动臂塔吊固定式基础施工方法及动臂式塔吊结构与流程

1.本发明涉及建筑塔吊基础施工技术领域，更具体地说是指动臂塔吊固定式基础施工方法及动臂式塔吊结构。


背景技术：

2.近年来，随着经济的发展和城市化的进展，我国高层建筑的高度和数量得到了飞速增长，形成了摩天大楼建设的热潮近年，超高层建筑的数量日趋增多，建筑高度不断刷新城市的天际线。超高层建筑基础多采用桩筏基础形式，主体结构含钢量高，需要使用大型动臂塔吊进行吊装，确保构件吊运及安装。大型动臂塔吊的经济性、安全性、适用性显得尤为重要。
3.在超高层建设工况中，动臂塔吊可在筏板基础施工前或完成后安装。在筏板完成后安装，基础共用超厚筏板，其承载力、抗倾覆能力均能满足计算；在筏板施工前安装，需要单独设置塔吊桩+承台组合形式，以确保独立基础受力状态。独立基础状态的动臂塔吊，塔身重量大、抗倾覆能力要求高，需要对塔吊桩和承台进行设计计算，较常规平臂小型塔吊设计计算复杂。塔吊桩施工成本高、承台混凝土用量大，基础施工复杂，材料及劳动力投入成本高。
4.因此，有必要设计一种新的方法，在确保动臂塔吊独立高度使用安全可靠的条件下，实现降低组合式基础的施工难度和施工成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供动臂塔吊固定式基础施工方法及动臂式塔吊结构。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：动臂塔吊固定式基础施工方法，包括：
7.选定动臂塔吊型号；
8.确定动臂塔吊位置，采用bim技术模拟检查定位合理性；
9.选用已有工程桩并确定承台范围；
10.根据选用的工程桩设计承台梁；
11.建立工程桩与承台梁组合结构计算基础模型；
12.判断所述基础模型的结构安全性满足预设条件是否满足结构安全预设条件；
13.若所述基础模型的结构安全性满足结构安全预设条件，则进行施工；
14.预埋动臂塔吊基础节；
15.安装承台梁钢筋；
16.浇筑并养护承台梁混凝土；
17.若所述基础模型的结构安全性不满足结构安全预设条件，则重新执行选用已有工程桩并确定承台范围。
18.其进一步技术方案为：所述动臂塔吊的型号参数为zsl2700。
19.其进一步技术方案为：所述确定动臂塔吊位置，采用bim技术模拟检查定位合理性，包括：
20.采用bim技术建立承台模型，通过模型分析承台形心情况，优化承台布置，确保承台形心与塔吊荷载作用位置一致。
21.其进一步技术方案为：所述进行施工包括：
22.进行承台梁砖胎膜的施工；
23.对承台进行施工。
24.其进一步技术方案为：所述进行承台梁砖胎膜的施工包括：
25.当砖胎膜高度超过3米时，在承台梁的中部增加一道钢筋混凝土圈梁，钢筋混凝土圈梁的高度为240
㎜
，内配4个φ10钢筋，箍筋设置为φ6@250,混凝土等级为c20；根据皮数杆最下面一层砖的底标高，拉线检查基础垫层表面标高，在基础垫层表面平整和垂直符合要求后，再挂线砌墙，砌墙时的砌体上下错缝，里外咬槎；灰缝厚度宜为10mm，且填实立缝砂浆，且挤压碰头灰。
26.其进一步技术方案为：所述对承台进行施工，包括：
27.采用挖机进行塔吊基础的开挖，并清理基槽，对基槽进行钎探，且采用混凝土进行垫层构建；当垫层达到强度后，进行砖胎膜砌筑，砖胎膜砌筑后进行钢筋绑扎；筏板底部范围内的承台梁空隙采用c55砼和承台梁一同浇筑，砖胎膜外侧用c20素混凝土回填，回填标高至筏板底面，回填完成后开始筏板底部防水卷材施工；且在塔吊基础开挖时在边上预留1000
×
1000集水井，塔吊基础施工完成后用c20混凝土回填集水井。
28.其进一步技术方案为：所述根据选用的工程桩设计承台梁，包括：
29.选用邻近抗压桩的设计作为动臂式塔吊的基础，设计承台梁。
