談深厚軟土地基條件下塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計和施工

1、第 37卷第 8期山西建筑Vo.l 37 No. 8# 65#2 0 1 1 年 3 月SHANXI ARCH ITECTUREM ar. 2011文章編號: 1009-6825( 2011) 08-0065-03談深厚軟土地基條件下塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計和施工鄭 剛摘 要: 著重論述深厚軟土地基條件下塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計方法和施工要求, 結(jié)合工程實例, 對設(shè)計方案、塔吊工況下的參數(shù)及施工進(jìn)行分析, 為類似條件下塔吊基礎(chǔ)設(shè)計和施工提供技術(shù)指導(dǎo)。關(guān)鍵詞: 深厚軟土地基, 塔吊基礎(chǔ), 設(shè)計, 施工中圖分類號: TU 476. 90 引言近年來塔吊事故頻發(fā), 究其原因, 主要為塔吊基礎(chǔ)設(shè)計不合理和施工存在問題。塔

2、吊基礎(chǔ)的設(shè)計和施工必須從實際出發(fā), 充分考慮工程特點及所在區(qū)域特征。該文結(jié)合工程實例, 介紹本人在該工程深厚軟土地基條件下進(jìn)行塔吊基礎(chǔ)設(shè)計和施工的方法。1 工程概況該工程位于上海外高橋保稅物流園區(qū), 由兩層丙類倉庫 ( 現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、輕鋼屋面 )、單層戊類倉庫 (輕鋼結(jié)構(gòu) )組成 , 總建筑面積 29 400 m2, 考慮到丙類倉庫占地面積大 (長 寬 = 100 m 96 m ), 上部結(jié)構(gòu)特點及該塔吊主要為吊運材料 (其中單件鋼構(gòu)件重小于 2 t) 等, 選兩臺 JT5613型自升塔式起重機可滿足施工需要。2 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計2. 1 設(shè)計方案的確定塔吊基礎(chǔ)設(shè)計前, 應(yīng)研究建筑、結(jié)構(gòu)

3、圖紙, 綜合考慮工程實際 , 按施工組織設(shè)計進(jìn)行選型、優(yōu)化布置, 既能滿足施工要求, 又要經(jīng)濟。塔吊基礎(chǔ)可分為天然地基上的擴展基礎(chǔ)、軟土換填后的擴展基礎(chǔ)及樁承臺基礎(chǔ)。據(jù)本工程地質(zhì)報告知屬深厚軟土地基(見表 1): 選天然地基上的擴展基礎(chǔ), 承載力不滿足; 選軟土換填后的擴展基礎(chǔ), 換填深度達(dá) 15. 9 m, 造價高; 而選樁承臺基礎(chǔ), 可解決上述問題。地表下土層為粘性土、粉土、淤泥層等, 淤泥層較厚, 而第層為粉土或砂土, 土質(zhì)較好, 土層較厚 ( 7. 7 m ), 端阻力、側(cè)阻力較大, 結(jié)合本工程基礎(chǔ)的持力層承載力、標(biāo)高等, 選該土層為持力層, 基礎(chǔ)樁擬采用 PHC- 400-85 型管

4、樁, 樁長 28 m, 樁端置于第層土上。表 1 各土層厚度及阻力標(biāo)準(zhǔn)值土層名稱土厚 /m側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 /kPa端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 / kPa抗拔系數(shù) 粘性土3.81500.7 淤泥2.31500.7 粉土或砂土3.51500.7淤泥6.33000.7 粘性土4.9406000.7粉土或砂土7.7603 0000.7 粉土或砂土2.5501 2000.72. 2 塔吊資料塔吊 JL 5613最大幅度 56 m, 最小幅度 2 m, 最大起重量 6 ,t 本工程起重高度 28 m, 工作起升速度 80 m /m in, 全起自重 53. 97 ,t 額定起重力矩 950 kN # m, 截面尺寸 1.

