高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构及施工方法与流程

1.本发明涉及工程施工的领域，尤其涉及高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构及施工方法。


背景技术：

2.目前，中西部多数地区山高路陡，公路桥梁工程经常需要沿着高陡边坡施工，普通汽车吊无法满足现场材料、设备吊装运输，通常须布设塔吊设备辅助施工，传统塔吊安装工艺需根据现场吊装需要、选取合适位置，在边坡上进行平台开挖，打设桩基基础，而后进行塔吊基础制安浇筑、塔吊安装等。
3.然而，对于高陡边坡地区，由于边坡的坡度大且陡，采用传统塔吊安装施工工艺存在塔吊基础平台开挖困难、施工危险性高、整体作业难度大、成本高和效率低等问题。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有对于高陡边坡地区，塔吊基础平台开挖困难、施工危险性高、整体作业难度大、成本高和效率低的缺陷。


技术实现要素：

5.为了改善高陡边坡地区塔吊基础平台开挖困难、施工危险性高、整体作业难度大、成本高和效率低的缺陷，本技术提供一种高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构及施工方法。
6.第一方面，本技术提供的高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构采用如下的技术方案：高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构，包括垫层、底支撑、钢筋混凝土基础层和地系梁，所述垫层布设于靠近边坡一侧的墩柱施工平台上，所述底支撑的下端固定连接所述垫层，所述底支撑与钢筋混凝土基础层的钢筋固定连接，所述地支撑的上端穿出所述钢筋混凝土基础层的上方，所述钢筋混凝土基础层布设于所述垫层和墩柱原位桩基上，所述垫层和钢筋混凝土基础层分别设有用于避让墩柱的避让孔，所述地系梁设于两个墩柱原位桩基之间，所述地系梁的钢筋的两端锚固于墩柱内部，所述地系梁的钢筋与所述钢筋混凝土基础层的弯头锚固钢筋通过扎丝绑扎固定，所述钢筋混凝土基础层和地系梁一体浇筑成型，所述钢筋混凝土基础层中预埋地脚螺栓，所述地脚螺栓设于所述底支撑的周围。
7.通过采用上述技术方案，垫层设于靠近边坡一侧的墩柱施工平台上，无需再额外在边坡进行平台开挖，节省人力物力，节约成本，边坡上的硬质岩石对垫层形成稳定的竖向支撑，垫层为钢筋混凝土基础层提供一个平整的施工面和稳定的竖向支撑面，有利于钢筋混凝土基础层的受力分布均匀，提高钢筋混凝土层的承载力；底支撑将垫层、钢筋混凝土基础层和塔吊连接在一起，底支撑、垫层和钢筋混凝土基础层共同支撑塔吊，使得塔吊更稳固；墩柱原位桩基作为钢筋混凝土基础层的竖直支撑结构，保持钢筋混凝土基础层的竖向稳定，钢筋混凝土基础层一侧的硬质岩石与地系梁作为钢筋混凝土基础层的横向稳定结构，保持钢筋混凝土基础层的横向稳定；本技术将垫层、底支撑、钢筋混凝土基础层、地系梁
与墩柱原位桩基、墩柱施工平台连起来，形成一个稳定的支撑结构作为塔吊的基础支撑，塔吊的安装无需再额外在边坡进行平台开挖、桩基础打设，实现了节地、节材、节能和保护环境的目的，同时也减少了边坡施工危险性和施工成本，提高塔吊的安装速度，改善高陡边坡地区塔吊基础平台开挖困难、施工危险性高、整体作业难度大、成本高和效率低的缺陷。
8.优选的，所述底支撑包括固定螺栓、支撑板和塔吊固定支腿，所述支撑板通过所述固定螺栓与垫层固定连接，所述塔吊固定支腿的下端固定于所述支撑板上，所述塔吊固定支腿与所述钢筋混凝土基础层的钢筋固定连接，所述塔吊固定支腿的上端穿出所述钢筋混凝土基础层的上方。