30.其进一步技术方案为：所述承台梁的高度为1.2m。
31.本发明还提供了动臂式塔吊结构，所述动臂式塔吊结构通过上述的动臂塔吊固定式基础施工方法进行施工所得，包括灌注桩、承台以及塔楼筏板；所述承台连接于所述灌注桩上，所述塔楼筏板连接于所述承台上，且所述灌注桩内设有钢筋，所述钢筋的上端插设在所述塔楼筏板。
32.其进一步技术方案为：所述承台包括若干个基桩，相邻的基桩通过基础梁连接。
33.本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过借由现有的工程桩设计，通过结合塔吊荷载结构计算、塔吊预埋件埋设要求，设计塔吊承台梁高度，并采用采用bim技术构建模型并深化，在确保结构安全性满足要求后，进行对应的施工，实现减少了塔吊基础施工工程量，减少了混凝土、钢筋等材料的用量、节约了人工成本，且整个塔吊结构安全性高。
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明具体实施例提供的动臂塔吊固定式基础施工方法的流程示意图；
37.图2为本发明具体实施例提供的对承台进行施工的结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
45.如图1～2所示的具体实施例，本实施例提供的动臂塔吊固定式基础施工方法，可以运用在建筑塔吊基础施工的过程中，适用于各种大型、小型承台塔吊基础，尤其适用于工况复杂、无法单独施工塔吊基础桩、工期紧张需提前插入塔吊基础施工的项目。实现塔吊基础选用承台+桩组合形式桩利用已有工程桩，节省制作工程桩的成本，利用已有工程桩，节
省了制作工程桩时间，降低工期延误罚款的风险。
46.请参阅图1，动臂塔吊固定式基础施工方法，可包括步骤s110～s200。
47.s110、选定动臂塔吊型号。
48.在本实施例中，所述动臂塔吊的型号参数为zsl2700。
49.通过现场施工区域和施工阶段划分对运输的要求，包括塔吊的覆盖范围、起吊重量和技术经济的综合考虑，塔吊选用zsl2700塔吊，主要用于西南侧裙房筏板、地下室施工。塔吊选型后对塔吊基础进行定位，塔吊主要确保预埋件放线定位后从上方内支撑、结构梁板孔洞内边进行吊线工作，保证塔吊标准节不与内支撑冲突。塔吊基础需要在预埋件，具体是每个支腿上设置18根斜拉筋，直径32，共计72根斜拉筋。
50.s120、确定动臂塔吊位置，采用bim技术模拟检查定位合理性。
51.在本实施例中，综合考虑环境制约因素，结合现场工程桩布置及承载力情况。优先确定动臂塔吊布置定位情况，通过结合塔吊荷载结构计算、塔吊预埋件埋设要求，设计塔吊承台梁高度。通过承台梁连接各选取工程桩，采用bim技术深化、确保承台梁形心与塔吊荷载作用点一致，确保结构安全。
52.具体地，塔吊布置位置往往不在工程桩群桩的效益形心位置，为确保塔吊与群桩形心位置接近，需采用异形承台。采用bim技术建立承台模型，通过模型分析承台形心情况，优化承台布置，确保承台形心与塔吊荷载作用位置一致。
53.s130、选用已有工程桩并确定承台范围。
54.s140、根据选用的工程桩设计承台梁。
55.在本实施例中，所述承台梁的高度为1.2m。
56.承台梁设计需综合考虑塔吊的型号、使用功能，以及地基承载力和基础抗倾覆力矩的要求，对塔吊的基础选型如下表1。
57.表1.塔吊的基础选型
[0058][0059]
在本实施例中，选用邻近抗压桩的设计作为动臂式塔吊的基础。
[0060]
根据项目地质勘察报告、工程桩桩承载力、塔吊荷载共同计算。以zsl2700塔吊为例，根据地质勘察报告，由于塔吊基础以一层粉质粘土和两层粉土为持力层，塔吊基础采用五桩承台基础，桩基采用原有3-10～3-12轴交3-e～3-f轴7根工程桩。桩端持力层一层粉质