5、 51 m 1. 51 m, 所處城市: 上海 , 基本風(fēng)壓 W o = 0. 55 kN /m2, 風(fēng)荷載高度變化系數(shù) Lz = 1. 226?；A(chǔ)荷載: 垂直壓力 P1: 工作狀況 540 kN, 非工作狀況 480 kN; 水文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A平壓力 P2: 工作狀況 50 kN, 非工作狀況 80 kN; 彎矩 M: 工作狀況1 720 kN # m, 非工作狀況 1 930 kN # m; 扭矩 M k : 工作狀況260 kN# m, 非工作狀況 0 kN# m。2. 3 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計計算塔吊基礎(chǔ)設(shè)計是一項專業(yè)工作, 其設(shè)計荷載取值應(yīng)考慮塔吊自重、吊重、風(fēng)荷載等因素, 且與其型號、構(gòu)

6、造有關(guān), 取不同工況下的最不利組合作為設(shè)計荷載。認(rèn)真研究塔吊使用說明書, 基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)滿足塔吊工況下的抗傾覆、豎向荷載、水平力、扭矩的要求。如果說明書中僅有重力式塔吊基礎(chǔ)圖紙時, 應(yīng)據(jù)該圖紙及地基承載力要求, 按同類工況塔吊的技術(shù)參數(shù)作相應(yīng)換算, 然后進(jìn)行設(shè)計。據(jù)塔吊 JL5613使用說明書及現(xiàn)場實際, 確定混凝土承臺平面尺寸: 5. 5 m 5. 5 m, 承臺高 1. 4 m, 承臺混凝土采用 C30, 鋼筋采用 HRB335, 保護(hù)層: 底層為 70 mm, 其余均為 40 mm (見圖 1)。2. 3. 1 單樁樁頂豎向力設(shè)計值計算對單樁受力而言, 一般塔吊在非工作狀態(tài)下最大自由高度時

7、, 作用在承臺頂面的彎矩最大 (為受力最不利狀態(tài) ) , 注意對同一型號的塔吊, 若生產(chǎn)廠家不同, 其荷載參數(shù)也可能不同, 所以塔吊荷載應(yīng)以生產(chǎn)廠家提供的為準(zhǔn)。單樁樁頂豎向力按塔臂與承臺邊成 45b夾角時, 傾覆力矩 M 產(chǎn)生的壓力或拔力由一樁承擔(dān)計算:N i = (F + G ) /n ? M x Yi / E Yi 2 ? M y X i / E X i 2 。最大壓力: N i =( 480+1059)/4+( 1 930+80 1.4) 2.55 /( 2.552+ 1.272 2)= 919. 9 kN。最大拔力: N i =( 480+1059)/4-( 1 930+80 1.4)

8、 2.55 /( 2.552+ 1.272 2)= - 150.41 kN。收稿日期: 2010-12-07作者簡介: 鄭剛( 1978- ) , 男, 上海易城財富商用地產(chǎn)咨詢顧問有限公司, 上海 200002# 66#第 37卷第 8期2 0 1 1 年 3 月山 西 建 筑2. 3. 2樁長驗算設(shè)樁長 28 m, 據(jù) JG J 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第 5. 3. 5條及地質(zhì)報告 (見表 2), 取 qpk = 3 000 kP a, qs1k = 15 kPa, qs2k = 15 kP a,6 m 以下 qs3k = 15 kPa或 6 m 以上 qs3k = 50 kPa,

9、 qs4k = 30 kP a, qs5k = 25 kP a, qs6k = 35 kPa。= Q SK + QPKE qsik li + qpk Ap 得單樁豎向極限承載由QUK=U力標(biāo)準(zhǔn)值 N = 1 722 kN 919. 9 kN ( 滿足 )。表 2樁基承載力設(shè)計參數(shù)表層底平均標(biāo)預(yù)制樁鉆孔灌注樁平均比一般準(zhǔn)貫入樁周極限樁端極限樁周極限樁端極限土層名稱貫入阻埋深擊數(shù)摩阻力標(biāo)端阻力標(biāo)摩阻力標(biāo)端阻力標(biāo)力 /M PamN /擊準(zhǔn)值 /kPa準(zhǔn)值 /kPa準(zhǔn)值 / kPa準(zhǔn)值 / kPa 1粉質(zhì)3.20.811515粘土 3-1夾淤5.50.825.91515泥粘土 3-2砂10.04.95

