CN115198787B - 一种钢管柱式塔吊基础及其施工方法、盖挖逆作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管柱式塔吊基础及其施工方法、盖挖逆作施工方法。钢管柱式塔吊基础适用地基范围广，适于盖挖逆作施工，包括钢管柱，钢管柱置于土层钻孔内后灌注填充混凝土，土层上面施工有塔吊基座，钢管柱露于土层外的部分伸入塔吊基座连接为一体，塔吊基座上施工有塔吊，其中：钢管柱包括塔基桩和钢管，塔基桩内侧焊接有桩内钢筋笼，钢管内侧焊接有柱内钢筋笼；钢管与柱内钢筋笼的下部一起插入塔基桩内的桩内钢筋笼后，从钢管底部向下伸出的柱内钢筋笼通过内定位板与桩内钢筋笼焊接固定；钢管伸出塔基桩的顶部外壁上焊接有抗剪栓钉和外定位板；柱内钢筋笼从钢管顶部向上伸出外露。

Description

一种钢管柱式塔吊基础及其施工方法、盖挖逆作施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢管柱式塔吊基础、钢管柱式塔吊基础的施工方法，以及基于钢管柱式塔吊基础实现的盖挖逆作施工方法。

背景技术

盖挖逆作施工已被广泛用于各项工程，由于其现场施工顺序为反向，施工过程中需要逐层向下进行土方开挖及结构交叉施工，因此为了提高施工效率、保证施工质量与安全，性能先进、起重能力大的垂直运输用塔吊已成为施工首选。

目前，施工现场为塔吊设置的塔吊基础通常有两种形式：一种是混凝土平板式或十字梁式塔吊基础，其无需使用过多钢材，施工简单，易于实施，但其适用地基受限，在具有富水砂层、软土、较厚填土层、软弱地基等承载力不良地质特点的深基坑上进行塔吊基础布置十分困难，会严重拖延施工进度，延长施工工期。另一种是格构柱式塔吊基础，其是在完成基础桩施工后，利用异形格构柱将基础桩、塔吊基座连成一体，与上述第一种塔吊基础相比，其适用地基范围广，但整体强度及刚性不佳，无法保障施工安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管柱式塔吊基础及其施工方法、盖挖逆作施工方法，钢管柱式塔吊基础适用地基范围广，适于盖挖逆作施工，降低了施工成本，提升了施工效率，安全可靠，适于推广。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种钢管柱式塔吊基础，其特征在于：它包括钢管柱，钢管柱置于土层钻孔内后灌注填充混凝土，土层上面施工有塔吊基座，钢管柱露于土层外的部分伸入塔吊基座连接为一体，塔吊基座上施工有塔吊，其中：钢管柱包括塔基桩和钢管，塔基桩内侧焊接有桩内钢筋笼，钢管内侧焊接有柱内钢筋笼；钢管与柱内钢筋笼的下部一起插入塔基桩内的桩内钢筋笼后，从钢管底部向下伸出的柱内钢筋笼通过内定位板与桩内钢筋笼焊接固定；钢管伸出塔基桩的顶部外壁上焊接有抗剪栓钉和外定位板；柱内钢筋笼从钢管顶部向上伸出外露。

一种所述的钢管柱式塔吊基础的施工方法，其特征在于，它包括步骤：

1)在待施工的土层上打孔；

2)所述钢管柱吊至土层上打孔得到的钻孔中，其中：所述钢管柱顶部的所述抗剪栓钉露于土层外，所述钢管柱上的所述外定位板处于钻孔内；

3)向钻孔内灌注混凝土；

4)施工所述塔吊基座的钢筋结构，同时在钢筋结构上施工所述塔吊，其中：所述钢管柱露于土层外的部分处于所述塔吊基座的钢筋结构内；

5)支设模板，对所述塔吊基座的钢筋结构进行混凝土浇筑，形成所述塔吊基座；

6)钢管柱式塔吊基础施工完成。

一种基于所述的钢管柱式塔吊基础实现的盖挖逆作施工方法，其特征在于，它包括步骤：

1)凿掉所述土层上面的混凝土硬地面后，向下开挖土层至第一深度，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后施工第一层地下楼板；

2)继续向下开挖土层至第二深度，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后施工下一层地下楼板；

3)继续向下开挖土层至坑底，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后在贴近坑底的各所述钢管之间安装钢加固结构来提高稳定性；

