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，鋼平臺結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)具有適用性強(qiáng)、荷載明確、計算簡單、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；鋼管樁基礎(chǔ)塔吊使用說明書中提供的基礎(chǔ)設(shè)計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號墩和18號墩處安裝塔吊進(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基礎(chǔ)。2塔吊選型塔吊鋼平臺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是計算平臺樁基所承受荷載的先決條件。塔吊型號選定經(jīng)查閱塔吊資料對比，長沙中聯(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)頂面與橋墩承臺頂面處于同一標(biāo)高。根據(jù)圖紙標(biāo)高推算，承臺頂?shù)较淞喉敻叨?，吊鉤基本長度，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)計塔吊固定節(jié)通過高強(qiáng)螺栓與鋼平臺連接，鋼平臺與鋼管樁焊接，塔吊鋼平臺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。鋼平臺結(jié)構(gòu)尺寸塔吊基礎(chǔ)采用鋼平臺加鋼管樁基礎(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)支腿尺寸鋼平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計采用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18m，樁中心間距1182mm，各鋼管樁頂設(shè)置800mm×800mm×20mm鋼墊板，鋼平臺采用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)計規(guī)范》要求確定。具體結(jié)構(gòu)見圖圖鋼平臺結(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359402)鋼平臺重量400型H型鋼每米重量為172kg/m按使用12米計算，12×172=KN3)鋼管樁的自重樁長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)計值由下式確定：其中Nk--單樁樁頂豎向力設(shè)計值；Fk--鋼管樁的總豎向力設(shè)計值；Gk--鋼平臺和鋼管樁的自重；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。主要利用土層對樁的側(cè)阻力承受荷載。樁長采用18m，淤泥中樁長13m，細(xì)圓礫土中樁長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)計算承載力滿足要求?？拱涡阅茯?yàn)算按下列公式同時驗(yàn)算群樁基礎(chǔ)呈整體破壞和呈非整體破壞時基樁的抗拔承載力：式中：Nk——按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的基樁拔力；Tgk——群樁呈整體破壞時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，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：式中：ui——樁身周長，對于等直徑樁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，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：式中ｕl——樁群外圍周長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鋼樁保險系數(shù)k=長細(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)施工承臺底標(biāo)高為，承臺高度，計算出承臺頂面標(biāo)高為，鋼平臺頂面與17號墩承臺頂面處于同一標(biāo)高，鋼平臺高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、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)對接時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開，焊接質(zhì)量等級不低于二級。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，最大打樁長度18m。鋼管樁在加工場內(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)觀測基坑穩(wěn)定后進(jìn)行安裝H型鋼系梁。鋼系梁下料長度，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施工鋼平臺由4塊800mm×800mm鋼墊板、32塊100mm×100mm三角形加強(qiáng)板、2根下料長1982mmH型鋼，2根下料長度長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)鋼平臺安裝完成后用原土對基坑進(jìn)行回填。圖鋼平臺焊接安裝圖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)放在鋼平臺上將螺栓孔對齊，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)與鋼平臺拼裝6經(jīng)濟(jì)性分析鋼平臺鋼管樁基礎(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提供鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)計，但都對地基的承載力作出了明確要求，地基承力不滿足要求時，無法直接套用說明書提供的基礎(chǔ)設(shè)計，需要要對地基進(jìn)行特殊處理。鋼管樁鋼平臺結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地質(zhì)適用性強(qiáng)，不需要對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、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)度時間，整個過程一般都要10天以上，如果采用鉆孔灌注樁則時間更長。沉一根鋼管樁時間不到30分鐘，整個鋼管樁鋼平臺結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)只需