裝配式鋼結(jié)構(gòu)在高承臺塔吊基礎(chǔ)中的應(yīng)用技術(shù)研究

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程概況

1.1 地理位置及場地情況

上海市普陀區(qū)長風(fēng)生態(tài)商務(wù)區(qū)社區(qū)服務(wù)中心工程，位于上海市普陀區(qū)長風(fēng)商務(wù)區(qū)8#地塊南側(cè)，東臨瀘定路，南靠同普路，西臨丹巴路，建設(shè)場地呈L形，建設(shè)基地占地面積37 673.6 m2，基坑面積約3.2 萬m2，東西向長約400 m，南北向?qū)捈s112 m（圖1）。

圖1 工程平面示意

1.2 建筑概況

工程由一個(gè)地下2 層整體地下室（含下沉廣場）、地上6 幢5 層的各類服務(wù)管理用房組成，建筑總高度24 m，其地下部分完全連通。總建筑面積129 874 m2，其中地上67 219 m2，地下62 655 m2。

1.3 結(jié)構(gòu)及圍護(hù)概況

工程結(jié)構(gòu)類型為框架混凝土結(jié)構(gòu)。樁基采用Φ600 mm、Φ800 mm的鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)采用樁承臺基礎(chǔ)結(jié)合大底板基礎(chǔ)，承臺基礎(chǔ)厚1.3 m，大底板厚0.6 m。

基坑開挖平面略呈L形，開挖面積約為32 000 m2，基坑普通區(qū)域開挖深度10.25 m，局部降板區(qū)域開挖深度10.85 m，局部落深坑最深開挖深度12.25 m。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用鉆孔灌注樁加2 道鋼筋混凝土支撐的圍護(hù)形式，基坑止水系統(tǒng)采用三軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕?？觾?nèi)深坑及基坑內(nèi)集水坑、電梯井等落深處加固采用高壓旋噴樁。

2 塔吊基礎(chǔ)承臺方案的比選

目前地下基坑內(nèi)高承臺塔吊基礎(chǔ)多使用格構(gòu)柱加鋼筋混凝土基礎(chǔ)承臺形式，少量采用普通鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺，對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺基本還未曾使用。

2.1 鋼筋混凝土基礎(chǔ)承臺

鋼筋混凝土基礎(chǔ)承臺施工制作時(shí)間略長，需養(yǎng)護(hù)且養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，施工精度要求不高，成本較低。承臺基礎(chǔ)施工完畢后不能立即安裝塔吊，要等待其強(qiáng)度達(dá)到后，方能安裝使用。拆除時(shí)需機(jī)械破碎拆除，噪聲大，不安全，且碎塊作為建筑垃圾需要清運(yùn)，且材料無法回收利用。

2.2 普通鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺

普通鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺施工制作較快，精度要求一般，焊接工作量相對較大，焊縫質(zhì)量難以保證。無需養(yǎng)護(hù)時(shí)間，承臺基礎(chǔ)施工完畢后可立即安裝使用塔吊。拆除時(shí)以無噪聲氣割為主，且材料只能部分回收利用。

2.3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺

裝配式鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺需鋼結(jié)構(gòu)廠預(yù)加工，現(xiàn)場拼裝，焊接工作量小，易保證焊縫質(zhì)量，基礎(chǔ)鋼承臺通過高強(qiáng)螺栓連接質(zhì)量有保證，施工快速，但加工安裝制作精度要求高。無需養(yǎng)護(hù)時(shí)間，承臺基礎(chǔ)施工完畢后可立即安裝使用塔吊。拆除時(shí)方便快捷無噪聲，今后可配套重復(fù)使用，成本略高。

通過上述分析對比，故考慮采取裝配式鋼結(jié)構(gòu)塔吊承臺基礎(chǔ)的形式作為長風(fēng)生態(tài)商務(wù)區(qū)社區(qū)服務(wù)中心工程的塔吊基礎(chǔ)承臺。

3 塔吊基礎(chǔ)施工方案的確定及實(shí)施[1-8]

