先置式無承臺塔吊基礎在大型城市綜合體深基坑工程中的應用

徐小姣

摘 要：結合當下大型深基坑工程逐漸增多及深基坑施工技術不斷發展的現狀，以馬鞍山某大型綜合體項目深基坑塔吊基礎為實例，簡要介紹先置式無承臺塔吊基礎的設計采用、施工構造做法、施工控制要點及有特點，同時結合項目實例，在對等情況下與有承臺塔吊基礎的施工難度、對工程質量影響、使用效率及經濟效益方面等進行了分析總結。

關鍵詞：塔吊基礎；深基坑；鋼結構；格構柱；塔吊基礎節；施工技術

引言

近年來，由于城市現代化建設飛速發展，使得城市地下空間的開發建設日益增多，大型綜合體項目結合深基坑施工的工程亦日趨增多。由于項目開發設計需求，基坑支護常常做到規劃紅線位置，地上部分多數為大面積多層商業及部分高層主樓為一體模式。大型地下商場、地下停車場、人防工程等，施工所需材料（包括鋼筋、模板及構配件等）數量相對較大，垂直運輸較為突出，塔吊成為不可或缺的首選運輸工具。傳統的塔吊基礎形式已經不利于該類項目基坑和主體的施工，為了同時滿足施工對工作半徑、工期及施工空間等多方面的要求，以有效覆蓋深基坑平面，主樓高層為定點布置原則來綜合布置塔吊。該類工程施工中塔吊基礎為主要施工難點，文章結合當下行業施工技術，提出一種先置式無承臺塔吊基礎施工做法，主要介紹先置式無承臺塔吊基礎在大型綜合體深基坑工程中的應用。

1 工程概況

馬鞍山寶龍華庭項目，總建筑面積119838m2，其中地下室24334m2，1#樓48250m2，2#樓47255m2。地下2層、埋深9.35m；地上1#樓31層、建筑高度98m；2#樓32層、建筑高度94m。建筑結構形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結構，基坑面積約13000m2，本工程位于馬鞍山市中心城區，西北兩側臨街，南側為已建高層小區，東面為同步在建高層，結合基坑周邊環境影響、基坑與高層主樓施工垂直運輸任務，在基坑內依附1#、2#主樓各設兩臺塔吊。

2 塔吊基礎設計

先置式無承臺塔吊基礎設計主要包含基底下基礎（一般采用灌注樁設計）、正負零下支撐件及轉換結構等，常用設計為鉆孔灌注樁基礎、鋼結構格構柱、格構柱頂封頭鋼板及鋼結構格構柱體系加固件等，具體做法如下。

2.1 鉆孔灌注樁基礎

根據選定的塔吊型號，確定的塔身標準尺寸、安裝高度、附墻間距及附墻分布，進行塔吊荷載及樁心距，結合場地地質勘察報告，按照《建筑樁基技術規范》JGJ-2008進行樁基承載力計算，同時對鉆孔灌注樁設計。結合現場塔吊基礎節尺寸、地質勘察報告及鋼結構格構柱尺寸，選用？準800鉆孔灌注樁作為地下室基底以下塔吊基礎。

2.2 鋼結構格構柱體系

根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003進行設計驗算，鋼結構格構柱一般選用450mm×450mm規格，格構柱角柱采用？骔160×14作四肢柱，加焊380mm×300mm×12mm鋼板作綴條，焊縫厚度12mm，綴條間距600mm。隨著土方分層開挖，在各鋼結構格構柱之間加焊水平撐與剪刀撐，水平撐及剪刀撐均采用？骔140×12，水平撐按間距1600mm設置，剪刀撐與水平撐45°夾角，剪刀撐上下左右相鄰方向按異向設置。

2.3 格構柱頂封頭鋼板

鋼結構格構柱頂封頭鋼板一般選用較厚、截面大于格構柱截面鋼板制作，本項目選用600mm×600mm×50mm鋼板，鋼板焊接固定前，應根據塔吊標準節螺栓孔位置進行放線打孔，定位對中，調整水平度及校準孔位置后，點焊固定，然后分層施焊到設計要求的焊縫厚度。