粘土和两层层粉土为持力层。
[0061]
经计算本工程塔吊基础采用7桩承台基础，足以满足承载力需求，桩基设计如下表2。
[0062]
表2.桩基设计参数
[0063][0064]
s150、建立工程桩与承台梁组合结构计算基础模型。
[0065]
在本实施例中，当承台模型确定，结合动臂塔吊的塔楼筏板，便可搭建形成基础模型。
[0066]
s160、判断所述基础模型的结构安全性满足预设条件是否满足结构安全预设条件。
[0067]
验证基础模型的结构安全性，有利于避免施工过程或者施工后存在安全性问题，可减少安全隐患。
[0068]
s170、若所述基础模型的结构安全性满足结构安全预设条件，则进行施工。
[0069]
在一实施例中，上述的步骤s170可包括步骤s171～s172。
[0070]
s171、进行承台梁砖胎膜的施工。
[0071]
在本实施例中，当砖胎膜高度超过3米时，在承台梁的中部增加一道钢筋混凝土圈梁，钢筋混凝土圈梁的高度为240
㎜
，内配4个φ10钢筋，箍筋设置为φ6@250,混凝土等级为c20；根据皮数杆最下面一层砖的底标高，拉线检查基础垫层表面标高，在基础垫层表面平整和垂直符合要求后，再挂线砌墙，砌墙时的砌体上下错缝，里外咬槎；灰缝厚度宜为10mm，且填实立缝砂浆，且挤压碰头灰。
[0072]
具体地，砖胎膜高度超过3米必须在中部增加一道钢筋混凝土圈梁，圈梁大小为厚度同墙厚，高度为240
㎜
，内配4φ10钢筋，箍筋设置为φ6@250,混凝土等级为c20,以加大砖胎膜侧向抗压能力。根据皮数杆最下面一层砖的底标高，拉线检查基础垫层表面标高，如第一层砖的水平灰缝大于20mm时，应先用细石混凝土找平，严禁在砌筑砂浆中掺细石代替或用砂浆垫平，更不允许砍砖找平。平整和垂直符合要求后再挂线砌墙。组砌方法应正确，砌体上下应错缝，里外咬槎，采用“三一”砌砖法，即一铲灰，一块砖，一挤揉，严禁用水冲砂浆灌缝的方法。灰缝厚度宜为10mm，且应饱满、平直、通顺，立缝砂浆应填实。应挤压碰头灰，防止透亮或瞎缝。
[0073]
整个承台梁砖胎膜的施工参数如下表3所示。
[0074]
表3.承台梁砖胎膜的施工参数
[0075][0076]
s172、对承台进行施工。
[0077]
在本实施例中，采用挖机进行塔吊基础的开挖，并清理基槽，对基槽进行钎探，且采用混凝土进行垫层构建；当垫层达到强度后，进行砖胎膜砌筑，砖胎膜砌筑后进行钢筋绑扎；筏板底部范围内的承台梁空隙采用c55砼和承台梁一同浇筑，砖胎膜外侧用c20素混凝土回填，回填标高至筏板底面，回填完成后开始筏板底部防水卷材施工；且在塔吊基础开挖时在边上预留1000
×
1000集水井，塔吊基础施工完成后用c20混凝土回填集水井。
[0078]
具体地，承台地连梁开挖采用挖机挖土，承台位于筏板底，土方开挖底标高为-25.35m，开挖深度为7.65m以-17.7m计算，开挖边坡按照1:1控制。人工清理基槽，严禁超挖，预留300mm厚度进行人工清底。若超挖，采用c20素混凝土回填至垫层底。挖土过程中严禁触碰桩头，以免破坏桩身完整性。基槽清理完毕，进行钎探工作，并报甲方及监理进行验槽，验收合格方可进行垫层浇筑工作。用100mm厚c20素混凝土垫层原浆收光封闭塔基基础。待垫层达到强度后，由测量组进行模板的放线定位，采用mu5.0 200*115*53水泥砖进行砖胎膜砌筑，砖胎膜砌筑好后进行钢筋绑扎，承台梁顶标高为-23.25m。因采用正式工程桩，桩头钢筋必须保证锚入筏板结构内≥40d，承台梁范围工程桩螺旋箍筋可安装，同时需保证桩头嵌入筏板内10cm，在浇筑承台梁时桩头范围安装10cm吊模施工。筏板底部范围内的承台梁空隙采用c55砼和承台梁一同浇筑，砖胎膜外侧用c20素混凝土回填，回填标高至筏板底面，回填完成后开始筏板底部防水卷材施工。因基坑土层内存在地下水，塔吊基础开挖时需在边上预留1000