3.1 塔吊選型及平面布置

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況共布置5 臺塔吊（圖2），1#、3#、4#、5#塔吊位于基坑內(nèi)，2#塔吊位于基坑外。5 臺塔吊均選用TC6012型塔吊。塔吊基礎(chǔ)承臺將放置于地下室頂板上0.9 m處，格構(gòu)柱穿越地下2層結(jié)構(gòu)部分后做，且做成止水構(gòu)造。

圖2 塔吊平面布置

3.2 塔吊基礎(chǔ)的形式

下部：塔吊樁基采用4 根Φ800 mm（3 m×3 m方形布置） 長30 m的鉆孔灌注樁作為基礎(chǔ)樁（插入第⑦1層持力層土0.5 m左右）。

中部：格構(gòu)柱總長度12.85 m，插入立柱樁深度3 m。格構(gòu)柱采用140 mm×140 mm×14 mm角鋼，截面為470 mm×470 mm；格構(gòu)柱綴板采用430 mm×300 mm×12 mm@700 mm；格構(gòu)柱斜支撐采用雙拼140 mm×140 mm×14 mm角鋼，間距2 m，同時(shí)為增加格構(gòu)柱的穩(wěn)定性，格構(gòu)柱平面位置設(shè)置1 根140 mm×140 mm×14 mm角鋼對角撐，對角撐間距2 m。

上部：塔吊基礎(chǔ)承臺考慮可循環(huán)使用的原則，采用鋼轉(zhuǎn)換平臺尺寸為3.3 m×4 m×0.85 m，鋼平臺主要由4 根鋼梁（2 根BH 850 mm×400 mm×25 mm×30 mm及2 根BH 850 mm×300 mm×25 mm×30 mm型鋼）通過10.9級高強(qiáng)度螺栓連接組裝而成。鋼平臺則通過焊接在格構(gòu)柱上的4 塊連接板（30 mm×960 mm×640 mm）用高強(qiáng)度螺栓連接。見圖3。

3.3 塔吊基礎(chǔ)的計(jì)算

3.3.1 基本參數(shù)

TC6012塔吊底架選用固定式底節(jié)，底節(jié)高為1.4 m，截面為1.645 m×1.645 m。其基礎(chǔ)平面需保持在一個(gè)水平面，平面度允差為0.5 mm，未達(dá)到要求允許在底節(jié)底板下墊墊板達(dá)到要求，安裝后檢查其垂直度，不應(yīng)低于1/1 000。

圖3 塔吊基礎(chǔ)立面示意

3.3.2 基礎(chǔ)承臺的計(jì)算

裝配式鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)承臺的整體結(jié)構(gòu)布置見圖4。

圖4 鋼平臺整體結(jié)構(gòu)布置

運(yùn)用MSTEEL軟件進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算GL1直接與塔吊底節(jié)通過銷軸相連，承受塔吊及其吊重傳來的荷載。GL1選取材質(zhì)為Q345B鋼材，選取850 mm×400 mm×25 mm×30 mm的焊接截面。

通過計(jì)算GL2直接與基礎(chǔ)鋼立柱相連，承受由GL1傳遞過來的荷載，并傳遞給鋼立柱。GL2選取材質(zhì)為Q345B鋼材，選取850 mm×300 mm×25 mm×30 mm的焊接截面。

GL1與GL2的翼緣之間通過連接板進(jìn)行單面螺栓（選用摩擦型高強(qiáng)螺栓，10.9級，M30）連接，腹板之間通過填板進(jìn)行雙面連接。

GL2與基礎(chǔ)鋼立柱之間通過連接板進(jìn)行連接，螺栓布置見圖5。

GL2下翼緣連接端板與格構(gòu)柱的連接焊縫均采用直角角焊縫連接。其中4 個(gè)角鋼與連接板的焊縫尺寸為12 mm，角焊縫的計(jì)算厚度為8.4 mm，取8 mm。加勁板件與端板的焊縫尺寸為16 mm，角焊縫的計(jì)算厚度為11.2 mm，取11 mm。格構(gòu)柱由4 根140 mm×14 mm角鋼組成，單個(gè)角鋼的截面面積為3 757 mm2。角焊縫抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為160 MPa，按Q235鋼材計(jì)算。

