预应力装配式塔吊基础施工工法适用范围

《预应力装配式塔吊基础施工工法》可广泛用做非软弱地基区域的各型号塔吊基础。

预应力装配式塔吊基础施工工法技术理论

《预应力装配式塔吊基础施工工法》的工艺原理是：

一、塔机基础抗倾覆力计算及使用塔机型号

项目开工时，通过调查发现QTZ50塔吊，足够满足工程实际施工需要，但是采用哪种预制混凝土构件能够满足塔机基础的抗倾覆力要求是我们考虑的重点。为此我们在确定塔机型号后，对预制装配式塔吊基础进行了抗倾覆验算。主要通过下列公式计算：

M_stb=0.9l₀xF^vk_b

M_dst=1.4M_k^tx1.0F_hk^th

l₀=

式中：M^stb——预制塔机基础抵抗倾覆的力矩值（千牛·米）；

M_dst——塔式起重机作用在基础上的倾覆力矩值（千牛·米）；

l₀——预制塔机基础最小的抗倾覆力臂（毫米）；

b₀——基础端件的宽度（毫米）；

l——预制塔机基础底面的长度（毫米）。

经过上式计算后，采用QTZ50塔吊在吊起10KN的重物时的抗倾覆力矩值为1026.9千牛·米；非工作状态下倾覆力矩值为1193.9千牛·米，满足该工程的使用,为此我们选择了由13件预制混凝土构件组成的塔吊基础，示意图见图1及图2。

二、钢绞线选材

预应力混凝土构件张拉需要对钢绞线进行张拉，钢绞线张力时需要采用多大的力，采用何种规格、多少数量的钢绞线是需要去解决的问题，针对以上这些问题，我们分别进行了分析及计算并且得到了相应的结果。

（一）钢绞线张拉时，预应力值的计算

根据《混凝土预制拼装塔机基础技术规程》（JGJT197-2010）第4.2.8条设计要求，结合施工现场实际情况，对拼装连接索施加的有效预应力，依据下式进行计算：

σ_pe=σ_con-σ_l

式中：σ_pe——预应力钢绞线的有效预应力（牛/平方毫米）；

σ_con——预应力钢绞线张拉控制应力（牛/平方毫米）,可取σ_con=0.55

σ_l——预应力钢绞线的预应力损失值，σ_l取200牛/平方毫米；

通过运用上式，计算出在施工现场时，钢绞线的张拉力为100-120KN，相当于

0.45-0.55

（二）钢绞线截面尺寸、数量的计算

根据《混凝土预制拼装塔机基础技术规程》（JGJT197-2010）第4.2.8条设计要求，预应力钢绞线的截面面积和根据可按照下列公式计算：

A_P≥

n=

式中：A_P——预应力钢绞线截面面积（牛/平方毫米）；

M_max——预制塔机基础梁截面内的最大弯矩设计值（千牛·米）；

σ'_pe——考虑拼接缝影响，经折减后的有效预应力（牛/平方毫米），σ'_pe=0.85σ_pe；

h₀——预制塔机基础梁的有效高度，取基础截面顶部到下部钢绞线合力点的距离（毫米）；

n——基础底部预应力钢绞线数量（根），取整数；

A_pl——单根预应力钢绞线的截面面积（牛/平方毫米）。

经过上式计算，该工程采用1860级钢绞线，钢绞线为直径15.2毫米，面积为107.7牛/平方毫米；用预应力钢绞线将中心件、过渡件、端件串联相扣在一起，构件上部预应力钢绞线双向4根，下部双向10根。

三、预制混凝土构件张拉技术

（一）张拉设备

为了提高预制混凝土构件钢绞线的张拉质量，项目部经过调查、讨论，决定采用的张拉设备由前卡式穿心千斤顶和电动油泵配合使用，通过工作把锚固中的钢绞线力量增加来赋予预应力数值。在张拉过程中，首先是把千斤顶和压力表进行配对，因为不同的压力表所体现的压力值是不同的，张拉时千万按标定的用；其次是校正的作用，因为影响这两个运作的因素很多，特别是千斤顶和油泵。