9.通过采用上述技术方案，支撑板通过固定螺栓与垫层固定连接，钢筋混凝土基础层浇筑后，塔吊固定支腿通过固定螺栓和支撑板将垫层与钢筋混凝土基础层连接在一起，塔吊安装在钢筋混凝土基础层上并与地脚螺栓、塔吊固定支腿固定连接，塔吊的受力能够分布到垫层与钢筋混凝土基础层中，提高塔吊的稳定性。
10.第二方面，本技术提供一种高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法，采用如下的技术方案：高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法，包括以下步骤：s1、垫层浇筑：根据塔吊基础设计图纸，对靠近边坡一侧的墩柱施工平台进行整平处理，并进行夯实，待墩柱施工平台的承载力检测合格后，再在靠近边坡一侧的墩柱施工平台上浇筑垫层；s2、定位塔吊安装位置：垫层浇筑完成后，在墩柱原位桩基上测量墩柱原位桩基轴线以及在垫层上测量底支撑的安装位置，并分别进行标记；s3、钢筋绑扎：先环绕标记的墩柱原位桩基轴线位置绑扎墩柱纵向主筋，然后将底支撑固定到墩柱纵向主筋周围的垫层，再绑扎钢筋混凝土基础层钢筋和地系梁钢筋，将地系梁的钢筋与钢筋混凝土基础层的弯头锚固钢筋通过扎丝绑扎固定，并将底支撑与钢筋混凝土基础层钢筋焊接固定，在底支撑周围的的钢筋上焊接地脚螺栓；s4、支模浇筑：搭建钢筋混凝土基础层和地系梁的浇筑模板，钢筋混凝土基础层与地系梁一起浇筑并一次浇筑完成；s5、拆模及养护：混凝土浇筑完成1小时后表面覆盖塑料薄膜保湿养护，当混凝土强度达到2.5mpa后拆除浇筑模板，边模拆除完成后采用塑料薄膜包裹新露混凝土，对新暴露的混凝土进行湿养护，养护时间不少于14天。
11.通过采用上述技术方案，先对墩柱施工平台进行整平再进行垫层浇筑，使得垫层的下表面能够与墩柱施工平台紧贴并且为平面接触，使得墩柱施工平台对垫层的作用力均匀分散到垫层各处，避免垫层受力集中而破损；在墩柱原位桩基上测量墩柱原位桩基轴线以及在垫层上测量底支撑的安装位置，确保底支撑的安装位置正确不偏移，钢筋混凝土基础层与地系梁一起浇筑并一次浇筑完成，保持钢筋混凝土基础层与地系梁的一体结构，提高地系梁对钢筋混凝土基础层的横向支撑作用，保持钢筋混凝土基础层的稳定，从而提供塔吊一个稳定支撑力足够的基础支撑结构。本技术的施工方法在墩柱原位桩基完成后，并在墩柱施工前进行，在现有的墩柱施工平台和墩柱原位桩基进行施工，成本低，施工效率高。
12.优选的，步骤s1中，垫层浇筑前，采用圆筒模板把墩柱位置圈出来，浇筑后圆筒模
板留置出来的孔即为避让孔，垫层采用c20混凝土浇筑，浇筑厚度100mm，垫层的浇筑宽度比设计的基础的宽度大200mm。
13.通过采用上述技术方案，通过圆筒模板把墩柱位置圈出来，能够避免混凝土进入到墩柱的位置范围，从而避免垫层和钢筋混凝土基础层的浇筑影响到后续的墩柱浇筑。
14.优选的，步骤s2中，采用全站仪放出原位桩基轴线以及底支撑的位置，并用墨盒弹十字交叉点标记中心位置，复测至少三次，确保底支撑的位置准确无误。
15.通过采用上述技术方案，通过反复测量画出原位桩基轴线以及底支撑的位置，确保底支撑的位置准确无误，避免后期出现塔吊安装对接错位的情况发生。
16.优选的，步骤s3中，钢筋混凝土基础层钢筋的主筋与墩柱纵向主筋发生冲突时，以墩柱纵向主筋为主，钢筋混凝土基础层的钢筋的纵向钢筋和横向钢筋错开墩柱纵向主筋布设。
17.通过采用上述技术方案，以墩柱纵向主筋为主，能够减小钢筋混凝土基础层对后期墩柱浇筑的影响。
18.优选的，钢筋混凝土基础层钢筋与塔吊的接地圆钢焊接，形成一个接地网，塔吊的接地圆钢的上端穿出钢筋混凝土基础层的上部，用于塔吊防雷。