圖5 連接處螺栓布置

焊縫整體有效截面見圖6。

3.4 裝配式鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)承臺施工要點(diǎn)

3.4.1 立柱樁及格構(gòu)柱施工要點(diǎn)

（a）格構(gòu)柱的垂直度及平面位置的控制：格構(gòu)柱安放前，先進(jìn)行鋼筋籠的安放，再進(jìn)行格構(gòu)柱安裝，格構(gòu)柱各邊與軸線嚴(yán)格垂直或平行。格構(gòu)柱校正架定位時(shí)四邊中心刻有十字線記號，用于對準(zhǔn)樁孔中心，同時(shí)保證4 根格構(gòu)柱各邊與軸線垂直或平行且在同一平面上。確保一柱一樁鋼立柱垂直度控制在1/300以內(nèi)，中心偏差不大于10 mm。

（b）格構(gòu)柱頂標(biāo)高控制：格構(gòu)柱標(biāo)高控制，預(yù)先用水準(zhǔn)儀測定樁孔處校正架頂標(biāo)高，然后根據(jù)插入孔內(nèi)深度，在格構(gòu)柱上用紅油漆標(biāo)出柱頂標(biāo)高位置，4 根格構(gòu)柱頂面水平度差控制在0.5％以內(nèi)。

3.4.2 格構(gòu)柱頂連接板施工要點(diǎn)

（a）格構(gòu)柱頂面抄平處理：若經(jīng)復(fù)測發(fā)現(xiàn)4 根格構(gòu)柱頂面水平度差超過允許范圍（超過0.5％），則需根據(jù)復(fù)測結(jié)果制訂不同的調(diào)整方案，將格構(gòu)柱頂面水平度差控制在0.5％以內(nèi)。通過焊接法以焊縫來調(diào)節(jié)4 根格構(gòu)柱間的水平度，適用于水平度相差較小的情況。通過替換連接板來調(diào)整4 根格構(gòu)柱間的水平度，適用于水平度相差較大的情況。通過切割法切割高出部分的格構(gòu)柱來調(diào)節(jié)水平度，適用于水平度相差較大且不宜用替換連接板法的情況。

（b）連接板焊接前的原位預(yù)拼裝：為確保連接板的安裝施工精度，需對鋼平臺進(jìn)行預(yù)拼裝。先在連接端板上畫出格構(gòu)柱定位線和鋼梁定位線。根據(jù)定位線將連接端板擱置在格構(gòu)柱頂面上，使連接端板中心與格構(gòu)柱中心在同一條豎直線上。根據(jù)鋼梁定位線將轉(zhuǎn)換鋼梁安裝到連接端板上。鋼構(gòu)件預(yù)拼裝并調(diào)平完成后，將格構(gòu)柱與連接端板進(jìn)行點(diǎn)焊連接，實(shí)現(xiàn)初步定位。拆卸轉(zhuǎn)換鋼梁后正式焊接連接板。

（c）連接板焊接質(zhì)量的控制：格構(gòu)柱頂端的連接板作為主要傳力受力構(gòu)件焊接質(zhì)量必須有保障。要求焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)、超聲波探傷不能作出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線探傷，其內(nèi)部缺陷分級及探傷方法應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。檢查數(shù)量：全數(shù)檢查。檢查方法：檢查焊縫探傷報(bào)告。

4 結(jié)語

本工程以裝配式鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)形式的方案，于2013年12月通過了專家的論證。該裝配式鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承臺安裝便捷快速且對于TC6012型塔吊可做到配套重復(fù)利用。為今后裝配式鋼結(jié)構(gòu)在高承臺塔吊基礎(chǔ)中的推廣運(yùn)用提供借鑒。