格构柱式塔吊基础施工设计方案及计算书

第一章工程概况及现场情况

第一节工程概况

工程名称：浦东古北御庭工程

工程地址：本工程东至万邦都市花园五期、西至沪南公路、南至龙汇路、北至龙阳路

建设单位：上海浦东古北置业有限公司

设计单位：中国联合工程公司（主体设计）

同济大学建筑设计研究院（围护设计）

监理单位：上海四海建设工程造价咨询监理有限公司

施工单位：宝业建设集团有限公司

围护施工单位：上海市机械施工有限公司

勘察单位：上海豪斯岩土工程技术有限公司

检测单位：上海地矿工程勘察有限公司

建筑面积：93293 ㎡（其中地上建筑面积约68865㎡，地下建筑面积：24428 ㎡）

结构层次：框剪结构，地下1~2层，地上均为18层。

本工程由6栋高层住宅组成。其中4#楼、5#楼坐落在中间2层地下车库中，为大底盘双塔结构。1#、3#、5#、6#楼坐落在中央二层地下车库边。中央二层地下车库为桩筏基础，地下室底板厚为0.9米，其余均为桩-梁式筏形基础，底板厚0.4m。

本工程由1～2层地下室、6栋高层组成，具体情况如下：

第二节现场情况

本工程由于受世博会限制，工期较紧，同时根据地下室的深度情况，先后分二期进行施工，一期区域为地下二层的中央地下车库包括4#、5#楼上上部主体结构，二期区域为中央地下车库围的仅有地下一层的1#、2#、3#、6#楼。根据现场平面布置及塔吊的综合利用率，1#与3#楼共用一台塔吊，2#与4#楼共用一台塔吊，5#与6#楼共用一台塔吊。4#、5#楼位于一期中央地下车库深坑，深坑开挖深度为-7.8m（标高为-9.10m），2#、6#楼位于二期浅坑，浅坑开挖深度为-4m，由于先施工一期深坑及4#、5#楼上部结构，2#、6#楼需在世博结束后开工，而塔吊随着4#、5#楼上部结构的施工同步上升，考虑到塔吊的附墙杆设置，因此需将2#与4#楼、5#与6#楼之间共用的两台塔吊安装在深坑，塔吊基础采用钻灌注桩+格构柱+ 承台的型式。1#、3#楼为同时开工，仅需考虑塔吊的覆盖面积，尽量减少死角，因此该塔吊安装于近3#楼一侧，基础采用钻灌注桩+格构柱+承台型式。

由于二期于世博后开工，与一期相差6个月的工期，按进度计划，在4#、5#楼结构封顶并完成屋面工程时，2#、6#楼只施工至第5层结构，而二期将进行室外总体施工，因此需将图中1#、2#塔吊分别移至2#、6#楼附近（位置详见塔吊平面布置图），基础采用钻灌注桩+承台型式，塔吊桩可在桩基施工阶段按本案要求先行施工好。

塔吊安装及基础情况

第三节塔吊选型

为满足地下室及上部结构施工阶段材料垂直运输的需要，计划在2#、4#楼之间配备一台塔吊（编号为1#）、5#、6#楼配备一台塔吊（编号为2#），1#、3#楼之间配备一台塔吊（编号为3#），并在4#、5#楼结构封顶后，将1#、2#塔吊移至2#、6#楼图示位置，塔吊编号分别为4#、5#，并根据建筑物的总高度及结构情况，选择惠尔建设机械有限公司生产的QTZ63 5510型塔式起重机。

QTZ63 5510型塔式起重机相关参数表:

第四节塔吊位置确定

为最大限度的满足施工需要，施工时在塔吊的回转半径之尽量不留死角，以及与建筑物之间安全距离及安全高度，同时考虑塔吊的安全、便使用要求和塔吊拆除等因素，塔吊安装的具体位置如下：