19.通过采用上述技术方案，通过将塔吊的接地圆钢与钢筋混凝土基础层钢筋连接，形成接地网结构，确保塔吊防雷安全。
20.优选的，墩柱纵向主筋采用钢筋保护套进行保护，避免钢筋混凝土基础层浇筑和塔吊塔身安装过程对墩柱纵向主筋造成破坏。
21.通过采用上述技术方案，钢筋保护套能够保护墩柱纵向主筋，避免外力碰撞墩柱纵向主筋并将墩柱纵向主筋造成破坏，减小对后续的墩柱施工的影响。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术将垫层、底支撑、钢筋混凝土基础层、地系梁与墩柱原位桩基、墩柱施工平台连起来，形成一个稳定的支撑结构作为塔吊的基础支撑，塔吊的安装无需再额外在边坡进行平台开挖、桩基础打设，实现了节地、节材、节能和保护环境的目的，同时也减少了边坡施工危险性和施工成本，提高塔吊的安装速度，改善高陡边坡地区塔吊基础平台开挖困难、施工危险性高、整体作业难度大、成本高和效率低的缺陷；2.本技术的施工方法在墩柱原位桩基完成后，并在墩柱施工前进行，在现有的墩柱施工平台和墩柱原位桩基进行施工，成本低，施工效率高；3.墩柱纵向主筋采用钢筋保护套进行保护，钢筋保护套能够保护墩柱纵向主筋，避免外力碰撞墩柱纵向主筋并将墩柱纵向主筋造成破坏，减小对后续的墩柱施工的影响。
附图说明
23.图1是本技术实施例的高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的结构示意图。
24.图2是图1中a处的放大图。
25.图3是本技术实施例的高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法的流程框图。
26.附图标记说明：1、垫层；2、钢筋混凝土基础层；3、地系梁；4、底支撑；41、支撑板；42、固定螺栓；43、塔吊固定支腿；5、地脚螺栓；6、墩柱原位桩基；7、边坡。
具体实施方式
27.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例公开一种高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构。参照图1，高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构，包括垫层1、四个底支撑4、钢筋混凝土基础层2和地系梁3，垫层1采用素混凝土浇筑而成，所述垫层1布设于靠近边坡7一侧的墩柱施工平台上，垫层1的一侧抵接在边坡7的硬质岩石上，垫层1的另一侧抵接墩柱原位桩基6，垫层1的上表面与墩柱原位桩基6的上表面平齐。四个底支撑4均安装于垫层1上，四个底支撑4对应塔吊的四个支脚位置设置，所述底支撑4的下端固定连接所述垫层1，所述底支撑4与钢筋混凝土基础层2的钢筋固定连接，所述地支撑的上端穿出所述钢筋混凝土基础层2的上方，底支撑4用于连接塔吊的下端，作为塔吊的定位安装结构使用。所述钢筋混凝土基础层2布设于所述垫层1和与垫层1抵接的墩柱原位桩基6上，钢筋混凝土基础层2的一侧抵接边坡7的硬质岩石，所述垫层1和钢筋混凝土基础层2分别设有用于避让墩柱的避让孔，钢筋混凝土基础层2作为直接承受塔吊的基座使用。所述地系梁3设于两个墩柱原位桩基6的上端之间，所述地系梁3的钢筋的两端锚固于墩柱内部，所述地系梁3的钢筋与所述钢筋混凝土基础层2的弯头锚固钢筋通过扎丝绑扎固定，所述钢筋混凝土基础层2和地系梁3一体浇筑成型，所述钢筋混凝土基础层2中预埋地脚螺栓5，所述地脚螺栓5设于所述底支撑4的周围，地脚螺栓5和底支撑4一起定位固定塔吊的下端，地脚螺栓5的直径为26mm。