3 無承臺塔吊基礎構造原理及施工優特點

3.1 構造原理

先置式無承臺塔吊基礎由鉆孔灌注樁、鋼結構格構柱體系、格構柱封頭鋼板與周圍土體系統組成，土方開挖前由鉆孔灌注樁、鋼格構柱、封頭鋼板與周圍土體形成的復合基礎，土方開挖后，在格構柱之間加設水平撐與剪刀撐，鋼結構格構柱與封頭鋼板聯合形成傳力構件，將塔吊荷載傳遞給灌注樁與周邊土層形成的復合地基。

3.2 施工優特點

（1）利用封頭鋼板取代了格構柱與塔吊基礎節之間的鋼筋混凝土承臺，減輕了塔吊基礎自重，減小了對地下室結構空間影響，節約了大量的混凝土施工成本。（2）土方開挖之前即可進行塔吊安裝，加大了塔吊的使用效率，有利于現場基坑支護施工進度。（3）地下結構施工期間，在塔吊基礎位置無須留設后澆施工帶，通過焊接止水片措施完成一次性澆筑，有利于結構施工質量。（4）節省了塔吊安裝及拆除施工費用。

4 施工流程與工藝做法要點

4.1 施工流程

鉆孔灌注樁定位放樣→鉆孔灌注樁施工→插格構柱→澆筑灌注樁頂混凝土→格構柱頂找平找正→封頭鋼板螺栓孔定位、鋼板焊接→格構柱水平撐與剪刀撐焊接→格構柱與封頭鋼板防銹處理。

4.2 鉆孔灌注樁定位放樣

根據塔吊平面位置及基礎節尺寸，用全站儀測量確定樁位，用可靠的定位樁確定樁心位置，在樁外徑撒上石灰線。

4.3 鉆孔灌注樁施工

根據常規的正循環鉆孔灌注樁施工要求進行，重點把握樁定位、鉆孔、清孔的質量控制，鋼筋籠與樁身混凝土質量控制。

4.4 插格構柱澆樁頂混凝土

將格構柱點焊在最后一節鋼筋籠上，將其垂直插入孔內，確定好設計的插入深度后，用樁基吊鉤吊住格構柱，使其不再下沉。隨即澆筑水下混凝土，澆筑過程中不斷條節格構柱平面與豎向位置，使其滿足設計的平面位置與豎直度要求。

4.5 格構柱頂端找平

當混凝土達到設計強度后，測量格構柱頂端標高，根據設計安裝的標高要求，在4根格構柱標記切割水平線，作為切割作業的標志。切割完成后，用砂輪機將切割面打磨平整，以便封頭鋼板充分接觸吻合，為焊接后平整度打好基礎。

4.6 封頭鋼板定位、焊接

將裁好過的4塊鋼板分別布置在格構柱頂，根據設計位置微調校正，是格構柱頂處于鋼板正中心，點焊固定鋼板，然后將塔吊基礎節吊放至鋼板上，用撬棍進行調整使基礎節盡可能處于每塊鋼板正中心，調好后根據基礎節螺栓孔進行鋼板打孔位置標記，標記完成后吊離基礎節，取下鋼板送工廠鉆床開孔。開孔完成后，即對鋼板與格構柱之間接縫焊接，完成后進行加強板焊接。在封頭鋼板焊接完成后，進行4個格構柱之間的十字交叉鋼梁連接焊接，先電焊固定然后正式施焊。

4.7 格構柱之間的水平撐及剪刀撐焊接

隨基坑內土方分層開挖，沒開挖一段，應及時在4根格構柱之間加焊水平撐及剪刀撐，直至土方開挖完畢，以增強格構柱的整體剛度。

4.8 鋼結構體系防銹處理

格構柱頂鋼結構完成后，應及時在封頭鋼板及上部加強部件表面涂刷2遍防銹漆。

5 常見塔吊基礎施工對比與分析

深基坑內塔吊基礎主要有以下布置方法：（1）直接利用建筑物地下室底板作為基礎，在原有底板上適當加強處理；（2）將塔吊基礎置于地下室底板結構下部；（3）增設灌注樁，利用格構柱作為坑內過渡節，在其頂部澆筑塔吊基礎承臺；（4）增設灌注樁，利用格構柱作為坑內過渡節，格構柱支承作為塔吊基礎。下面將上述塔吊基礎做法，在施工難度、對結構影響、使用效率、經濟效益方面做個簡單對比分析。