第五节塔吊基础确定

本工程1#、2#、3#塔吊基础采用格构柱+承台形式，格构住下立柱桩采用钻灌注桩，1#、2#塔吊桩长16m，3#塔吊桩长25m，立柱桩主筋为8Φ20，箍筋采用Φ8@200螺旋箍，桩顶3m围Φ8@100，钻灌注桩桩身混凝土等级为水下C30，桩顶锚入地下室底板100mm。

灌注桩上设置460×460钢立柱构架，钢立柱采用4L160×16的角钢，缀板采用4-350×300×10钢板，钢立柱插入灌注桩，插入深度为3m，支撑塔吊基础，钢立柱构架顶锚入塔吊基础承台700mm。

4#、5#塔吊基础采用普通桩承台形式，桩采用Φ800钻灌注桩，桩主筋为8Φ20，箍筋采用Φ8@200螺旋箍，钻灌注桩桩身混凝土等级为水下C30，桩顶锚入塔吊承台板200mm。

第二章编制依据

1、《建筑桩基础技术规》JGJ94-94

2、《混凝土结构设计规》(GB50010-2002)

3、《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）

4、《钢结构设计规》（GB50017-2003）

5、《建筑机械使用安全规程》(JGJ33-2001)

6、《建筑结构荷载规》(GB50009-2002)

7、本工程《岩土工程勘察报告》

8、施工图纸

9、简明施工计算手册

10、塔吊使用说明书

第三章主要工序施工法

第一节格构柱的制作

为保证焊接质量和焊接精度，格构柱构件的整体制作在加工车间完成。

(一)、焊接规程

1、原材料

(1)钢结构所用钢材，应按施工图的要求选用，其性能和质量必须符合标准和行业标准的规定，并具有质量证明书或检验报告。

(2)原材料进厂后应进行复验，包括质量证明书和合格证，材料表面质量和标记，材料的规格、型号及数量，材料的化学成份及力学性能等。

2、焊接材料

(1)钢结构所用焊接材料，应按施工图的要求选用，并符合及行业相关标准、规的规定，并有质量证明书或检验报告。

(2)焊接材料进厂后应进行复验，检验员根据订货合同和有关技术标准按进行复验，检验员根据订货合同和有关技术标准按下述容复验。

焊条：

a、焊条的生产厂家、供货单位、批号、制成日期；

b、焊条型号、牌号、规格（直径和长度）；

c、药皮的外观、强度、偏心度、耐潮性；

d、熔敷金属的化学成份和机械性能；

e、焊接工艺性。

(3)焊条在使用前，必须按产品说明书或焊接工艺卡规定的技术要求进行烘干。酸性焊条一般按150℃烘干，时间1～2h，碱性焊条按350～400℃烘干，时间1～2h，焊剂按250℃烘干，时间1～2h。焊条烘干后从取出到施焊不宜超过2h(酸性焊条不宜超过4h)，否则应重新烘干后再用，但焊条烘干次数不宜超过2 次。不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已经熔烧过的渣壳。

2、焊工

(1)钢结构制作及安装的焊工，必须经过培训、考试合格并取得焊工合格证后可施焊。

(2)持证焊工，其合格证必须在有效期，连续中断焊接工作达六个月以上时，其合格证自动失效，如再参加焊接工作，应重新考试合格后可继续从事焊接工作。

3、焊前准备

(1)焊前应清除焊件表面及两侧30～50mm 围的铁锈、油污、水份等杂质。

(2)施焊前，焊工应检查焊件部位的组装质量，如不符合要求，应修整合格后可施焊。

(3)禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂质物。

(二)、焊接工艺

(1)焊接时，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及在焊道处的母材上引弧。特别是过流面的表面应保持原有粗糙度。

(2)局部组装缝隙超过5mm且长度不超过缝长的15%，允堆焊处理后再焊接，禁填充异物堆焊。

(3)在组装好的构件上施焊，应格按焊接工艺规定的参数及焊接顺序进行，以控制焊后构件变形。尽量采用对称焊接法，且收缩量大的部分先焊，收缩量小的部分后焊，使焊接变形和收缩量最小。