4)在坑底施工结构基础底板；

5)盖挖逆作施工结束。

本发明的优点是：

1、本发明钢管柱式塔吊基础使塔吊布置和投入使用在土方开挖之前进行变成可能，适于盖挖逆作施工，不仅为土方开挖和地下结构施工的机械设备提供了垂直和水平运作的平台，且加大了塔吊的工作半径，最大限度地发挥了塔吊的工作效率，减少了塔吊数量的投入，大大降低了施工成本，提升了施工效率，施工安全可靠，适于推广。

2、本发明钢管柱式塔吊基础的钢管柱是一种劲性钢结构，其结构强度高，稳定性好，可为结构施工提供安全保障。

3、本发明钢管柱式塔吊基础适用地基范围变广，特别适于在具有富水砂层、软土、较厚填土层、软弱地基等承载力不良地质特点的深基坑上进行布置，易实施，实施质量可控、可靠，加快了施工进度，缩短了施工工期。

附图说明

图1是本发明钢管柱式塔吊基础的构成示意图。

图2是钢管柱的结构示意图。

图3是图2中A部分的放大示意图。

图4是图2中B部分的放大示意图。

图5是俯视看图1中的塔吊基座的示意图(局部剖视)。

图6是本发明盖挖逆作施工方法实施前土方示意图。

图7是第一次向下开挖土方、施工钢支撑结构和第一层地下楼板示意图。

图8是第二次向下开挖土方、施工钢支撑结构和下一层地下楼板示意图。

图9是第三次向下开挖土方至坑底、施工钢支撑结构和钢加固结构示意图。

图10是施工结构基础底板，完成盖挖逆作施工示意图。

图11是图8中钢支撑结构的放大示意图。

图12是图11的俯视示意图。

图13是图9中C部分的放大示意图。

图14是图13的俯视示意图。

具体实施方式

如图1至图5，本发明钢管柱式塔吊基础包括钢管柱10，钢管柱10置于土层20钻孔21内后灌注填充满混凝土90，土层20上面施工有塔吊基座40，钢管柱10露于土层20外的部分伸入塔吊基座40连接为一体，塔吊基座40上施工有塔吊50，其中：钢管柱10包括圆管状塔基桩11和钢管13，塔基桩11内侧焊接有桩内钢筋笼12，钢管13内侧焊接有柱内钢筋笼14；钢管13与柱内钢筋笼14的下部一起插入塔基桩11内的桩内钢筋笼12后，从钢管13底部向下伸出的柱内钢筋笼14通过内定位板15与桩内钢筋笼12焊接固定；钢管13伸出塔基桩11的顶部外壁上焊接有抗剪栓钉17和外定位板16；柱内钢筋笼14从钢管13顶部向上伸出外露。

如图2、图3和图4，桩内钢筋笼12包括沿塔基桩11轴向设置的多个桩主筋121和连接各桩主筋121的桩箍筋122，桩内钢筋笼12在塔基桩11内设置、不外露。柱内钢筋笼14包括沿钢管13轴向设置的多个柱主筋141和连接各柱主筋141的柱箍筋142，其中：柱主筋141的顶端从钢管13顶部向上倾斜(如图2所示标号1411，呈倒八字状，)伸出；柱主筋141的底端从钢管13底部向下倾斜(如图2所示标号1412，呈八字状)伸出后贴近桩主筋121竖直向下延伸，伸出钢管13底部竖直向下延伸的柱主筋141与桩主筋121之间通过多个内定位板15焊接固定。

进一步来说，柱主筋141与桩主筋121之间设置上下两道内定位板15，其中：在同一高度位置上沿圆周方向均布至少四个内定位板15。同样，钢管13的顶部外壁上设置上下两道外定位板16，其中：在同一高度位置上沿圆周方向均布至少四个外定位板16。

在实际实施时，钢管13伸入塔基桩11的深度应大于等于5米。

在实际应用时，内定位板15、外定位板16均采用扁铁制作，它们的焊缝长度应至少为75mm。

在本发明中，为保证钢管柱10的垂直度，一方面，在钢管13插入塔基桩11内后，将从钢管13底部伸出的柱主筋141与塔基桩11内的桩主筋121之间进行上下两道内定位板15的焊接，另一方面，钢管13的顶部位置焊接有利于在土层20钻孔21内保持直立的上下两道外定位板16。

