组合式塔吊基础钢承台的探索与应用

(整期优先)网络出版时间:2017-12-22
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组合式塔吊基础钢承台的探索与应用

李阳刘蓉坤郭金芳刘莎莎

中建二局三公司天津分公司天津300011

摘要:在软土高水位的地区(如天津、上海等),当塔吊位于深基坑之内时,往往采用组合式塔吊基础,即把钢格构柱或钢管柱预埋到塔吊桩内(一般为钻孔灌注桩),柱顶位于地表。将塔吊基础承台承托于柱顶,土方开挖之后塔吊基础承台被钢柱顶在半空。一般情况下,塔吊基础承台采用混凝土浇筑。本次针对承台与钢柱的连接方式、提高承台使用次数、改善承台结构形式、降低承台施工难度等方面进行研究,最终采用了H型钢制作的十字梁形式的钢承台。

关键词:钢承台;混凝土;十字梁;焊接;重复利用;降低成本

1研究背景

传统的塔吊基础承台一般均采用混凝土进行浇筑,在高水位软土地区施工时,包含土方开挖、降水排水、钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等各道工序。工序繁多,施工周期长,自身重量大,而且最终会面临被破拆的结局,属于一次性投入,与当今时代倡导的节能减排精神格格不入。同时,塔吊基础节预埋件在浇筑混凝土的过程中容易出现偏位,给塔吊安装带来极大困难。基于上述原因,我们迫切需要一种合适的替代品。

对于组合式塔吊基础,用钢承台替代混凝土承台,能够将钢承台在加工厂制作成型,到现场焊接安装,无需挖土、降水、绑筋、支模、浇筑等工序,施工简捷。基础节与钢承台经过抄平之后采用焊接连接,不存在预留预埋偏位问题。最重要的是钢承台能够拆除下来周转至新的位置或新的工程,实现了重复利用。本次设计按照QTZ6015型塔吊的参数进行设计,能够满足绝大多数住宅工程需求。

2应用实例

2.1工程概况

背景工程位于天津市静海县团泊新城西区健康产业园内,总建筑面积17.3万㎡,为住宅工程,包含10栋高层住宅,层数23-32层;1座地下车库,地下一层,占地面积3万㎡,整体开挖深度约为5m。

2.2工程环境概况

工程所处地区地下水位极高,接近地表(地表以下0.5m~1m)。车库占地面积大,导致施工现场内没有足够的场地,所有的塔吊均位于基坑以内,采用组合式塔吊基础。由于10栋高层开工时间不同步,存在塔吊在现场内变换位置的情况。

2.3钢承台材料的选用

1)H型钢:截面尺寸692*300*13*20,用于制作十字梁。

2)8mm钢板:用于制作十字梁腹板两侧的加劲肋。

3)20mm钢板:用于制作柱顶盖板、十字梁端部与柱顶连接位置的大加劲肋、十字梁交叉点处钢梁接缝的盖板等。

4)13mm钢板:用于制作十字梁交叉点位置的加腋构造。

5)以上钢材强度等级均为Q235B。

3方案设计

3.1整体构造

钢承台采用热轧H型钢焊接制作成十字梁的形式。H型钢截面尺寸692*300*13*20。H型钢腹板两侧采用8mm钢板制作加劲肋。

3.2钢承台十字梁交叉点位置的构造

1)在十字梁交叉点位置,翼缘拼接处的阴角位置设置加腋构造,腹板拼接处的阴角设置加劲肋。

2)在十字梁交叉点位置,有一根H型钢需要被截断,被截断的这根H型钢上下翼缘进行局部切割,使其腹板能够接触到另一根H型钢的腹板形成焊缝。在翼缘拼接处设置盖板,改过翼缘拼接焊缝,增加牢固性。

3.3钢承台十字梁端部与钢柱顶端的连接构造

本工程组合式塔吊基础的钢立柱采用无缝钢管,外径450mm,壁厚13mm。钢管柱顶部采用20mm厚钢板裁成圆形,进行焊接封堵。

钢承台十字梁端部搁置在钢管柱顶板表面,钢梁与钢管柱顶板接触面的边缘全部进行满焊连接。

为增加钢承台与柱顶连接的牢固性,设置大加劲肋将钢梁与钢柱扣紧,。加劲肋与钢梁、钢柱接触的位置,全部采用满焊连接。

3.4塔吊基础节与钢承台的连接构造

塔吊基础节支腿根据塔吊说明书加工制作,与钢承台上表面采用焊接连接。支腿与钢承台接触面边缘采用满焊方式。

4施工工艺

4.1工艺流程

工艺流程详见图4.1-1

4.2施工工艺要点

1)钢材的切割下料

所有的材料均在工厂车间内下料切割。加劲肋受现场立柱桩定位精度影响,难以完全按照图纸理论尺寸进行下料。应在钢梁就位之后现场量尺绘制草图,然后回工厂进行下料。其他构件则直接按照图纸尺寸在工厂内下料。钢材切割下料采用轨道式气割机。

2)构件的焊接

加劲肋焊接、十字钢梁拼接在加工场进行,采用二氧化碳气体保护焊。十字交叉点位置的钢梁断面需要打磨坡口,采用熔透焊。加劲肋、加腋板等其他板件不需要打磨坡口。

十字梁承台在加工厂内组装完毕之后,运抵现场,剩余的焊接施工将全部采用现场焊接。现场焊接受风力影响最大,因此围绕焊接作业面搭设1.5m高挡风棚。大风或降水天气停止施工。

3)钢承台水平度控制、塔吊基础节安装工艺

钢承台就位之前,首先采用水准仪抄测塔基下方四根钢柱柱顶标高,高处的部分予以切除,确保四根钢柱顶标高一致。然后焊接钢管柱顶板,再将钢承台就位固定。

安装塔吊基础节时,先将四条支腿与基础节拼装为一个整体,然后整体吊装摆放到钢承台上面,再进行基础节方位校正,使其方位与塔吊定位方案一致。

方位确认无误之后,对基础节的四根主角钢顶部标高进行抄测,如发现存在较大偏差,则通过在支腿下方填塞薄钢板的方式进行纠正,合格之后立即通过点焊进行临时固定,然后进行满焊连接。

4.3质量控制要点

1)重点控制焊缝的施工质量,特别是钢承台与立柱连接部位、十字梁交叉点位置。焊缝的外观均匀饱满,不得存在砂眼等缺陷。同时焊缝高度应满足图纸要求。

2)钢承台安装完成之后,应满刷防锈漆进行防腐。

3)十字梁交叉点位置H型钢翼缘对接焊缝按照一级焊缝质量标准进行控制,按要求进行探伤检测;其他的角焊缝全部按照三级焊缝标准进行质量控制。

4)所有型钢、钢板进场后应经过复试,合格之后方可使用。

5实施效果

5.1实物照片

5.2经济性分析

说明:仅针对单个钢筋混凝土承台与钢承台进行对比。钢承台单套成本为9528元,混凝土基础单套成本为18505元。钢制基础一次性投入仅为混凝土基础的一半,如果考虑多次周转,成本摊销会更低。

6结语

本套钢承台针对QTZ6015的工作参数进行设计,能够满足绝大多数建筑工程使用要求,具有很强的通用性,特别适用于软土高水位地区、带有深基坑的工程。通过重复利用避免了材料的多次投入,减少浪费,间接的为节能减排做出贡献,也能为企业带来可观的效益。

参考文献

[1]《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

[2]《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)

[3]《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)