焊縫緊密、焊道均勻，焊縫金屬與母材過渡平順，不得有裂縫、未融合、未焊透、焊瘤和燒穿等缺陷，所有焊縫必須進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)存在的缺陷按下表要求進(jìn)行修正。缺陷名稱允許范圍處理辦法二級(jí)咬傷深度不超過補(bǔ)焊超高2-3mm進(jìn)行修正表面裂縫、未融合、未焊透不允許鏟除缺陷后重新補(bǔ)焊表面氣孔、夾渣不允許鏟除缺陷后重新補(bǔ)焊沉樁施工所有焊縫進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)合格后開始沉樁施工。采用北奕機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的BY-VH450型挖掘機(jī)打樁機(jī)，激振力750KN，最大打樁長(zhǎng)度18m。鋼管樁在加工場(chǎng)內(nèi)焊接完成后，一次性把管樁沉入?？刂茦渡泶怪倍日`差不大于1%，中心偏位不大于10mm，頂面高程誤差不大于5mm。圖鋼管樁頂端標(biāo)高鋼系梁安裝開挖深度為×、深的基坑，四周采用6m拉森鋼板樁防護(hù)，經(jīng)觀測(cè)基坑穩(wěn)定后進(jìn)行安裝H型鋼系梁。鋼系梁下料長(zhǎng)度，兩端切成R=300mm的圓弧。鋼系梁腹板中心線到鋼管樁頂高度600mm。鋼系梁與鋼管樁接觸面四周全部滿焊，腹板焊縫厚度9mm，翼板處焊縫厚度12mm。圖鋼系梁與鋼管樁焊接施工鋼平臺(tái)施工鋼平臺(tái)由4塊800mm×800mm鋼墊板、32塊100mm×100mm三角形加強(qiáng)板、2根下料長(zhǎng)1982mmH型鋼，2根下料長(zhǎng)度長(zhǎng)1169mmH型鋼。鋼板厚度20mm，H型鋼為400mm×400mm×13mm×21mm。按照塔吊地腳螺栓孔的尺寸，在兩根長(zhǎng)1192mm的型上鉆螺栓孔，塔吊地腳螺栓為M36，鉆孔直徑為φ38mm，孔間距誤差控制在1mm內(nèi)。地腳螺栓孔見圖。圖地腳螺栓孔的位置鋼平臺(tái)施工步驟：1)先在鋼管樁頂部焊接加強(qiáng)板鋼墊板，每根樁8塊沿樁周圍均布，頂端和樁頂平齊，與樁身和墊板的接觸面四周全部滿焊，焊縫9mm。2)加強(qiáng)板焊接檢驗(yàn)合格后再安裝鋼墊板，中心偏位不大于5mm，與樁身和加強(qiáng)板的焊縫12mm。3)H型鋼進(jìn)行焊接成矩形框架與鋼墊板焊接，接觸周邊滿焊，腹板處焊縫厚度9mm，翼板處焊縫12mm。4)檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，不符合要求焊縫進(jìn)行處理。5)鋼平臺(tái)安裝完成后用原土對(duì)基坑進(jìn)行回填。圖鋼平臺(tái)焊接安裝圖5塔吊安裝螺栓孔兩側(cè)焊上200mm××20mm厚鋼板作為加勁肋，外側(cè)3塊，內(nèi)側(cè)2塊。將固定節(jié)放在鋼平臺(tái)上將螺栓孔對(duì)齊，螺栓先墊上一墊圈，穿過螺栓孔后再墊一墊圈，用雙螺帽鎖緊。見圖圖固定節(jié)與鋼平臺(tái)拼裝6經(jīng)濟(jì)性分析鋼平臺(tái)鋼管樁基礎(chǔ)與鋼筋混凝土塔吊基礎(chǔ)相比，在以下幾方面都具有優(yōu)越性：1.地基承載力要求不高塔吊廠家在使用說明書中都會(huì)提供鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，但都對(duì)地基的承載力作出了明確要求，地基承力不滿足要求時(shí)，無法直接套用說明書提供的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，需要要對(duì)地基進(jìn)行特殊處理。鋼管樁鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地質(zhì)適用性強(qiáng)，不需要對(duì)地基特殊處理就可以直接施工。2.施工方便鋼筋混凝土塔吊基礎(chǔ)施工工序一般包括開挖基坑、基地承載力檢測(cè)、混凝土鋪底找平、鋼筋制作安裝、模板安裝、混凝土澆筑、拆模等，加上等等混凝土強(qiáng)度時(shí)間，整個(gè)過程一般都要10天以上，如果采用鉆孔灌注樁則時(shí)間更長(zhǎng)。沉一根鋼管樁時(shí)間不到30分鐘，整個(gè)鋼管樁鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)只需