（二）张拉施工工艺

该工程预应力装配式塔吊基础采用了无粘结预应力工艺，将块状的混凝土构件连接组合成受力整体，无粘结预应力钢筋采用高强度、低松弛钢绞线，强度可达到1860兆帕，但每束15.2毫米，其固定端和张拉端采用OVM系列夹片锚。钢束张拉时，必须对称进行，以构件中线对称左、右钢束之差不得超过一束，并按先中间后两边的顺序进行。根据张拉顺序，按以下步骤及方法进行张拉作业。

1.检查确认孔道内的钢绞线根数无误后，安装与之配套的工作锚及夹片，并用短钢管套在钢绞线上，沿着钢绞线将夹片敲击整齐，然后安装限位板。

2.用手拉葫芦配合简易支架吊装千斤顶，使之与孔道中心对位。再安装工具锚及夹片，夹紧钢绞线，使夹片端部平齐，无高低错台情况。

3.两端张拉时，两端的油泵操作人员应保持联系，油泵度数每上升一个刻度，双方应互通度数，使两端张拉尽量同步。

4.进行三个阶段的张拉和测量钢绞线伸长值并做好张拉记录。

5.计算实际伸长值，并与理论伸长值比较，确认其差值在±6%范围内。否则应推锚，待查明原因确定对策后，重新张拉。

6.持荷2分钟内，若油压稍有下降，须补油至控制应力的的油压值。确认伸长值符合要求，持荷结束后，千斤顶回油，夹片自动锚固。对于两端同时张拉的预应力钢绞线锚固时采用取一端先锚固，另一端补足到控制应力后再锚固的方法，以减少锚固时预应力的损失。

7.检查有无滑丝、断丝现象，确认符合要求后，退除张拉设备。则该钢束张拉结束。

8.当钢束全部张拉完，并按规范要求检查滑丝、断丝，均符合要求后，方可进行端头钢绞线切割。切割出距锚具30~40毫米。采用手提砂轮机切割，严禁使用气焊或电焊烧割。切割完成后如不能及时封锚，应对锚具头进行防锈处理。

四、预制混凝土构件合拢拼装技术

（一）混凝土构件编号

该工程采用的预应力装配式塔吊基础是由13件预制混凝土构件组成，为了方便施工，将13件预制混凝土构件分别编号，并将构件编号图下发给安装人员进行现场交底，避免安装人员安装出错，造成重复返工。

13件预制混凝土构件分别是由1件十字型中心件（置于预制塔机基础中心部位十字型混凝土预制件），4件过渡件（扩展预制塔吊基础长度的混凝土预制件），4件端件（预制塔机基础端部的混凝土预制件），4件配重件（搁置于过渡件、端件之间的用于抗倾覆的混凝土预制件）。十字型中心件编号为1号构件，过渡件编号分别为2号、3号、4号、5号构件，端件编号分别为6号、7号、8号、9号构件，配重件标号分别为10号、11号、12号、13号构件。编号示意图见图3~图6。

（二）提高混凝土构件的安装定位精准度

塔吊基础对于地基承载力的要求是极高的，所以对于预应力混凝土构件的安装精度也是必须要严格控制的。针对这一问题，利用BIM技术对塔吊安装定位过程进行精准的安装定位虚拟模拟，同时配备多名专业技能强的专职测量人员，运用GPS技术进行快速定位，运用全站仪将各个混凝土构件的位置进行多次复核，保证混凝土构件的位置准确无误。

（三）合拢拼装

采用25吨汽车吊吊装1号构件，将其安装在事先测放好的放样点上，对准垫层中心线十字线；然后依次吊装2号构件、3号构件、4号构件、5号构件，将其与1号构件对准拼装；其次吊装6号构件、7号构件、8号构件、9号构件，将其与对应的过渡件对准拼装；最后吊装10号构件、11号构件、12号构件、13号构件，将其安装在对应的过渡件和端件上。在吊装过程中需要注意的是在吊装过程中，起吊时的绳索与构件水平夹角不宜小于45°，并利用砂滑动层，定位预制构件的凹件和凸件紧密吻合，保证预制件的中心件的中心位置与轴线重合，拼装连接索张拉首先应进行合拢张拉，待拼装构建完全合拢后在正式进行逐根对称张拉，在张拉过程中应严格控制油泵压力值，读数偏差不得大于0.5兆帕，张拉后，各预制件的拼装应严密。在拼装连接索的锚具及保留的钢绞线外漏部分涂覆油脂和其他可清洗的防腐材料，并设置全密封保护套。