另外，处于塔基桩11内的桩内钢筋笼12顶部位置的桩箍筋122应进行加密设置，同样，柱内钢筋笼14处于钢管13内顶部位置的柱箍筋142也应进行加密设置，以增加结构强度和刚性。

如图1，土层20上面还施工一层混凝土硬地面30(如100mm厚)，混凝土硬地面30上面施工塔吊基座40。

在实际施工中，塔吊50经由塔吊基座40通过规则矩阵排列的四个钢管柱10进行支撑。具体来说，一个塔吊基座40对应施工四个钢管柱10，四个钢管柱10形成口字状，钢管柱10的整体垂直度偏差应不大于1/300柱长，钢管柱10内的混凝土一次灌注完成，顶部浮浆应进行及时清理。

本发明钢管柱式塔吊基础特别适于在具有富水砂层、软土、较厚填土层或软弱地基等承载力不良地质特点的深基坑上进行布置。

本发明还提出了一种钢管柱式塔吊基础的施工方法，包括如下步骤：

1)在待施工的土层20上打孔；

2)钢管柱10吊至土层20上打孔得到的钻孔21中，其中：钢管柱10顶部的抗剪栓钉17露于土层20外，钢管柱10上的外定位板16处于钻孔21内；

3)向钻孔21内灌注满混凝土90，灌注后应对外溢出钻孔21的混凝土进行清理；

4)施工塔吊基座40的钢筋结构，同时在钢筋结构上施工塔吊50(塔吊50的结构及施工过程为熟知技术)，其中：钢管柱10露于土层20外的部分(即钢管柱10上设有抗剪栓钉17的顶部)处于塔吊基座40的钢筋结构内；

5)支设模板(图中未示出)，对塔吊基座40的钢筋结构进行混凝土浇筑，形成塔吊基座40；

6)钢管柱式塔吊基础施工完成。

在实际实施时，在土层20打孔之前，在土层20上面施工一层混凝土硬地面30(如100mm厚)，以便于桩位垂直度和标高的有效控制，以及确保塔吊基座40的施工质量。

在本发明中，抗剪栓钉17的设计目的在于增强钢管柱10与塔吊基座40之间的连接强度。

在实际实施时，施工塔吊基座40的钢筋结构包括步骤：在混凝土硬地面30上通过钢筋绑扎出十字梁41，十字梁41的周围根据塔吊基座40的尺寸绑扎好配筋42，其中：钢管柱10上设有抗剪栓钉17的顶部伸入十字梁41，塔吊50的下部钢结构处于十字梁41的中心位置，如图5所示。

基于上述本发明钢管柱式塔吊基础，本发明还提出了一种盖挖逆作施工方法。下面以图6所示本发明钢管柱式塔吊基础为例进行说明。

本发明盖挖逆作施工方法包括如下步骤：

1)凿掉土层20上面的混凝土硬地面30后，向下开挖土层20至第一深度，在开挖露出的各钢管柱10的钢管13之间安装至少一组钢支撑结构60(图7示出了安装一组钢支撑结构60的情形)，然后施工第一层地下楼板(如B1层楼板)71，如图7所示；

2)继续向下开挖土层20至第二深度，在开挖露出的各钢管柱10的钢管13之间安装至少一组钢支撑结构60(图8示出了安装两组钢支撑结构60的情形)，然后施工下一层地下楼板(如B2层楼板)72，如图8所示；

3)继续向下开挖土层20至坑底22(或说第三深度，坑底22略低于塔基桩11顶部)，在开挖露出的各钢管柱10的钢管13之间安装至少一组钢支撑结构60(图9示出了安装两组钢支撑结构60的情形)，然后在贴近坑底22的各钢管13之间安装钢加固结构81(如采用钢板连接各钢管13)来提高稳定性，如图9所示；

4)在坑底22施工结构基础底板80，如图10所示；

5)盖挖逆作施工结束。

如图11、图12所示，每组钢支撑结构60包括水平杆61、纵斜杆64和水平交叉杆66，其中：相邻两个钢管13之间上下设置两对水平杆61，每对水平杆61通过角连接板63与钢管13焊接连接，每对水平杆61的两个水平杆61之间通过中间连接板62焊接；上下两对水平杆61之间设置四个纵斜杆64，各纵斜杆64一端与相应角连接板63焊接而另一端共同与一纵向中心连接板65焊接；处于角对角位置的两个钢管13之间上下设置两组水平交叉杆66，每组水平交叉杆66包括四个水平交叉杆66，各水平交叉杆66一端通过一角连接板63与钢管13焊接连接而另一端共同与一横向中心连接板67焊接，通常，两组水平交叉杆66分别与上下设置的水平杆61处于同一高度，如图11。