×
1000集水井，塔吊基础施工完成后用c20混凝土回填。处理后的结构图如图2所示。
[0079]
s180、预埋动臂塔吊基础节。
[0080]
具体地，在钢筋绑扎时通知塔吊租赁厂家按照图纸进行塔吊基础预埋件预埋工
作。马墩即埋件采用20mm厚钢板与10#工字钢制作而成，在工字钢两端各焊接一块20mm厚钢板，焊缝高度不低于6mm，安放预埋节或预埋螺栓，并用斜铁找平。预埋节即螺栓檐口水平度控制在1
‰
内，达到要求后将预埋节即螺栓点焊好，以免由于后面工序的操作，动摇了已经调整好的水平度。测量人员再次测试预埋节即螺栓的水平度，水平度必须控制在规定的范围以内，作好测量记录。在塔吊基础范围内每个预埋件支腿上焊接4*300环形止水钢板，避免后期出现漏水现象。在进行基础预埋节或预埋螺栓安装时，做好防雷接地工作。用截面不小于40
×
4热镀锌扁铁一头焊接于预埋件上，另一头焊接于插深不小于1.5米的专用接地钎上，测量接地电阻不大于4欧即可。在塔吊基础预埋节四周焊接环形止水钢板，型号为4*300，保证止水钢板与预埋件接触位置的焊接直接，全部需要满焊。
[0081]
s190、安装承台梁钢筋。
[0082]
s200、浇筑并养护承台梁混凝土。
[0083]
具体地，承台梁混凝土设计强度为c35早强，为保证塔吊提前安装、使用以及与桩基强度相匹配，将其提高至c55。振捣时，按步距300mm进行振捣到位，尤其是上下层交接处,振捣棒必须下插5cm,避免出现冷缝,预埋处要特别小心,要有专人看筋,看模。基础上表面必须三次抹平并压光，达到验收合格的目的。定期派专人进行砼养护，混凝土强度达到设计强度为c35的80％时，方可进行塔机的安装；达到100％的强度时，塔吊才能进行使用。在塔机基础浇灌前，必须对基础安装尺寸和控制尺寸进行复核，确认正确无误后，方能进行浇灌。基础混凝土强度达到规定要求，并保证预埋件的上平面在同一平面上，方可进行主体安装。塔机基础安装前，应组织建设单位、监理单位、塔机租赁安装单位进行验收。混凝土浇筑完成后需要进行养护，养护条件：在自然气温条件下即日平均气温高于+5℃，对于一般塑性混凝土应在浇筑后10～12h内即炎夏时可缩短至2～3h、对高强度混凝土应在浇筑后1～2h内，即用麻袋、草帘或塑料薄膜进行覆盖，并及时浇水养护，以保持混凝土具有足够的润湿状态。
[0084]
在本实施例中，施工过程中，需要对以下内容进行质量把控：
[0085]
塔吊基础桩基采用原有工程桩，按相关要求验收并做好移交后方可进行塔吊基础承台施工，并保证桩头伸入筏板底面以上100mm，桩身纵筋伸出筏板底面不小于40d；
[0086]
地脚螺栓必须按混凝土块中心线对称安装；
[0087]
地脚螺栓应使用基础工装固定相应位置，浇筑后基础平面度误差为1/1000；
[0088]
注意应按电器要求正确接地；
[0089]
将地脚螺栓安放在混凝土的加强钢筋件上，并用基础工装固定相应位置；保证地脚螺栓浇筑混凝土后其外露高度为150mm；
[0090]
固定支腿周围的钢筋数量不得减少和切断；
[0091]
主筋通过支腿有困难时，允许主筋避让；
[0092]
基础周围地面低于混凝土表面100mm以上以利排水，周边配模，拆模以后回填卵石；
[0093]
拧紧地脚螺栓时，不许用大力锤敲打扳手，地脚螺栓只能使用一次，不许挖出来重新使用；
[0094]
承台混凝土标准养护抗压试块按照每100m3取样1组，计划标样3组；同条件养护试块根据规范及塔吊安装强度规定要求，计划留置4组；抗渗试块留置1组抗渗试件，抗渗试块
1组6个。
[0095]
若所述基础模型的结构安全性不满足预设条件，则执行所述步骤s120。