预应力装配式塔吊基础施工工法施工工艺

《预应力装配式塔吊基础施工工法》的工艺流程及操作要点如下：

• 工艺流程

该工法的工艺流程如下：

确定地基承载力→确定塔机位置→测量、放线→开挖夯实基坑→浇筑混凝土垫层→砼养护→垫层放线→吊装各预制件及合拢→穿钢绞线及张拉→吊装配重件。

• 操作要点

一、装配式塔吊基础安装准备工作

1.确定地基承载力。地基承载力要求应于，根据施工蓝图及地质勘察报告，

①层为粉土，天然地基承载力特征值为120千牛/平方米，满足塔机基础承载力要求。

2.确定塔机位置。根据施工平面布置图采用GPS确定塔机安装位置。

3.测量、放线。开挖前用全站仪放出基坑周围四点，用石灰撒出开挖线，开挖深度20厘米，开挖深度较低不宜采用机械开挖，采用人工开挖，基坑四边打出标高控制桩，用钢卷尺检查标高及平面尺寸，防止超挖少挖。基坑平面尺寸8.6×8.6米，每边工作面30厘米，如图7所示。

4.夯实基坑：打夯应一夯压半夯，夯夯相接，行行相连，纵横交叉，表面拉线找平，凡超过标准高程的地方，及时依线铲平；凡低于标准高程的地方，应补土夯实，如图8所示。

5.浇筑混凝土垫层：装配式塔吊基础垫层平面尺寸为8×8米，混凝土强度等级C15，厚200毫米,混凝土浇筑从一端向另一端连续进行；混凝土的振捣采用插入式振动棒。混凝土振捣后，先依据垫层顶面标高用平锹拍压平，再用2米铝合金长刮尺刮平，再在初凝前用滚筒碾压一遍，滚压平整，最后在终凝前用木抹子压实抹平，铁抹子抹压至无明显纹道，垫层平整度不得大于5毫米，浇筑混凝土垫层示意图见图9。

6.混凝土垫层养护：暑季施工，温度高，水分蒸发快，采用薄膜覆盖，保持水分。冬季施工时，混凝土浇筑后应先盖一层薄膜，再盖草帘保温层，必要时采用暖棚法养护；雨天时采用薄膜覆盖，防止水泥浆流失，特别雨季施工应备好薄膜或彩条布，待垫层养护强度达到80%，方可安装塔吊基础。

二、装配式塔吊基础安装工作

1.垫层放线：在垫层上放上各个构件的平面位置线，如下图10。

2.吊装各预制件及合拢：先用汽车吊吊装十字形中心件，使十字形中心件中心对准垫层中心线，再按照装配式塔吊基础安装说明依次吊装过渡件、端件，吊装过程中起吊时的绳索与构件水平面夹角不宜小于45°，并利用砂滑动层，定位预制构件的凹件和凸件紧密吻合，保证预制件的中心位置与轴线重合，塔吊基础吊装图见图11。

3.穿钢绞线及张拉：拼装连接索张拉首先应进行合拢张拉，待拼装构建完全合拢后在正式进行逐根对称张拉，在张拉过程中应严格控制油泵压力值，读数偏差不得大于0.5兆帕，张拉后，各预制件的拼装应严密。在拼装连接索的锚具及保留的钢绞线外漏部分涂覆油脂和其他可清洗的防腐材料，并设置全密封保护套，如图12所示。

4.吊装配重件：用汽车吊吊装配重件，配重件搁置在基础边缘，配重件中部应悬空，并与基础可靠连接，配重件必须到达设计要求的总重量，吊装配重件示意图见图13。