在实际实施中，中间连接板62、角连接板63、纵向中心连接板65、横向中心连接板67与水平杆61等各杆之间采用全熔透T形对接焊缝，焊缝应为单面破口焊缝，且应满焊，焊缝高度为8mm为宜。

在本发明中，中间连接板62、角连接板63、纵向中心连接板65、横向中心连接板67的设计目的在于，避免因水平杆61等各杆制作偏差增加安装难度，使得钢支撑结构60易于安装，且安装精度得到很大提升，施工效率高，安装质量有保障。

在实际施工钢支撑结构60时，通常配合手拉葫芦来完成安装。

另外，地下楼板71、72与钢管13之间宜留有间隙70，间隙70通常设计为100mm宽，钢管13处于间隙70的四周可用木楔备牢，且地下楼板71、72与钢管13之间通过工字钢701互相连接，以使钢管柱10与各层地下楼板之间实现有效附着。

图13和图14示出了地下楼板72与一钢管13之间的连接结构。参考图13和图14，在实际施工地下楼板72时，先在钢管13外焊接好工字钢701，然后绑扎上铁钢筋73和下铁钢筋74，工字钢701一端与钢管13焊接而另一端伸入上铁钢筋73与下铁钢筋74之间的空隙，然后支设模板(图中未示出)并浇筑混凝土，于是地下楼板72形成，同时钢管柱10经由工字钢701实现与地下楼板72的连接。

地下楼板71与钢管13之间的连接结构和地下楼板72与钢管13之间的连接结构相同，请参考图13和图14来理解。

在实际实施时，结构基础底板80通过绑扎钢筋、支设模板及浇筑混凝土而形成，其属于本领域的熟知技术。

在实际实施时还应注意：土方开挖时塔吊50应停止作业，应让塔吊50处于平衡状态，塔吊司机离开塔吊50。在钢管13附近挖土时，应同时在钢管13四周分步开挖，四周开沟减压后在正式开挖，不可单面一次大深度开挖，避免高低差给塔身造成过大的侧压力。靠近钢管13时，应采用小型挖机或人工清土的方式进行开挖，严禁在开挖土方时机械设备碰撞钢管13。塔基桩11周围土方随基坑土方一同开挖。在塔身5m范围内保持开挖面水平，以防止土方挤压塔身。每次向下开挖土层20结束后应对塔吊50的垂直度进行校验，塔吊50独立状态下的垂直度偏差应小于4‰。土方开挖到坑底22后，应立即对各钢管13底部进行联合加固，严禁待结构基础底板80施工时再加固。根据土方开挖进度(分层开挖)来合理设计单次开挖深度，宜分三次进行开挖。

本发明的优点是：

1、本发明钢管柱式塔吊基础使塔吊布置和投入使用在土方开挖之前进行变成可能，适于盖挖逆作施工，不仅为土方开挖和地下结构施工的机械设备提供了垂直和水平运作的平台，且加大了塔吊的工作半径，最大限度地发挥了塔吊的工作效率，减少了塔吊数量的投入，大大降低了施工成本，提升了施工效率，施工安全可靠，适于推广。

