塔吊基礎壓漿隱形承臺技術方案

塔吊基礎壓漿隱形承臺技術2007.7.1.塔吊基礎壓漿隱形承臺技術1、概況本項目在坐落地點交通流量大、人口稠密，很不利于施工。根據(jù)甲方提供的工程建筑施工圖紙，本工程地下三層，裙房二～三層，裙房以上為七棟14～34層高樓構成，均為框剪結構，建筑面積約150000ｍ２(其中地下室約30000ｍ２，裙房部分約20000ｍ２)。由于土地被開發(fā)到盡值，擬建物周圍上方高層林立，下方多層群房滿布，又有立交橋、海河、地鐵、項目地處古文化街旅游區(qū)，地下挖空，造成施工環(huán)境困難，加工場地狹小，坑邊無法安裝大型機械。若在坑邊安裝塔吊夠不到那四個高層樓。土方工程一次開挖，涉及格構柱、環(huán)梁、支護、打井排水、防水、鋼筋、模板、大體積砼工程量巨大，沒有塔吊是無法進行這樣浩大工程的。為了適應這種新的情況，必須采用全新立塔技術來適應新的施工挑戰(zhàn)。將施工最重要大型機械塔吊安裝于基坑內(nèi)部，但采用什么工藝、在什么時間立塔，關系到工程的安全、質(zhì)量、進度、造價和我公司施工技術實力的問題。解決方法是要找出問題，設計全新方案。2、塔吊基礎問題分析2.1、工期問題，若在土方工程后在基坑底做塔吊基礎連樁承臺，則在最急需用塔吊時確沒有塔進行土方開挖、格構柱、環(huán)梁、支護、打井排水、防水、鋼筋、模板、大體積砼工程等施工。因為制作支護冠梁15d、挖土23d、塔吊承臺砼養(yǎng)護最少28ｄ，加之立塔７ｄ（電纜架設、閘箱安裝、安全防護等），總和要扔掉二個半月（80ｄ），這是關鍵工期的損失，安全度的損失，同時效益和公司形象的損失。地下土方工程是全工程的最危險的施工部位，與邊坡變形、排水降水、雨季施工、土方塌方、工程樁位移等危險緊密關聯(lián)。應以最快速度施工，脫離危險地帶。要努力提高施工效率，快速完成地下工程量是至關重要的，沒有垂直和水平運輸工具是不可能的。要考慮塔吊的附著問題，因為擬建物是多層群房加高層，現(xiàn)場在整個施工期中幾乎無平地可用，應特別注意塔吊的基樁、承臺選擇和結構安全的相關計算，同時考慮拆卸問題，若汽車吊無法靠近欲拆部位，會造成施工后的困難。立塔時還要考慮到塔吊附著問題，否則，會造成施工過程中的麻煩?？紤]多機種作業(yè)，要對多塔作業(yè)、機械與建筑物的關系加以充分考慮。如塔吊與架子、支護冠梁、格構柱格構柱、外爬架、外跨電梯、卸料平臺、龍門架和其它加工機械位置、安全與結構關系。安全問題，在基礎施工階段，塔吊是搶險救災的最實用有效的機械?？傊_定高效、安全、快速、方便又能搶回工期的立塔方案，就是要創(chuàng)造一項新技術方案，即：在地面高程無承臺的逆施法新工藝來立塔。2.6、塔吊承臺作用為安全性、可行性特進行如下討論：首先討論塔吊承臺作用，承臺分高承臺（也稱高樁承臺）和低承臺（也稱低樁承臺，包括我們要新設計埋在土中的稱作隱形承臺）。分析一下高、低樁臺對比試驗結果，決定優(yōu)劣、取舍。承臺有承上啟下的上下結構的連接作用，并產(chǎn)生群樁效應的水平結構的連接作用（分為剛性和柔性連接）；承臺有較大的重量，能調(diào)節(jié)建筑物或構筑物的重心，進一步調(diào)整整體穩(wěn)度，阻尼水平位移和豎直沉降。