29.参照图2，底支撑4包括固定螺栓42、支撑板41和塔吊固定支腿43，固定螺栓42为m16的螺栓，固定螺栓42固定连接垫层1以及垫层1下方的岩石。支撑板41为一块方形的钢板，支撑板41的长度和宽度均为100mm，支撑板41的厚度为10mm，支撑板41安装在垫层1的上表面，支撑板41通过固定螺栓42和螺母的配合紧固连接垫层1。所述塔吊固定支腿43的下端焊接于所述支撑板41上，所述塔吊固定支腿43与所述钢筋混凝土基础层2的钢筋通过绑扎固定连接，所述塔吊固定支腿43的上端穿出所述钢筋混凝土基础层2的上方，以便与塔吊的下端连接。
30.本技术实施例的高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的实施原理为：垫层1设于靠近边坡7一侧的墩柱施工平台上，底支撑4将垫层1、钢筋混凝土基础层2和塔吊连接在一起，底支撑4、垫层1和钢筋混凝土基础层2共同支撑塔吊，使得塔吊更稳固，墩柱原位桩基6作为钢筋混凝土基础层2的竖直支撑结构，保持钢筋混凝土基础层2的竖向稳定，钢筋混凝土基础层2一侧的硬质岩石与地系梁3作为钢筋混凝土基础层2的横向稳定结构，保持钢筋混凝土基础层2的横向稳定；通过将垫层1、底支撑4、钢筋混凝土基础层2、地系梁3与墩柱原位桩基6、墩柱施工平台连起来，形成一个稳定的支撑结构作为塔吊的基础支撑，塔吊的安装无需再额外在边坡7进行平台开挖、桩基础打设，实现了节地、节材、节能和保护环境的目的，同时也减少了边坡7施工危险性和施工成本。
31.本技术实施例还公开一种高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法。参照1、图2和图3，高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法，包括以下步骤：s1、垫层1浇筑：根据塔吊基础设计图纸，在墩柱原位桩基6施工完成后，且地系梁3和墩柱未施工前，对靠近边坡7一侧的墩柱施工平台进行整平处理，对于部分需要回填的区域采用石渣回填，回填完成后采用夯实机进行振动夯实整平，夯实后的平整面与墩柱原位桩基6的上表面之间的距离为100mm。检测墩柱施工平台的承载力，当承载力大于200kn/m
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后，采用圆筒模板把墩柱位置圈出来，避免混凝土进入设计的墩柱范围，再在靠近边坡7一侧的墩柱施工平台上浇筑垫层1，垫层1平整度须控制在2mm以内，垫层1采用c20混凝土进行浇筑，浇筑厚度100mm，垫层1的四周超出设计的钢筋混凝土基础层200mm，浇筑后圆筒模板留置出来的孔即为避让孔。
32.s2、定位塔吊安装位置：垫层1浇筑完成后，采用全站仪在墩柱原位桩基6上放出墩柱原位桩基6轴线以及在垫层1上测量四个底支撑4的安装位置，并分别用墨盒弹十字交叉点标记中心位置，复测至少三次，确保底支撑4的位置准确无误，避免后期出现塔吊安装对接错位。
33.s3、钢筋绑扎：先环绕标记的墩柱原位桩基6轴线位置绑扎墩柱纵向主筋，墩柱纵向主筋采用钢筋保护套进行保护，避免钢筋混凝土基础层2浇筑和塔吊塔身安装过程对墩柱纵向主筋造成破坏。然后将底支撑4固定到墩柱纵向主筋周围的垫层1，底支撑4安装时，根据标记的底支撑4的安装位置，先将固定螺栓42固定到垫层1以及垫层1下的硬质岩石中，再将支撑板41安装到固定螺栓42处，并在固定螺栓42上安装螺母将支撑板41压紧在垫层1上，然后使用电焊机将螺母、固定螺栓42以及支撑板41相互焊死，最后在支撑板41上画出塔吊固定支腿43的安装位置并将塔吊固定支腿43的下端焊接到支撑板41上，塔吊固定支腿43焊接时必须保证位置准确，避免后期出现塔吊安装对接错位。