基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的施工方法.pdf

本发明公开了一种基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的施工方法，先在基坑边坡处进行地质钻探分析，制定施工方案；根据方案在基坑边坡处挖孔，边挖边抽水，支撑护壁模板，浇筑混凝土护壁。扩大孔底直径，浇注封底混凝土形成扩大头。用混凝土灌注独立支护桩和塔吊承台基础，独立支护桩的直径等于或大于塔身标准节的边长的1.42倍，独立支护桩的深度等于或大于桩基悬臂高度的1.5倍，塔吊承台基础顶面低于自然地坪。本施工方法造价低，质量可靠，机具设备简单，施工操作方便，单桩承载力比较高，满足浇注塔吊承台基础的要求，施工无噪音，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，占用场地小。

1、  一种基坑边坡处支护独立桩塔吊基础的施工方法，其特征是包括如下步骤：
(1)在基坑边坡处进行地质钻探分析，制定施工方案；
(2)在基坑边坡处挖孔，边挖边抽水，支撑护壁模板，浇筑混凝土护壁；
(3)挖孔达到设计深度时，扩大孔底直径，将孔底清理干净，排干积水后，浇注封底混凝土和扩大头；
(4)混凝土灌注独立支护桩，在独立支护桩顶端浇注塔吊承台基础，独立支护桩的直径等于或大于塔身标准节的边长的1.42倍，独立支护桩的深度等于或大于桩基悬臂高度的1.5倍，塔吊承台基础顶面低于自然地坪。

基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的施工方法
技术领域
本发明涉及一种基坑边坡处支护独立桩的塔吊基础，同时还涉及其设计和施工方法，属于建筑施工技术领域。
背景技术
通常深基坑支护的护壁桩，主要使用功能是在施工期间抵抗侧向土压力，防止基坑边坡土层塌方和滑动，其轴向承载力和抗倾覆能力都较低，不能作为塔吊的基础用。当受地质和场地条件限制，无法在基坑内和基坑边附近设置塔吊基础时，在基坑边坡的护壁桩中，局部选取一根采用人工挖孔桩灌注桩支护基坑，并利用该根独立桩作为塔吊基础，也有许多问题需要解决。因独立桩塔吊基础承受到大偏心的轴向力、重复的动荷载和土压力的影响，其设计和施工都要充分考虑到基坑支护、大偏心的轴向力和抗疲劳的承载力的影响，所以，基坑边坡处塔吊基础的建筑施工有许多问题需要研究解决。
发明内容
本发明要解决技术问题是：针对护壁桩设计轴向承载力和抗倾覆能力都较低，提出一种能克服土压力、承受到大偏心的轴向力、在重复的动荷载作用下能抗疲劳的基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的技术方案。
本发明的技术方案是，基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的施工方法，包括如下步骤：
(1)在基坑边坡处进行地质钻探分析，制定施工方案；
(2)在基坑边坡处挖孔，边挖边抽水，支撑护壁模板，浇筑混凝土护壁；
(3)挖孔达到设计深度时，扩大孔底直径，将孔底清理干净，排干积水后，浇注封底混凝土和扩大头；
(4)混凝土灌注独立支护桩，在独立支护桩顶端浇注塔吊承台基础，独立支护桩的直径等于或大于塔身标准节的边长的1.42倍，独立支护桩的深度(基坑底至扩大头)等于或大于桩基悬臂高度(基坑底至塔吊承台基础顶面的高度H)的1.5倍，塔吊承台基础顶面低于自然地坪。
本发明采用独立人工挖孔灌注独立支护桩和塔吊承台基础组成，通过对目前现有各种塔吊基础的技术分别进行了研究和分析，在基坑支护、护壁桩基、塔吊基础的设计和施工方法等多方面进行了探索试验后发现：直接选择支护基坑的护壁桩，其轴向承载力和抗倾覆能力都较低，利用连排多根桩作为塔吊基础、采用合理的建筑构造、掌握科学的施工方法虽然能作为塔吊的基础，但抗倾覆、抗疲劳和承载都具有一定的风险。本发明在基坑边坡处，局部采用人工挖孔桩灌注桩支护基坑，并利用该独立支护桩作为塔吊基础。根据设计计算，采用合理的配筋和构造措施，提高护壁桩设计轴向承载力和抗倾覆能力，保证独立支护桩塔吊基础能承受大偏心的轴向力、重复的动荷载和土压力。本施工方法造价低，质量可靠，机具设备简单，施工操作方便，单桩承载力比较高，施工无噪音，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，占用场地小。
附图说明
图1是本发明的基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础结构示意图；
图2是本发明的独立支护桩受力分析示意图；
图3是本发明的工作平面示意图；
图中：1 独立支护桩、2 扩大头、3 塔吊承台基础、4 塔吊、5 自然地坪、6 桩基悬臂、7 基坑底、8 建筑物、9 地下室、10 边坡。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，先在建筑物8及地下室9的基坑边坡10处进行地质钻探分析，制定施工方案；根据方案在基坑边坡处挖孔，边挖边抽水，支撑护壁模板，浇筑混凝土护壁；当挖孔达到设计深度时，扩大孔底直径，将孔底清理干净，排干积水后，浇注封底混凝土形成扩大头2；从底部开始用混凝土灌注独立支护桩1，在独立支护桩顶端浇注安装塔吊4的塔吊承台基础3，独立支护桩的直径等于或大于塔身标准节的边长的1.42倍，独立支护桩的深度等于或大于桩基悬臂6高度的1.5倍，保证独立支护桩埋于基坑底7以下有足够的长度。塔吊承台基础顶面低于自然地坪5。基坑边坡处支护独立桩塔吊基础的独立支护桩和塔吊承台基础的结构、尺寸和配筋，根据设计计算数据配置。
基坑边坡处支护的独立桩塔吊基础的设计计算：
1.施工荷载计算
轴向设计荷载值：
N＝1.2(N₁+N₂+N₃)+1.4N₄，
N：轴向设计荷载值(KN)，
N₁：塔吊自重标准值(KN)，
N₂：塔吊基础承台自重标准值(KN)，
N₂＝a×b×h×25.5；a、b、h分别为基础的长，宽，高(m)，
N₃：独立支护桩自重标准值(KN)，
N 3 = 1 4 π D 2 × L × 25.1 , D ]]>和L分别为独立桩身的直径和桩长(m)，
N₄：塔吊最大起重重量标准值(KN)，
倾覆力矩设计值，
M＝1.4M₁+1.2M₂，
M：最不利状态下，倾覆力矩设计值(KN·m)，
M₁：塔吊工作或非工作状态下最大倾覆力矩标准值(KN·m)，
M₂：边坡支护处主动土压力，水平推力作用下，形成的倾覆力矩标准值(KN·m)，
M 2 = 1 3 H · D · Ea , ]]>
H：基坑深度(m)，
E_a：基坑单位长度总主动土压力(KN/m)，