(4)钢结构焊接应格按施工图及焊接工艺要求进行施焊，不得随意更改工艺参数。

(三)、变形的控制

(1)下料、装配时，根据工艺要求，预留焊接收缩余量，预置焊接变形。

(2)装配前，矫正每一构件的变形，保证装配符合装配公差表的要求。

(3)使用必要的装配和焊接胎架、工装夹具、工艺隔板及撑杆。

(4)在同一构件上焊接时,应尽可能采用热量分散、对称分布的式施焊。

(五)、焊后处理

焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔渣和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应焊补和打磨、修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。

第二节桩基施工

塔吊桩基由桩基施工单位施工，桩基单位在施工工程桩期间安排施工塔吊基础桩。

1、基础桩施工要求与工程桩相同。

2、事先根据设计案制作钢构架，在下灌注桩钢筋笼时，及时放置钢构架，并与钢筋笼牢固焊接。

格构柱垂直度的保证措施：

采用定位器控制钢格构柱定位，下放靠其自重控制垂直度；施工时格构柱顶设定位器以确保格构柱定向位，本工程拟制作8～12个定位器，在带有钢格构柱桩施工期间循环使用，每个格构柱桩在混凝土初凝后8小时进行空回填，终凝后撤掉定位器，以避免其下沉或水平偏位；同时专人指挥控制好混凝土浇注的标高（标高控制采用测绳及时量测、测绳使用前用钢卷尺校核后使用，根据标高差控制混凝土超灌量，同时考虑量测误差，混凝土超灌量不小于50cm，不大于80cm）。将施工偏差控制在要求围，确保其水平向定位准确，垂直向精度达到设计要求(1／1000)。

第三节土开挖

基坑土采用机械开挖，为防止开挖时挖斗切土挤压桩体围土体从而挤压格构柱造成变形，因此在桩体50cm围土体采用人工开挖。开挖时同一承台下的格构桩围土应同时开挖，禁超挖。

开挖时，边开挖边用槽钢把4根格构柱连接起来，每次开挖深度不得超过3m。

第四节基础承台施工

塔吊基础的施工流程位：基础底板放线定位→土放坡开挖→破桩、浇筑基础垫层砼→铺设油毛毡再上铺钢筋网及联系筋，定位、焊接塔吊标准节→制作基础模板→基础砼浇筑。

一、基础模板施工：

（1）挖土至基础底标高后，按塔吊基础图尺寸现场定位放样，放出基础的灰线。

（2）在砼基础位置底部施工混凝土垫层作为底模，底模宽度须大于支撑截面宽每边100～150mm，并且标高一致，表面平整，下土层密实。

（3）砼基础侧模用九夹板木模，外加Φ48钢管围檩，并在基础高度1/2处穿Φ16对拉螺栓固定。

二、基础钢筋工程：

（1）主筋连接采用搭接焊，单面焊10d，双面焊5d，接头在同一断面处数量不超过50％，并错开35d。钢筋伸入支座的锚固长度不小于40d。钢筋接头留置在受力较小处。

（2）塔吊桩钢筋锚入基础必须确保其锚固长度，并成45度角。

（3）钢筋遇格构柱及标准节时，应尽量穿过去，或从侧面绕行，禁将钢筋断开，标准节应在钢筋上固定牢固。

（4）钢筋遇格构的处理：

在进行承台或十字梁钢筋绑扎，穿过格构柱时将碰到角钢或缀板，梁本身高度较高，加上架空绑扎，在梁钢筋绑扎操作围，格构柱腹板都将割除，这将引起腹板失稳。因此在梁主筋穿过格构柱处，如碰角钢穿不过处，不得损伤角钢或缀板，也不得切断钢筋，对于局部梁钢筋密集处，通过放大梁截面或调整梁钢筋的皮数来调整钢筋间距，使梁钢筋顺利穿过格构柱，梁最上皮钢筋放置完后，依次将箍筋套入。箍筋的接头应交错排列垂直放置，箍筋转角与竖向钢筋交叉点均应扎牢(箍筋平直部分与竖向钢筋交叉点可每隔一根互成梅花式扎牢)，绑扎箍筋时，铅丝扣要相互成八字形绑扎。