高承臺懸于基坑中的樁頂，一般重量70至近百噸，且塔吊自重也百噸左右。在沒有承臺底摩阻、側土抗，且有塔吊沖擊荷載，水平荷載，這樣對基樁的腰部會產(chǎn)生較大的彎矩水平位移，并會有較大樁周邊土擾動和后續(xù)施工結構擾動。是安全的隱患。低承臺底面有摩阻和側向土抗對抵抗水平外力的作用是明顯的。有關單位所進行的單、群樁、高低樁臺對比試驗結果、看出群樁基礎中一根基樁的平均水平承載力均比獨立單樁高。3樁基礎承臺有摩阻與土側抗的低承臺其水平承載力比高承臺提高93％，低承臺底摩阻與土側抗使水平承載力比獨立單樁提高133％。由此可見，低承臺底摩阻與側向土抗力對抵抗水平外力的作用是應予考慮的。樁間土的作用不能忽視，它的重量與承臺共同起調(diào)節(jié)整體穩(wěn)度和重心作用，阻尼沖擊荷載作用。均勻土層中樁側阻力的分布根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范JGJ94－94（下簡稱樁規(guī)范），樁側阻力分布實質(zhì)上就是土沿著樁身的極限抗剪強度或土與樁的粘著力問題。樁在極限荷載作用下，對于較軟的土．由于剪切面一般都發(fā)生在鄰近樁表面的土內(nèi)，極限側阻力即為樁周上的抗剪強度。對于較硬的土．剪切面可能發(fā)生在樁與土的接觸面上，這時極限側阻力要略小于土的抗剪強度。土受剪時剪應變隨剪應力的增大而發(fā)展，故樁身各點側阻力的發(fā)揮．主要決定于樁、土間的相對位移(極限位移)大量試撿和分析表明，一般當樁頂沉降在4—10mm時。側阻力即可達極限值。根據(jù)已有資料分析，在均勻土層中側阻力的分布大致有以下特點：對于支承于硬質(zhì)巖層上的端承樁，可視樁端處為固定支承點（即假定樁端下土沒有沉降），樁主要由于樁身的彈性壓縮對周圍的土發(fā)生剪切位移。這種位移稱為彈性位移。由彈性位移產(chǎn)生側阻力，如圖1曲線a所示。對于軟土中的純摩擦樁(樁尖阻力近于零)，假定將樁視為剛體，當樁受荷后，樁身每一點與土之間均產(chǎn)生等量的剪切位移，這種位栘可稱為剛性位移(或叫刺入變形，由剛性位移產(chǎn)生的側阻力如圖1中曲線b所示。對于中間狀態(tài)的樁．即一般所稱的摩擦樁（側阻力與樁端阻力同時存在），則可認為是上述兩種作用的綜合，樁側阻力的分布如圖1曲線c所示．即由曲線a與曲線b疊加而成（是本工程特點，樁頂沉降允許在4—10mm）。工程經(jīng)驗或已有的事故調(diào)查表明。受沖擊荷載或地震水平力作用下的樁基，其破壞位置，幾乎都集中于樁頂或樁的上段部位．因此，在考慮沖擊荷載或抗震設計時，樁上段部位的樁徑直加大或加強。本項目采取相應的構造措施，是在樁頂或樁的上段部位進行后壓漿工藝，形成塔吊隱形承臺構造，用逆施法立塔方法。3、樁側注漿的塔吊隱形承臺原理、技術特點和適用范圍樁鋼筋籠上設置帶單向閥的注漿管4根（或5根），在樁底注漿前數(shù)天，進行樁側非破損注漿(不破壞保護層)，樁側注漿閥可根據(jù)本工程土層分布特點及所計算的彎矩距樁頂距離，沿要求橫斷面呈花瓣形設置(如橫向布4個注漿點)，并沿樁長縱向呈波形設置。設置于樁身內(nèi)部的注漿鋼管與鋼筋籠處在同一圓周上，與加勁筋焊牢。3.1注漿壓力：攪漿泵的出口應加濾網(wǎng)，以防水泥紙袋等雜物進入注漿管，注漿管的額定壓力不低于6Mpa（主要考慮抵抗壓漿的沖擊荷載），流量為50~150L／min。