10、11. 66 m 以下 156 m 以下 15質(zhì)粘土6 m 以上 506 m 以上 50 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與砂16.01.535.33025質(zhì)粘土互層淤泥20.00.642520質(zhì)粘土 1粘土28.00.643560030300 2-1砂質(zhì)32.05.1921.3603 000501 200粉土 2-2粉質(zhì)35.01.849. 7451 20035600粘土與砂質(zhì)粘土 砂質(zhì)粉土35.07.2922. 5804 500651 800 1-1粘土48.01.10451 00035500 1-2粘土60.01.39501 200406002. 3. 3 塔機抗傾覆驗算e = (M t + H h )

11、/ (F + G ) b /3。( 1 930+ 0.55 1.51 28 15.4 0. 8+80 1. 4) / ( 480+1 059) = 1.515.5 /3= 1. 83(滿足 ) 。注 : 上海 50 m 以下風(fēng)荷載平均值為 0. 55 kN /m2; 塔吊迎風(fēng)面面積 ( 1. 51 28) m2, 其有效面積系數(shù)取 0. 8; 重心到基礎(chǔ)地面有效距離取 15. 4 m。2. 3. 4 樁抗拔驗算roN Uk /Vs + Gp ; Uk =E Ks qsik ui li 。Uk = 1. 884 0. 7 ( 3. 5 15+ 4 50+ 5. 5 30) = 551 kN 15

12、0. 41 kN (滿足 )。2. 3. 5矩形承臺彎矩及截面主筋計算按塔臂與承臺邊平行時, 傾覆力矩M 產(chǎn)生的壓力或拔力由兩根樁承擔(dān)計算:M x 1 =E N i1y i; M y 1 = E N i 1x i; N i1 = N i - G /n。M x 1 = M y 1 = 438 3 1. 8= 2 366 kN# m;N = 480 /8+ ( 1 930+ 80 1. 4) / ( 1. 8 3) = 438 kN。據(jù) KM = 0. 9h0 fy A s, 得 A s = KM /( 0. 9h0 fy ) ( fy = 300 N /mm2, K取 1. 4) 。A sx =

13、 1. 4 2 366 106 /( 0. 9 1 300 300) = 9 437 mm2。配筋 27 25( 13 255 mm2 9 437 mm2 ), 即承臺配置 25 200 (雙層雙向 )。2. 3. 6承臺受沖切承載力驗算承臺邊沖切, roF 1 Box ( bc + aoy ) + Boy ( hc + aox ) ft ho。f= 1. 5 N /mm2, a= a= 0. 805 mm, K=a/ho= 0.805 /1. 3=toyoxox0.619,Box = 0. 72/ ( K+0.2) = 0. 879, 即 2 2 0.879 ( 1. 51+0. 805)

14、1 500 1. 3= 15 872 kN F = 4 480 /4+ ( 1 930+ 80 1.4) / ( 2 1. 8) 1. 4=3849 kN (滿足 )。角樁向上沖切, roN 12B1x ( C2 + a1y /2) + B1y (C1 + a1x/2) ft ho。B1x = B1y = 0. 805,Box = 0. 48 /( K+ 0. 2) =0.586,C1 = C2 =0.95+0. 24= 1. 19, 即 2 2 0. 586 ( 1. 19+ 0.805 /2) 1 500 1.3= 7 279 kN N m ax =919. 9 kN (滿足 )。2. 4