底支撑4安装好后，绑扎钢筋混凝土基础层2钢筋和地系梁3钢筋，地系梁3钢筋的两端分别锚固于墩柱内部，地系梁3的钢筋与钢筋混凝土基础层2的弯头锚固钢筋通过扎丝绑扎固定，并将塔吊固定支腿43与钢筋混凝土基础层2钢筋焊接固定，在每个底支撑4周围的钢筋混凝土基础层2钢筋上焊接四个地脚螺栓5，四个地脚螺栓5的位置与塔吊预计安装的位置对应，地脚螺栓5对应位置没有钢筋混凝土基础层2钢筋时，采用钢条焊接地脚螺栓5再将焊条焊接到钢筋混凝土基础层2钢筋上。钢筋混凝土基础层2钢筋的主筋与墩柱纵向主筋发生冲突时，以墩柱纵向主筋为主，钢筋混凝土基础层2的钢筋的纵向钢筋和横向钢筋错开墩柱纵向主筋布设。钢筋混凝土基础层2的钢筋绑扎好之后，将塔吊的接地圆钢焊接到钢筋混凝土基础层2的钢筋上，形成接地网，塔吊的接地圆钢的上端高出设计的钢筋混凝土基础层2的上部，塔吊的接地圆钢用于塔吊防雷，确保安全。
34.s4、支模浇筑：先搭建钢筋混凝土基础层2和地系梁3的浇筑模板，再对钢筋混凝土基础层2安装尺寸和控制尺寸进行复核，确认正确无误后，开始浇筑准备工作，确保浇筑设备及混凝土原料正常供应，然后开始浇筑混凝土，钢筋混凝土基础层2和地系梁3均采用c40混凝土浇筑，钢筋混凝土基础层2与地系梁3一起浇筑并一次浇筑成型。浇筑过程中，混凝土振捣中不得碰撞、移位钢筋、塔吊固定支腿43和地脚螺栓5，振捣过程中对塔吊固定支腿43周围进行充分振捣，塔吊固定支腿43周围混凝土填充率须不小于95%，振捣采用插入式振捣器垂直点振，混凝土塌落度较小时，加密振捣分布，振捣器差点均匀排列分布，每次移动振捣棒距离均在振捣棒振捣半径范围内，确保无漏震区域。浇筑的混凝土初凝之前用水准仪校正四根塔吊固定支腿43主弦顶面的水平误差，保证水平误差不大于2mm。
35.s5、拆模及养护：混凝土浇筑完成1小时后表面覆盖塑料薄膜保湿养护，当混凝土强度达到2.5mpa后拆除浇筑模板，边模拆除完成后采用塑料薄膜包裹新露混凝土，对新暴露的混凝土进行湿养护，养护时间不少于14天。
36.当塔吊基础混凝土强度达到80%以上时，进行塔吊安装，塔吊安装时采用100t汽车
吊配合作业，汽车吊定位根据现场实际情况布设，依次安装塔吊基础节、标准节、顶升套架、回转装置、司机室、塔吊总成、起重臂总成、配重等，严格按照设计方案要求安装，塔吊安装轴线与该桩基轴线一致，塔吊基础节通过塔吊固定支腿43和地脚螺栓5定位安装到钢筋混凝土基础层2上，并将塔吊基础节分别与塔吊固定支腿43、地脚螺栓5固定连接。塔机运行使用时，基础混凝土强度必须达到100%设计强度，塔吊使用过程中，在钢筋混凝土基础层2靠悬崖侧和地系梁3上做好监测点。钢筋混凝土基础层2的沉降观测半月一次，垂直度在塔吊自由高度时半月测定一次，塔吊基础沉降量不得大于50mm，独立高度塔身垂直度不得大于该段塔身安装高度的4
‰
。
37.本技术实施例高陡边坡圆墩柱原位单桩上塔吊基础结构的施工方法的实施原理为：先对墩柱施工平台进行整平再进行垫层1浇筑，使得垫层1的下表面能够与墩柱施工平台紧贴并且为平面接触，使得墩柱施工平台对垫层1的作用力均匀分散到垫层1各处，避免垫层1受力集中而破损。在墩柱原位桩基6上测量墩柱原位桩基6轴线以及在垫层1上测量塔吊固定支腿43的安装位置，确保塔吊固定支腿43的安装位置正确不偏移，钢筋混凝土基础层2与地系梁3一起浇筑并一次浇筑完成，保持钢筋混凝土基础层2与地系梁3的一体结构，提高地系梁3对钢筋混凝土基础层2的横向支撑作用，保持钢筋混凝土基础层2的稳定，从而提供塔吊一个稳定支撑力足够的基础支撑结构。
38.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。