2水灰比：通過其他工程實踐結果可知，采用0.5一0.55的水灰比可獲最佳的注漿效果。3.3注漿順序：應先進行樁側注漿，當有兩個以上樁側注漿斷面時，應先上后下，3d左右之后4d再進行樁底注漿，以防漿液沿樁頂大量冒出，尤其是L／D較小的短樁更應如此。當進行群樁注漿時，宜先外后內(nèi)，先上后下，以減少漿液流失。3.4形成隱形承臺：壓密注漿〔圖2〕將極稠的漿液，在壓力作用下強行擠向注漿點附近的土層薄弱區(qū)，形成隱形承臺效應。如果是飽和的弱透水性土，則漿液不能產(chǎn)生滲入性注漿，而是在注漿點集中形成球形漿液泡．通過漿泡擠壓相鄰土體，注漿壓力越大，球形泡半徑也越大，使土體孔隙水壓力升高，隨著超靜孔隙水壓力的消散，使土體被壓密。但是除非樁身上部先行樁側注漿，形成牢固封堵，否則在稠漿、細黏土的條件下不能發(fā)生壓密注漿效應，難形成隱形承臺。塔吊隱形承臺作用有抗彎（抗塔吊傾翻）、利用重心調(diào)整塔吊穩(wěn)度、阻尼水平?jīng)_擊荷載。但不抗沉降，是利用微沉降（沉降趨勢）產(chǎn)生樁側阻，達到抵抗沉降作用。設計沉降量6～10ｍｍ。當樁端持力層為粗粒土或雖為細粒上但樁身穿越粗粒上，或混凝土澆筑過程有離析發(fā)生時,則樁底注漿以滲入注漿為主，隨后將出現(xiàn)樁底土一定范圍的劈裂注漿(細粒土)及沿樁身向上10-20m高度的劈裂注漿。當樁端持力層及樁側均為細粒土時，樁底注漿開始為滲入注漿，隨后轉化為劈裂注漿。5適用范圍：此方案適用于大土方量工程一次開挖的大基坑，地下一層以上，并有多個高層建筑的工程。承臺逆施法立塔方案：4.1建立立塔方案物理模形（請見圖4）選擇合理塔吊位置，經(jīng)計算設計制定樁形、打樁，在打樁時同時將格構柱、后壓漿管做入樁中。做格構柱的目的是要不破壞擬建物結構鋼筋的受力。在適當時間后壓漿形成隱形承臺，并進行養(yǎng)護到設計要求。做塔樁連接組件制造，立塔、電纜架設、閘箱安裝、安全防護。調(diào)試達到使用標準，投入使用。開始挖土施工，每1.25米一步不得超挖。塔吊周圍先挖成淺坑，不允許挖成突出孤島破壞群樁受力結構。在1.25米范圍內(nèi)做塔吊基礎樁格構柱腹桿連接，形成鋼承臺的群樁效應受力結構。4.2立塔方案工藝構思：制定方案審核報批收集地質(zhì)、、環(huán)境、擬建物圖紙參數(shù)信息、設計樁形和結構。確立每臺塔位置，（綜合考慮：拆塔、附著、多塔、多機種作業(yè)的安全性、可行性和與擬建物的結構關系）放線、定點座標。制定方案審核報批收集地質(zhì)、、環(huán)境、擬建物圖紙參數(shù)信息、設計樁形和結構。確立每臺塔位置，（綜合考慮：拆塔、附著、多塔、多機種作業(yè)的安全性、可行性和與擬建物的結構關系）放線、定點座標。樁側壓漿后養(yǎng)護28天做試塊效核強度，塔樁連接組件制造。打樁后1－4周內(nèi)做樁側壓漿隱形承臺圖紙交底、打樁樁側壓漿后養(yǎng)護28天做試塊效核強度，塔樁連接組件制造。打樁后1－4周內(nèi)做樁側壓漿隱形承臺圖紙交底、打樁挖土施工1.25米一步不得超挖。塔吊周圍先挖成淺坑，不允許挖成突出孤島破壞群樁受力結構。