15、矩形承臺截面抗剪切計算斜截面受剪承載力滿足: Y0 V Bfc b0 h0 + 1. 25fy A sv h0/s。其中, Y0 = 1. 0; B=0. 05; fc = 15 N /mm2;fy = 300 N /mm2; 箍筋間距 s取 400 mm, 梅花放置; 經(jīng)計算, 承臺滿足抗剪要求, 只需配箍筋 12 400, 內(nèi)部抗裂構(gòu)造筋 8 300(水平 ) 。3 塔吊基礎(chǔ)施工3. 1 樁基施工應(yīng)注意的問題1)依據(jù)施工方案、施工圖紙, 先對塔吊基礎(chǔ)樁準(zhǔn)確定位, 沉樁時應(yīng)注意樁帽、樁身和送樁中心應(yīng)重合, 插入樁身的垂直度偏差不超過 0. 5% , 沉樁時速度一般不宜超過 2 m /m in

16、。2)電焊接樁: 當(dāng)下節(jié)樁離地面 0. 8 m 1. 5 m 時吊上節(jié)樁, 上下節(jié)樁須校正樁身垂直度, 中心對準(zhǔn)后方可焊接。焊接前, 法蘭盤表面清除干凈, 焊接時兩人對角同時對稱焊接 ( 減小變形和殘余應(yīng)力 )。采用 CO 2 保護(hù)焊, 焊縫要連續(xù)飽滿。3. 2 基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓安裝應(yīng)注意的問題1)塔吊基礎(chǔ)見圖 2, 由 16個 48的螺栓組成, 預(yù)埋螺栓定位須準(zhǔn)確, 螺栓中心位置偏差應(yīng)控制在 5 mm 以內(nèi), 定位后 4 個角、上部須固定牢固, 底部須穿兩根鋼筋連接成整體。2)因塔吊屬較高設(shè)備, 必須防雷接地, 要求從樁帽上預(yù)留兩根 - 40 mm 4 mm 扁鋼成對角布置 (保證螺栓與樁帽連接

17、 ), 待塔吊安裝后再與塔身連接。3. 3 鋼筋安裝嚴(yán)格按設(shè)計、規(guī)范要求施工, 尤其內(nèi)部防裂鋼筋安裝要到位(拉鉤、對拉桿等均能防止混凝土內(nèi)部受力破壞 ) ; 樁上部鋼筋用于抗拔的錨固, 必須焊接牢固; 樁芯內(nèi)鋼筋籠按圖集施工。3. 4 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)隱蔽工程經(jīng)驗收合格后澆混凝土, 在澆筑過程中必須采第 37卷第 8期山西建筑Vo.l 37 No. 8# 67#2 0 1 1 年 3 月SHANXI ARCH ITECTUREM ar. 2011文章編號: 1009-6825( 2011) 08-0067-03不良地基基礎(chǔ)的處理方式與選擇探討田春紅摘 要: 論述了不良地基基礎(chǔ)的處理方式,

18、并根據(jù)不良地基土的類型及特征, 結(jié)合工程實踐, 探討了不良地基基礎(chǔ)處理方法的選擇, 從而使地基承載效果達(dá)到最佳, 為建筑物提供安全保障。關(guān)鍵詞: 地基土, 地基處理, 種類, 因素中圖分類號: TU 472在建筑物施工過程中, 經(jīng)常會遇見不良的地基基礎(chǔ), 對不良地基基礎(chǔ)處理的好壞直接影響到整個工程的質(zhì)量和使用功能, 因此在建筑施工過程中必須重視對不良軟弱地基的加固和處理。本文著重討論了不良地基基礎(chǔ)的處理方式, 并根據(jù)不良地基土類型及特征, 結(jié)合工程實踐, 探討了不良地基基礎(chǔ)處理方法的選擇。1 不良地基基礎(chǔ)1. 1 不良地基土種類地基土與上部建筑有著密切的關(guān)系, 地基土的優(yōu)劣直接關(guān)系著地基處理方