5.1 施工難度方面

采用（2）塔吊基礎，由于基礎埋深過大，打樁、挖塔吊基礎、澆筑混凝土等均為坑中坑作業，增加基坑安全措施及基坑內部作業時間，且需采用大型吊車下深基坑吊裝進行塔吊安裝作業，增加基坑施工風險。同樣的，（1）塔吊基礎，需待地下室底板混凝土到達設計強度后才安裝塔吊，給安裝與結構施工帶來相當大施工難度。采用格構柱過渡節做法塔吊基礎，逆作法施工，無須土方開挖即可進行塔吊基礎施工，特別是（4）無承臺塔吊基礎，占用場地空間較小，不影響其他工序與結構施工。

5.2 對地下結構施工質量影響

采用（1），（2）兩類塔吊基礎，塔吊基礎節在穿地下室結構樓板、頂板時需要留置后澆塊，不利于結構整體性，且基礎節穿結構樓板、頂板時，對結構鋼筋有很大影響，特別是拆除基礎節過程中，易造成鋼筋損傷。利用格構柱作為過渡節塔吊基礎，在穿結構樓板及地庫頂板時無須留設后澆塊，只需在過渡節角鋼上焊接止水片就好了，有利于結構與防水施工質量。

5.3 使用效率方面

格構柱無承臺塔吊基礎采用逆作法施工，在基坑土方開挖前即可完成塔吊安裝和使用，可以全過程為現場施工服務，有利于基坑施工進度。采用（1），（2）均須在基坑支護與土方施工后才能進行塔吊基礎施工，且須帶基礎混凝土強度達到設計要求后才能安裝使用，塔機使用效率低，影響整個工程施工進度。

5.4 經濟效益分析

通過對使用效率、施工難度及對結構質量影響方面，對于城市內深基坑工程塔吊基礎，采用（1），（2）方式塔吊基礎施工方案可能性較小，大多采用格構柱過渡節施工方案施工。結合本工程實例，對鋼結構格構柱鋼筋混凝土承臺基礎和鋼格構柱支承無承臺基礎施工成本做個簡單分析。兩種塔吊基礎共同點：同樣的灌注樁基礎、同樣的格構柱體系。不同點：有承臺基礎承臺尺寸為3600mm×3600mm×1250mm，無承臺基礎在格構柱頂部加焊4塊600mm×600mm×50mm鋼板各一塊，4根格構柱之間沿水平方向加焊4根？骔140×12，沿對角方向每兩根立柱之間加焊1根？骔140×12，共4根。混凝土承臺費用（包含鋼筋、混凝土、模板、人工費）：混凝土（C35）：380×3.6×3.6×1.25=6156元，鋼筋：2400×1.3=3120元，模板：18×（3.6×3.6+4×3.6×1.25）=557.3元，人工費（模板工、鋼筋工、混凝土工）：6×250+8×200+4×180=3020元。承臺費用合計：6156+3120+577.3+3020=12873.3元。無承臺基礎費用：鋼板：2300元/每噸×0.6m×0.6m×0.05m×7.8t/m3×4=1291.7元，角鋼：2400元/每噸×0.3t=720元，開孔及人工費：2000元。無承臺費用合計：1291.7+720+2000=4011.7元。無承臺措施節約費用為：12873.3-4011.7=8861.6元。成本節約率：8861.6/12873.3=68.8%。綜合上述分析，鋼結構格構柱支承無承臺塔吊基礎較鋼結構格構柱鋼筋混凝土承臺塔吊基礎經濟效益明顯，在深基坑工程中具有良好的推廣價值。

6 結束語

本項目采用鋼結構格構柱無承臺塔吊基礎，灌注樁與建筑結構樁同步施工實施，塔吊先于基坑與土方施工前即投入使用，兩層地下室包含地下室底板、負2層頂板、地庫頂板均未設后澆塊，方便了地庫結構施工，保證了混凝土結構質量。目前該工程已完工，塔吊已安全拆除，自2012年10月安裝以來使用效果良好，塔吊基礎穩固，格構柱穿樓板位置混凝土質量良好，未出現任何滲漏及其他質量缺陷。

參考文獻

[1]李炯.深基坑內鋼格構柱支承無承臺塔式起重機基礎施工工法（2011-2012年度上海市級工法）[R].2012.

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