三、基础砼浇筑

(1)浇筑基础砼采用C35商品砼。

(2)浇筑砼时，必须按1组/100m3标准做试块，以掌握28d抗压强度；另增加二组试块，进行3d、7d强度试验，在试验结果显示砼强度达到安装要求时，可安装塔吊。

(3)砼浇筑后加麻袋覆盖养护。

第四章塔吊防碰撞措施

一、群塔施工防碰撞措施

1、塔吊作业防碰措施

1.1、操作人员必须持证上岗，禁非操作司机无证作业。

1.2、禁酒后作业，格遵守“十不吊”的规程，六级风以上或大雨、大雾、大雪时，不准吊卸物品。

1.3、在能见度良好的情况下，在吊、卸物品前，均需用电铃提醒指挥工或对司机，宁停三分，不抢一秒。

1.4、由于本工程为群塔施工，各号塔相互间距小于幅度，存在碰撞可能，为此塔吊错开高差2米。1#塔吊与2#塔吊、1#塔吊与3#塔吊、4#塔吊与3#塔吊、4#塔吊与4#楼外墙、5#塔吊与5#楼外墙相互存在相互碰撞的可能，因此各塔吊采取如下措施：

1#塔吊与2#塔吊：由于这两台塔吊同时安装，且4#、5#楼均为18层建筑，因此要防止该两台塔吊相撞，采取控制两台塔吊的初始安装高度，使1#塔吊高于2#塔吊2个标准节，在日后升级时，保证1#塔吊始终高于2#塔吊2个标准节。同时为避免两塔吊交会时吊物发生碰撞，各塔吊指挥人员应加强指挥协调，不能避免的交叉作业时，将各自所吊物品均应回车至吊臂根部30m以，错开后，再向外移动水平小车。

1#塔吊与3#塔吊：由于3#塔吊覆盖围为1#楼、3#楼及一期部分地下室，而1#、3#楼属于二期围，二期在一期地下室结构封顶后开始施工，但为了减少一期地下室施工时的死角，3#塔吊与1#、2#塔吊同时安装，但是暂不升节，因此1#塔吊与3#塔吊之间仍采用控制两台塔吊的初始安装高度，使1#塔吊高于3#塔吊2个标准节，在日后升级中保证1#塔吊高于3#塔吊2个标准节。同时为避免两塔吊交会时吊物发生碰撞，各塔吊指挥人员应加强指挥协调，不能避免的交叉作业时，将各自所吊物品均应回车至吊臂根部30m以，错开后，再向外移动水平小车。

3#塔吊与4#塔吊：由于4#塔吊由1#塔吊在4#楼结构封顶后移来，因此控制4#塔吊的安装高度，使4#塔吊低于3#塔吊2个标准节，同时为避免两塔吊交会时吊物发生碰撞，各塔吊指挥人员应加强指挥协调，不能避免的交叉作业时，将各自所吊物品均应回车至吊臂根部30m以，错开后，再向外移动水平小车。。

4#塔吊与4#楼外墙：安装4#塔吊时，4#楼结构已经封顶，而4#塔吊与4#楼外墙最小距离为45m，因此位了防止4#塔吊碰撞4#楼外墙，将4#塔吊大臂缩短至40m。

5#塔吊与5#楼外墙：安装5#塔吊时，5#楼结构已经封顶，而5#塔吊与5#楼外墙最小距离为46m，因此位了防止5#塔吊碰撞45#楼外墙，将5#塔吊大臂缩短至40m。