r：基坑边桩后土层的平均密度(KN/m³)，
φ：基坑边桩后土层的内摩擦角，
C：基坑边桩后土层的内聚力(KN/m²)。
2.独立支护桩承载力验算
桩端地基承载力验算：
R≥N，
R：独立支护桩轴向设计承载力(KN)，
R = 1 4 π D 2 f αy , ]]>
f_αy：桩端持力层地基承载力设计值(KN/m²)，
2.2 独立支护桩塔吊基础抗倾覆验算，

其中：cos45°·D为桩身圆心到内接正方形边的距离。以此作为抗倾覆的力矩支点。
2.3.独立支护桩承载力设计，
N ≤ α α 1 fcA ( 1 - sin 2 πα 2 πα ) + ( α - αt ) fyAs , ]]>
Nη e i ≤ 2 3 α 1 fcAr Sin 3 πα π + fyAsγs Sinπα + Sinπ α t π , ]]>
αt＝1.25-2α，
e_i＝e₀+e_a，
A：独立支护桩圆形截面积 1 4 π D 2 ( m 2 ) , ]]>
As：全部纵向钢筋的截面积(mm²)，
γ：独立支护桩圆形截面的半径(m²)，
γ_s：纵向钢筋重心所在圆周的半径(m²)，
e₀：轴向压力对截面重心的偏心距(m) e 0 = M N , ]]>
e_a：附加偏心距，其值应取20mm和偏心方向独立桩直径尺寸的1/30两者中的较大值(mm)，
α：对应于受压区混凝土桩截面面积的圆心角(rad)与2π的比值。
α_t：纵向受拉钢筋截面面积与桩身全部纵向钢筋截面积的比值，当α>0.625时，取α_t＝0，
fc：独立支护桩混凝土抗压强度设计值(N/mm²)，
fy：独立支护桩纵向受力钢筋抗拉强度设计值(N/mm²)，
注：纵向受力钢筋直径不宜小于φ12，全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5％，不得少于0.6％。
η：独立支护桩偏心受压构件，考虑二阶弯矩影响的轴向压力偏心距增大系数
η = 1 + 1 1400 ei / γ + γ s ( H D ) 2 · ζ 1 · ζ 2 , ]]>
ζ 1 = 0.5 fcA N , ]]>
ζ 2 = 1.15 - 0.01 H D , ]]>
ζ₁：偏心受压独立支护桩的截面曲率修正系数，当ζ₁>1时，取ζ₁＝1，
ζ₂：独立支护桩长细比对截面曲率的影响系数，当 H D < 17.5 ]]>时，取ζ₂＝1，
2.4 独立支护桩截面抗剪强度验算，
τ_max≤[τ]，
τ max = 4 F s 3 A , ]]>
τ_max：截面最大剪应力(KN/m²)，
[τ]：截面容许剪应力(KN/m²)，
F_s：截面所受剪力，即边坡支护处主动土压力E_a(KN)，

A：独立支护桩圆形截面积 1 4 π D 2 ( m 2 ) . ]]>