在1.25米范圍內(nèi)做塔吊基礎樁格構柱腹桿連接形成鋼承臺的群樁效應受力結構。立塔、電纜架設、閘箱安裝、安全防護。調(diào)試達到使用標準，投入使用。挖土施工1.25米一步不得超挖。塔吊周圍先挖成淺坑，不允許挖成突出孤島破壞群樁受力結構。在1.25米范圍內(nèi)做塔吊基礎樁格構柱腹桿連接形成鋼承臺的群樁效應受力結構。立塔、電纜架設、閘箱安裝、安全防護。調(diào)試達到使用標準，投入使用。隨基礎底板大體積砼施工，將塔吊基礎鋼承臺格構柱一體澆筑，成形基礎底板塔吊承臺。土方工程進行到基坑底部標高時對格構柱做鋼承臺阻水結構。隨基礎底板大體積砼施工，將塔吊基礎鋼承臺格構柱一體澆筑，成形基礎底板塔吊承臺。土方工程進行到基坑底部標高時對格構柱做鋼承臺阻水結構。4.3針對立塔物理模形圖的詳細構思計算：格構柱砼灌注樁：格構柱砼灌注樁的鋼結構格構柱，按《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)設計：格構柱截面的力學特性：格構柱的截面尺寸為0.40×0.40m；主肢選用:16號角鋼b×d×r=160×14×16mm；綴條選用:6.3號角鋼b×d×r=63×6×7mm；主肢的截面力學參數(shù)為A0=43.30cm2，Z0=4.47cm，Ix0=1048.36cm4，Iy0=1048.36cm4；綴條的截面力學參數(shù)為At=7.29cm2；格構柱截面示意圖5格構柱的y-y軸截面總慣性矩：格構柱的x-x軸截面總慣性矩：經(jīng)過計算得到：Ix=4×[1048.36+43.30×(40/2-4.47)2]=45962.11cm4；Iy=4×[1048.36+43.30×(40/2-4.47)2]=45962.11cm4；格構柱的長細比計算：格構柱主肢的長細比計算公式：其中H──格構柱的總高度（長度），取14.00m；I──格構柱的截面慣性矩，取,Ix=45962.11cm4，Iy=45962.11cm4；A0──一個主肢的截面面積，取43.30cm2。經(jīng)過計算得到x=85.94,y=85.94。換算長細比計算公式：其中A──格構柱橫截面的毛截面面積，取4×43.30cm2；5、QT80A型塔吊基本參數(shù)：自重(包括壓重)F1=1322.00kN,最大起重荷載F2=80.00kN塔吊傾覆力距M=2289.00kN.m,塔吊起重高度H=150.00m,塔身寬度B=1.7m樁直徑d=0.70m,樁間距a=1.75m（重點考慮塔身寬度）,基礎埋深D=0.00m（主要考慮最不利塔吊穩(wěn)度因素）,保護層厚度:50mm。塔吊基礎連接組件頂面的豎向力與彎矩計算塔吊自重(包括壓重)F1（150米）=1322.00kN；F1（10米）=912KN（獨立塔）-標準節(jié)重8.53KN×12節(jié)=809.64kN塔吊最大起重荷載F2=80.00kN作用于樁基連接組件頂面的豎向力F（150米）=1.2×(F1+F2)=1682.40kNF（10米）=1.2×(809.64+80)=1067.57kN塔吊的最大傾覆力矩M（150米）=1.4×6、注意事項6.1要特別注意塔吊垂直度、沉降的測量，應有應急處理方案。6.2注意塔吊要有良好接地，地極要在打樁時一起做好。在土方開挖前做電閘箱，布纜。6.3格構