1.5、塔吊在相交作业时，各自所吊物品均应回车至吊臂根部30m以，错开后，再向外移动水平小车。

2、塔吊特殊情况下及作业后的防碰撞措施

2.1、起重吊装情况时，当遇到超过允的风力时，操作人员禁回车打反挡，防止回转组块失灵，或造成回转啃齿、断齿发生，造成相碰事故或机械事故发生。

2.2、夜间施工时，应保证作业现场照明齐全有效，视线能见度好。

2.3、塔吊作业完毕时，根据气温气象，将回转止动风标打开，西北风时，吊臂一律朝东南停放；吊臂朝西北位移。

3、指挥人员的安全防碰撞措施

3.1、指挥人员必须持证上岗，禁非指挥人员指挥塔吊作业。

3.2、每台塔吊在作业时，应保证有上、下各一名指挥工对所属塔吊进行指挥，特殊情况下如结构吊装、吊挂外平台等应配三名指挥人员。

3.3、指挥人员应配戴明显的标记（安全帽或工作服颜色的不同）。01、03的指挥人员穿红色工作服、带红色安全帽，塔帽上挂红色旗子，塔臂上挂红色的串灯供夜间使用；02、04、05的指挥人员穿绿色工作服、带绿色安全帽，塔帽上挂绿色旗子，塔臂上挂绿色的串灯供夜间使用。

