鋼格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ)在基坑中的應(yīng)用

摘要：本文結(jié)合蘇州新區(qū)港龍城市商業(yè)廣場項目實例，采用將鉆孔灌注樁插入鋼格構(gòu)柱，焊接鋼平臺作為塔式起重機的基礎(chǔ)與塔吊廠家標準件焊接的設(shè)計，在施工中可降低施工成本，加快施工進度，從而確保施工工期。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；鋼格構(gòu)柱；焊接鋼平臺；塔吊廠家標準件；止水片

1工程概況

蘇州新區(qū)港龍城市商業(yè)廣場工程總建筑面積150748m2，地下二層，建筑面積51957m2（地下），A、C樓地上18層，層高4.48m，檐高95m，建筑面積57763m2，其余為四層裙房，共使用塔式起重機7臺，有6臺使用鉆孔灌注樁插入鋼格構(gòu)柱、焊接鋼平臺作為塔吊的基礎(chǔ)與塔吊廠家標準件焊接的設(shè)計。由于地下室面積較大，基坑較深，需要在基坑土方大面積開挖前將塔吊安裝就位，提高塔吊利用率，加快施工進度，從而確保施工工期。

2塔吊基礎(chǔ)的選型

塔吊基礎(chǔ)采用組合式基礎(chǔ)（四樁-鋼格構(gòu)柱鋼平臺形式），鉆孔灌注樁插入鋼格構(gòu)柱、焊接鋼平臺的基礎(chǔ)。樁型為?800mm鉆孔灌注樁，樁中心距1600*1600，共4根；樁基鋼筋籠12?22，箍筋?8@200，加密區(qū)?8@100（樁與格構(gòu)柱搭接范圍內(nèi)），樁身砼等級為C30，有效樁長為28.00m；每臺塔吊基礎(chǔ)為4根樁，每根樁插入一個450×450格構(gòu)式鋼立柱，總長12.5m，鋼立柱插入鉆孔灌注樁長度為3.50m；格構(gòu)柱主肢采用4L160×16×16，綴條采用間距600mm、12mm厚鋼板430×300×12（見圖1）。

格構(gòu)柱上端設(shè)置60mm厚的鋼板平臺（見圖2）。塔吊基礎(chǔ)腳（塔吊廠家標準件）與鋼板平臺由廠家焊接。

3塔吊樁基及鋼格構(gòu)柱的計算

塔吊的樁基礎(chǔ)，必須首先驗算出樁豎向承載力的設(shè)計值，再驗算塔式起重機在各種狀態(tài)下對樁基輸出的荷載是否滿足承載能力設(shè)計值要求。由于采用了鋼立柱，另外還要對鋼柱進行驗算。

在對塔式起重機樁基的過程中，必須嚴格根據(jù)巖土工程勘察報告所測定的相關(guān)內(nèi)容，在進行 鉆孔灌注樁進行驗算的過程中，抗傾覆計算以及樁承載能力的計算，都必須與設(shè)計要求相符合，這里就不再對具體的計算過程進行贅述。

3.1格構(gòu)柱截面的力學特性

主肢主要采用14號角鋼 ；格構(gòu)柱的橫截面，其尺寸主要為 ；另所采用的綴板為 。通過分析，可以得出主肢的橫截面，其力學參數(shù)主要為 。

格構(gòu)柱的x-x軸截面總慣性矩：

格構(gòu)柱的y-y軸截面總慣性矩：

結(jié)合上述公式，我們可以得出如下計算結(jié)果：

3.2矩形承臺彎矩的計算

根據(jù)圖2來看，在x軸的方向，其呈現(xiàn)為隨機變化的特征，為此在對其進行設(shè)計的過程中，應(yīng)當根據(jù)傾覆力矩M最不理想的方向來對其進行驗算。

3.3塔吊基礎(chǔ)承臺頂面的豎向力與彎矩計算

①塔吊自重（包括壓重） ；②塔吊最大起重荷載 。塔吊的傾覆力矩 ；樁基承臺頂面的豎向力則為 。

3.4矩形承臺截面抗剪切計算[1]