[0096]
与常规塔吊基础相比，借用现有工程桩异形塔吊基础，避免了单独施工塔吊基础桩，并减小了承台塔吊基础截面尺寸。采用此种塔吊基础做法，大大减少了塔吊基础施工工程量，减少了混凝土、钢筋等材料的用量、节约了人工，并能够提前插入塔吊基础施工，为本项目施工赢得了宝贵的施工时间,综合经济效益极佳。通过结合不同群桩的布置模式塔吊基础布置的优劣，针对不同塔吊动臂塔吊、不同布置位置的布置情况，单独深化及计算，确保其结构安全性。
[0097]
在施工过程中，需要计算以下参数：塔基参数包括塔脚边长以及承台高度，其中，塔脚边长为3.6m，承台高度为1.2m；塔基基桩荷载包括承台重量、作用于塔基承台面的塔基荷载，其中，承台重量为10.63
×
106n，作用于塔基承台面的塔基荷载包括工作状态以及非工作状态；另外，还包括塔吊起重臂处于x方向和y方向位置的基桩荷载，x方向的基桩荷载包括工作状态下的水平荷载对桩基的倾覆力矩，非工作状态下的水平荷载对桩基的倾覆力矩；y方向的基桩荷载包括工作状态下的水平荷载对桩基的倾覆力矩，非工作状态下的水平荷载对桩基的倾覆力矩；由此计算得到基桩荷载的标准值为-2225
×
103n～4043
×
103n，基桩荷载设计值为1.35，即基桩压力设计值为1.35
×
4043
×
103n＝5.458
×
106n；基桩拔力设计值为-2225
×
103n
×
1.35＝-3.004
×
106n。基桩承载力设计特征值，塔吊采用直径1000mm，长67.6m的抗压桩，其抗拔标准值2200
×
103n；其抗压标准值为12000
×
103n。
[0098]
承台的相关参数如下：塔基柱脚处于工作状态时的反力为7400
×
103n、-4880
×
103n；非工作状态的反力为3540
×
103n、-1020
×
103n；塔基的几何尺寸为地脚距离是3.6m；根据塔吊工作状况，当塔吊臂位于对角线时，塔脚荷载最大为9.99
×
106n；安全等级系数为1.0；承台梁的宽度为1.2m，高度为1.5m，跨度为1m～3m；承台梁的自重为设计弯矩为3.671
×
106j，设计剪力为2.452
×
106n。
[0099]
若所述基础模型的结构安全性不满足结构安全预设条件，则重新执行步骤s130。
[0100]
具体地，重新选定已有工程桩，重新进行承台范围的确定。
[0101]
上述的动臂塔吊固定式基础施工方法，通过借由现有的工程桩设计，通过结合塔吊荷载结构计算、塔吊预埋件埋设要求，设计塔吊承台梁高度，并采用采用bim技术构建模型并深化，在确保结构安全性满足要求后，进行对应的施工，实现减少了塔吊基础施工工程量，减少了混凝土、钢筋等材料的用量、节约了人工成本，且整个塔吊结构安全性高。
[0102]
在一实施例中，还提供了动臂式塔吊结构，所述动臂式塔吊结构通过上述的动臂塔吊固定式基础施工方法进行施工所得，包括灌注桩、承台以及塔楼筏板；所述承台连接于所述灌注桩上，所述塔楼筏板连接于所述承台上，且所述灌注桩内设有钢筋，所述钢筋的上端插设在所述塔楼筏板。
[0103]
在一实施例中，所述承台包括若干个基桩，相邻的基桩通过基础梁连接。
[0104]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述动臂式塔吊结构的具体实现过程，可以参考前述的动臂塔吊固定式基础施工方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
[0105]
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不
代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。