3.4、指挥人员的指挥、手势、旗语、哨音或对讲机等工、用具应明了、简洁、果断，死角区应随时观察吊、卸物前、后、左、右有无障碍物情况，并能及时排除。

3.5、指挥人员发现另外一台塔机在自己所辖作业区吊、卸时，不得强行指挥自己所辖的塔机就位吊、卸，否则，应承担塔机相碰撞事件的直接责任。

4、塔机顶升、附壁时的防碰撞措施

4.1、塔机顶升、附壁时，应按照加节向进行。另外一台不得距此塔臂左右各15度吊。卸物品，防止塔机相撞造成事故发生。

4.2、一台塔吊附壁时，另外一台塔机应沿平衡臂对应该塔的向进行施工作业。

4.3、四级风以上时，不得进行顶升作业。

5、检修作业人员的防碰撞措施

5.1、机修作业人员在检修塔吊或换件时，应尽量避开二塔吊臂相径停放位置。

5.2、塔机保养时，应尽量将平衡臂位朝向对面塔吊，以便对有较大的作业空间。

6、现场管理人员的防碰撞责任

6.1、现场工长、技术人员等管理人员应遵循科学管理，不得违章指挥。

6.2、根据现场的具体情况，经常开展不同时期的安全交底和安全检查工作。

6.3、在进度与安全发生冲突时，一切服从于安全。

二、塔吊安全使用措施

1．塔吊使用前先检查试吊。

2．钢丝绳在卷筒上必须排列整齐，尾部卡牢，工作中最少保留三圈以上。

3．操作中塔吊司机必须注意力集中，听从指挥人员的信号，信号不明或可能引起事故时，应暂时停止操作。

4．起吊物件应拉溜绳，速度要均匀，禁止突然制动和变换向，平移应高出障碍物0.5m以上，下落应低速轻放，防止倾倒。

6．物件起吊时，禁止在物件上站人或进行加工。

7．起吊在满负荷或接近满负荷时，禁降落臂杆或同时进行两个动作。

8．起吊重物禁自由下落，重物下落应用手刹或脚刹控制缓慢下降。

9．起重机停止作业时，应将起吊物件放下，刹住制动器，操纵杆放在空挡并关门上锁。

10．作业时，将驾驶室窗子打开，注意指挥信号。

11．吊运物件时，平衡必须移动至规定位置。

12．在顶升中，必须有专人指挥，看管电源，操纵液压系统和紧固螺栓。顶升时必须放松电缆，放松长度应略大于总的顶升高度，并固定好电缆卷筒。

13．顶升时，应把起重小车和平衡重移近塔帽，并将旋转部分刹住，禁塔帽旋转。

三、塔吊司机要求

1、塔吊司机应持证上岗

2、格执行“十不吊”制度。

3、禁疲劳作业、酒后作业。

4、各塔作业应相互礼让。

5、在施工现场应戴安全帽，走防护通道。

6、吊运材料时应尽量避开行人。

7、经常检查塔吊的各项性能是否灵敏可靠，钢丝绳有无破损，禁塔吊带病作业。

8、各栋号应为塔吊司机上下搭设安全通道。做法如下：

1）各楼应优先考虑从地面搭设塔吊司机专用通道。通道搭设法同人行通道，宽度不小于1.5米。塔吊基坑应全封闭，并铺好跳板。

2）各塔吊均有附墙，因此可利用附墙杆搭设空道。

第五章应急预案

第一节格构柱裂缝

在塔吊使用期间，应安排专人对格构柱每天进行检查，检查柱体杆件、焊缝是否出现裂缝，并做好检查记录。如在检查中出现杆件裂缝或焊缝脱焊，应立即停用塔吊，并通知项目部。

在发现杆件裂缝或焊缝脱焊时，应及时进行处理，防止裂缝进一步扩大，酿成事故。由于塔身受配重块的作用，在空载状态下，其倾覆力矩最大，因此在进行裂缝处理时，应在大臂前端吊装一标准节，使大臂前后力矩平衡，从使塔身倾覆力矩降到最小。

（1）杆件裂缝处理：

①当格构柱主肢角钢出现裂缝时，采用与主肢同一规格的角钢，在主肢侧与主肢焊接补强，焊接应满焊，补强杆件的长度为裂缝上下各大于10cm。

②当缀板出现裂缝时，应在出现裂缝的缀板上下各补强一块与原缀板同规格、尺寸的钢板，与格构柱主肢满焊。

③当连杆出现裂缝时，应在最短的时间，用与原连杆同规格的杆件在原位置将其更换。

（2）焊缝脱焊处理：

①当缀板与主肢脱焊时，应在脱焊缀板上下各补强一块与原缀板同规格、尺寸的钢板，与格构柱主肢满焊，加固后将脱焊缀板的原焊接处打磨平整，再与主肢焊接。

②当连杆与主肢脱焊时，可将原焊接处打磨平整，直接与主肢焊接。

第二节格构柱倾斜

在塔吊运行期间，安排专人在进行塔身垂直度定期检查的同时，也应对基础格构柱进行垂直度检查，并做好检查记录。

用经纬仪检查格构柱垂直度，主弦杆四个侧面的垂直度偏差不应大于2/1000，当偏差超过2/1000时，应立即停止运行。如偏差量较小，可采用将塔吊大臂停在倾斜一侧，利用塔吊配重产生的弯矩，调整格构柱的垂直度，然后用经纬仪观测其垂直度情况，如在偏差围，立即与地下室结构进行支撑加固。支撑点采用230×280×10的钢板用化学锚栓与地下室混凝土结构固定，支撑杆采用[]16a号双榀槽钢使格构柱与地下室结构做对（拉）撑。如偏差量较大，且采取上述措施仍不能纠正的，应采用千斤顶以地下室结构或围护结构作为支撑点进行调整，配合经纬仪观测控制调整量，调整后同样采取上述措施进行对（拉）撑。

由于本工程基地各塔吊桩顶标高处土质较差，为防止在塔吊运行期间桩基发生变形，在塔吊桩基边进行土体加固，加固围为8m×8m，加固深度为各塔吊桩顶标高以下3m，加固水泥掺量为20%。

第三节应急组织机构

由施工、技术、质量及相应岗位人员组成现场事故抢险小组，充分发挥抢险小组在施工中的防灾应急中的优势与作用，建设全位、多手段、应急应变能力强的现场组织体系，增强施工现场应急能力和抗风险能力。抢险组织机构见下页图：

第六章计算书第四节应急物资