根據(jù)上述計算方案，我們即可獲得X方向與Y方向的矩形承臺最大剪切力，并對其對稱性進行全面考慮，同時將其記為 ，此時，我們就需要對承臺所配置的箍筋情況進行考慮，并根據(jù)下列公式對斜截面受剪承載力進行計算：

上述公式中， 主要用于對截面剪跨比的計算，結(jié)果為 ；b則主要用于對承臺橫截面的寬度進行計算，結(jié)果為 ； 主要用于表示混凝土軸心抗拉強度的設(shè)計值，結(jié)果顯示為 ； 主要表示鋼筋受拉強度，結(jié)果為 ； 則用于表示承臺截面高度，結(jié)果為 ； 則主要表示箍筋的間隔距離，結(jié)果顯示為 。

根據(jù)上述結(jié)果來看，在選擇鋼板時，其厚度達到60mm后即可達到較大的強度，并可經(jīng)由樁承臺對其抗剪要求進行計算，最后完成配箍筋的構(gòu)造。

3.5 樁身承載力驗算

按照JGJ94-2008《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》[1]中相關(guān)要求，對樁身承載力進行計算，通過該結(jié)果的計算，能夠獲得樁的軸向壓力設(shè)計值，確定最大值為 ，具體的決定樁頂軸壓設(shè)計值計算公式如下：

上述公式中， 主要用于對基樁成樁工藝系數(shù)的表示，取值為 ； 主要用于對混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值進行標示，結(jié)果顯示為 ； 主要標識樁身截面面積，結(jié)果顯示為 。

在經(jīng)過上述公式計算后，即可獲得一個較為滿意的樁頂軸壓力設(shè)計值，受壓鋼筋只需要對配筋進行構(gòu)造，并完成對樁身受拉的計算。通過計算受拉承載力結(jié)果顯示，最大拉力為 ；經(jīng)由計算結(jié)果顯示，最終可獲得受拉鋼筋的截面面積為 。

所有的鋼筋均采取構(gòu)造配筋，根據(jù)配筋的面積必須控制在 以上；而鉆孔灌注樁的主筋則必須運用 ，且應(yīng)當用到6-12根，配筋率則必須保持在0.2%以上。

3.6樁豎向承載力驗算及樁長計算

3.6.1格構(gòu)柱的長細比計算

根據(jù)下列公式對格構(gòu)柱主肢長細進行計算：

根據(jù)上述公式來看，H主要用于表示對格構(gòu)柱的總高度，其結(jié)果為 ； 則用于對主肢的截面面積進行表示，取值結(jié)果為 ；I則主要用于對格構(gòu)柱截面慣性矩的表示，結(jié)果顯示為 ， 。

根據(jù)上述公式計算結(jié)果得出： 。

另對最小剛度軸1-1的長細比進行計算：

根據(jù)上述公式結(jié)果顯示，h主要用于對綴板長度進行表示，結(jié)果顯示 ；b則主要用于綴板厚度的表示，結(jié)果為 ；a1則主要用于對格構(gòu)架截面長度的表示，結(jié)果為 。

在通過上述公式計算，結(jié)果顯示為：

換算長細比的計算公式如下：

根據(jù)計算結(jié)果顯示，

3.6.2樁頂豎向力

式中：n為單樁個數(shù)，n=4；F為作用于樁基承臺頂面的豎向力設(shè)計值；G為樁基承臺自重， ； 主要用于對承臺底面的彎矩設(shè)計值進行表示，其中 ； 則主要用于對單樁樁頂豎向力設(shè)計值進行表示； 則主要用于表示X與Y方向在單樁相對承臺中心軸中的距離（m）。通過公式計算結(jié)果顯示，單樁樁頂豎向力設(shè)計值結(jié)果顯示為 ，并未出現(xiàn)上拔力。

3.7格構(gòu)柱的整體穩(wěn)定性計算

格構(gòu)柱在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性計算公式：

其中A主要用于對格構(gòu)柱橫截面的毛截面面積的表示，取值為 ；N則主要表示軸心壓力，取值為 ； 則主要用于對軸心受壓構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定系數(shù)的表示。