19、式的選擇及地基施工。中國不良地基土的種類較多 , 主要有雜填土、軟粘土、沖填土、飽和松散砂土、濕陷性黃土、膨脹土以及山區(qū)地基土等。如黃土作為一種常見的工程地基土,在我國主要分布于甘肅、陜西、河南、河北、山西等地。黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下, 或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下, 因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土, 屬于特殊土。濕陷性黃土約占我國黃土分布面積的 60% , 主要分布于黃河中、下游地區(qū)。濕陷性與其他地區(qū)相比有其獨特的力學(xué)性質(zhì)。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時, 必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害, 選擇適宜的地基處理方法, 避免或消除地基的濕

20、陷或因少量濕陷所造成的危害。文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A1. 2 不良地基土影響建筑安全的原因不良地基土存在著影響建筑安全的問題: 1 )影響地基承載力。當(dāng)?shù)鼗试S承載力大于建筑物對地基的壓應(yīng)力時, 地基工作是安全的、正常的, 在建筑物荷載的作用下不會遭受破壞。然而,當(dāng)建筑物產(chǎn)生的壓應(yīng)力大于地基允許承載力, 抗剪強度不足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時, 地基就會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞 , 在地基四周的地面會出現(xiàn)隆起, 地基土體甚至?xí)鼗瑒用骈_始滑移, 會造成建筑物傾斜或倒塌。2) 易引起地基沉降。引起基礎(chǔ)沉降的原因很多, 主要是由于地震、設(shè)備、車輛的振動以及波浪作用和爆破等動力荷載, 引起地基土液化、失穩(wěn)

21、等危害情況, 當(dāng)?shù)鼗猎谏喜拷Y(jié)構(gòu)自重或外荷載作用下產(chǎn)生過大的變形時, 基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降, 如果沉降過大或產(chǎn)生不均勻沉降, 將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂破壞。 3)會導(dǎo)致土坡失穩(wěn)。土坡失穩(wěn)是指土坡在一定范圍內(nèi)整體沿某一滑動面向下和向外移動而喪失其原來的穩(wěn)定性, 即改變了原來的平衡狀態(tài)。因此當(dāng)建筑物的天然地基存在諸多問題, 無法滿足建筑的正常荷載及安全要求時, 就必須進(jìn)行地基處理。2 不良地基處理方式2. 1 不良地基處理應(yīng)考慮的因素開挖后土層的各項物理力學(xué)指標(biāo)能滿足建筑的荷載、變形等取措施避免預(yù)埋螺栓移動, 澆筑混凝土必須振搗密實, 嚴(yán)格按塔采用樁承臺基礎(chǔ); 3)嚴(yán)格按施工方案、塔吊廠家及現(xiàn)行規(guī)范要求吊使用說

22、明書控制基礎(chǔ)表面的平整度 ( 其直接影響塔吊垂直度 ),進(jìn)行施工, 確保工程安全。為保證中間不積水, 中間向周圍設(shè) 1. 5 /1 000的坡度, 混凝土澆筑參考文獻(xiàn):完畢后須加強養(yǎng)護(hù)。 1G B 50007-2002, 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 S.本塔吊基礎(chǔ)設(shè)計和施工為工程實例, 整個施工工期運行良好。 2G B 50202-2002, 地基與基礎(chǔ)工程施工驗收規(guī)范 S.4 結(jié)語 3G B 50204-2002, 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 S.1) 在進(jìn)行塔吊基礎(chǔ)設(shè)計時, 應(yīng)結(jié)合工程實際及土層地質(zhì)特 4G B 50204-2002, 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范 S.點、當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯冗x擇設(shè)計方案, 應(yīng)以正規(guī)塔吊廠家提供的塔 5JG J 94-2008, 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 S.吊資料為依據(jù), 認(rèn)真研究使用說明書, 基礎(chǔ)設(shè)計須滿足塔吊工況 6G B /T 13752-92, 塔式起重機設(shè)計規(guī)范 S.下的抗傾覆、豎向荷載、水平力、扭矩等要求; 2)一般而言, 在土層 7JG J 33-2001, 建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程 S.地質(zhì)條件較差, 特別是深厚軟