2、本发明钢管柱式塔吊基础的钢管柱是一种劲性钢结构，其结构强度高，稳定性好，可为结构施工提供安全保障。

3、本发明钢管柱式塔吊基础适用地基范围变广，特别适于在具有富水砂层、软土、较厚填土层、软弱地基等承载力不良地质特点的深基坑上进行布置，易实施，实施质量可控、可靠，加快了施工进度，缩短了施工工期。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢管柱式塔吊基础，其特征在于：它包括钢管柱，钢管柱置于土层钻孔内后灌注填充混凝土，土层上面施工有塔吊基座，钢管柱露于土层外的部分伸入塔吊基座连接为一体，塔吊基座上施工有塔吊，其中：钢管柱包括塔基桩和钢管，塔基桩内侧焊接有桩内钢筋笼，钢管内侧焊接有柱内钢筋笼；钢管与柱内钢筋笼的下部一起插入塔基桩内的桩内钢筋笼后，从钢管底部向下伸出的柱内钢筋笼通过内定位板与桩内钢筋笼焊接固定；钢管伸出塔基桩的顶部外壁上焊接有抗剪栓钉和外定位板，抗剪栓钉露于土层外，外定位板处于钻孔内；柱内钢筋笼从钢管顶部向上伸出外露；桩内钢筋笼包括沿塔基桩轴向设置的多个桩主筋和连接各桩主筋的桩箍筋，桩内钢筋笼在塔基桩内设置、不外露；柱内钢筋笼包括沿钢管轴向设置的多个柱主筋和连接各柱主筋的柱箍筋；柱主筋的顶端从钢管顶部向上倾斜伸出；柱主筋的底端从钢管底部向下倾斜伸出后贴近桩主筋竖直向下延伸，伸出钢管底部竖直向下延伸的柱主筋与桩主筋之间通过多个内定位板焊接固定；柱主筋与桩主筋之间设置上下两道内定位板；钢管的顶部外壁上设置上下两道外定位板。

2.如权利要求1所述的钢管柱式塔吊基础，其特征在于：

在同一高度位置上均布至少四个所述内定位板；

在同一高度位置上均布至少四个所述外定位板；

所述钢管伸入所述塔基桩的深度大于等于5米。

3.如权利要求1所述的钢管柱式塔吊基础，其特征在于：

所述土层上面施工一层混凝土硬地面，混凝土硬地面上面施工所述塔吊基座；

所述塔吊经由所述塔吊基座通过四个所述钢管柱进行支撑。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的钢管柱式塔吊基础的施工方法，其特征在于，它包括步骤：

1)在待施工的土层上打孔；

2)所述钢管柱吊至土层上打孔得到的钻孔中，其中：所述钢管柱顶部的所述抗剪栓钉露于土层外，所述钢管柱上的所述外定位板处于钻孔内；

3)向钻孔内灌注混凝土；

4)施工所述塔吊基座的钢筋结构，同时在钢筋结构上施工所述塔吊，其中：所述钢管柱露于土层外的部分处于所述塔吊基座的钢筋结构内；

5)支设模板，对所述塔吊基座的钢筋结构进行混凝土浇筑，形成所述塔吊基座；

6)钢管柱式塔吊基础施工完成。

5.如权利要求4所述的钢管柱式塔吊基础的施工方法，其特征在于：

在所述土层打孔之前，在所述土层上面施工一层混凝土硬地面。

6.如权利要求5所述的钢管柱式塔吊基础的施工方法，其特征在于：

施工所述塔吊基座的钢筋结构包括步骤：

在所述混凝土硬地面上通过钢筋绑扎出十字梁，十字梁的周围绑扎好配筋，其中：所述钢管柱上设有所述抗剪栓钉的顶部伸入十字梁，所述塔吊的下部钢结构处于十字梁的中心位置。

7.一种基于权利要求1至3中任一项所述的钢管柱式塔吊基础实现的盖挖逆作施工方法，其特征在于，它包括步骤：

1)凿掉所述土层上面的混凝土硬地面后，向下开挖土层至第一深度，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后施工第一层地下楼板；

2)继续向下开挖土层至第二深度，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后施工下一层地下楼板；

3)继续向下开挖土层至坑底，在开挖露出的各所述钢管柱的所述钢管之间安装至少一组钢支撑结构，然后在贴近坑底的各所述钢管之间安装钢加固结构来提高稳定性；

4)在坑底施工结构基础底板；

5)盖挖逆作施工结束。

8.如权利要求7所述的盖挖逆作施工方法，其特征在于：

每组所述钢支撑结构包括水平杆、纵斜杆和水平交叉杆，其中：相邻两个所述钢管之间上下设置两对水平杆，每对水平杆通过角连接板与所述钢管焊接连接，每对水平杆的两个水平杆之间通过中间连接板焊接；上下两对水平杆之间设置四个纵斜杆，各纵斜杆一端与相应角连接板焊接而另一端共同与一纵向中心连接板焊接；处于角对角位置的两个所述钢管之间上下设置两组水平交叉杆，每组水平交叉杆包括四个水平交叉杆，各水平交叉杆一端通过一角连接板与所述钢管焊接连接而另一端共同与一横向中心连接板焊接。

9.如权利要求7所述的盖挖逆作施工方法，其特征在于：

所述地下楼板与所述钢管之间留有间隙，且所述地下楼板与所述钢管之间通过工字钢连接。