按照換算長細比 ， ，通過《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定可以了解到， ， 。通過對X、Y方向進行計算，其強度值結(jié)果顯示為 ，該結(jié)果與設(shè)計強度結(jié)果 明顯更大，故與相關(guān)要求相符合。

4塔吊基礎(chǔ)的施工

4.1施工準備

在進行施工之前，首先需要對鋼格構(gòu)柱進行準備，并且保證其穩(wěn)定性以及強度均能夠腳趾塔身標準節(jié)更大。同時應(yīng)當對灌注樁的鋼筋籠制作等準備工作。鋼筋以及鋼格構(gòu)柱在進場的過程中，首先需要對焊接以及原材料等進行驗收，并完成相關(guān)資料的制作。

4.2樁基施工

按照施工組織在設(shè)計的過程中，所選定的塔吊的平面位置來完成測量放線，對4根鉆孔灌注樁的中心位置進行明確，在完成定位、測量、成孔等工作后，將制作好的鋼格構(gòu)柱同鋼筋籠焊接進行固定，并將其放置于孔內(nèi)，同時再次對鋼格構(gòu)柱的標高和位置進行復核，并對鋼格構(gòu)柱的方向、位置、標高進行固定，同時根據(jù)相關(guān)規(guī)定再次進行清孔，同時完成混凝土澆筑。

4.3鋼格構(gòu)柱之間的桿件連接

在對鉆孔灌注樁澆筑之后，并在滿足相關(guān)設(shè)計要求之后，應(yīng)當在塔吊基礎(chǔ)周圍的土方對其進行分層開挖，在開挖時一定要確保其達到相應(yīng)的深度，隨即鑿除對鋼格構(gòu)柱內(nèi)外的混凝土，同時對斜撐桿件與焊接水平。

5止水板的施工

由于鋼格構(gòu)柱需要直接穿通地下室底板，并且非常容易造成鋼格構(gòu)柱角鋼與地下室底板之間的交接發(fā)生滲水情況，這使得滲漏現(xiàn)象很難得到有效改善；為此，本工程需要運用6mm厚的鋼格構(gòu)柱止水片，這就能夠較好的實現(xiàn)對滲漏的預防。在進行施工的過程中，主要注意以下幾點：

（1）為了提高焊接的質(zhì)量和水平，焊接操作人員在對斜撐桿件、水平桿件、加勁板以及承壓板的焊接時，必須尤其重視，同時這些操作人員必須保證持證上崗。

（2）在樁孔的過程中，鋼格構(gòu)柱的位置必須放置非常準確，并嚴格控制垂直偏差和水平，嚴禁出現(xiàn)鋼格構(gòu)柱偏位過大的情況，以免出現(xiàn)塔吊標準節(jié)無法安裝的情況。

（3）塔機在使用過程中應(yīng)經(jīng)常觀察連接螺栓情況、塔吊垂直度，附墻與結(jié)構(gòu)的連接是否有松動。

（4）需考慮獨立高度的安全系數(shù)，對使用說明書規(guī)定的獨立高度H，再乘以0.8的安全系數(shù)。

（5）在塔吊基礎(chǔ)和鋼格構(gòu)柱的施工過程中，塔機生產(chǎn)廠家應(yīng)對塔吊基礎(chǔ)進行技術(shù)指導并參與驗收，塔機安裝好后需對塔吊基礎(chǔ)進行技術(shù)指導并參與驗收，塔機安裝好后需對塔吊的整體情況進行測試并試運轉(zhuǎn)。

6結(jié)語

該項目塔式起重機安全有序運行，提高了工作效率。鋼格構(gòu)塔吊基礎(chǔ)與其它形式的結(jié)構(gòu)形式相比，具有以下的優(yōu)勢：首先，基礎(chǔ)連接結(jié)構(gòu)沒有大的過渡結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，方便連接操作。其次，該基礎(chǔ)形式克服諸多不利的環(huán)境因素，在基坑開挖及安裝使用時，方便施工，安全實用，加快施工進度，確保工程安全有序進行。

參考文獻

[1]JGJ94-2008《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》[S]

[2]GB50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[S]

[3]GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[S]