既有地鐵上蓋項目的塔吊基礎設計與施工

蔣國偉 戎志偉

歌山建設集團有限公司 浙江 杭州 310005

1 工程概況

寧波楊柳郡G地塊商品住宅（設配套公建）項目為既有地鐵上蓋項目，位于寧波市規劃路東側、東環南路南側。

原規劃地下結構2層，結構型式為框架結構，柱網間距10～12 m。±0.00 m層為地鐵維修廠房，＋10.00 m層為停車庫，＋15.00 m頂層上部為綠地、廣場，均已建設完成并投入使用。

現頂層上部規劃變更為13幢10層住宅樓建筑，主體結構形式為框架結構，總建筑面積為83 510 m2。需在既有＋15.00 m層結構頂板上實施新建樓棟部位原結構拆除加固，新增樓層轉換梁層，梁上立柱，形成上部結構主體框架。＋15.00 m層即為以后的住宅區的室外地面景觀層。

2 塔式起重機基礎布置原則與選型

2.1 布置原則

塔機布置原則如下：盡可能地覆蓋工作面，不留死角；滿足最大材料和構件質量的吊運要求；便于機械設備安裝和拆除。

考慮到該工程已完成地下室頂板，且地下室部分已投入使用，因此合理布置塔吊基礎是相當關鍵的一步工作，塔吊基礎的布置既要確保不破壞原已完成的結構，保障軌道交通部門的正常維修生產工作，又要不影響后續施工要求。

本工程擬建工程樓棟多，施工面積大，材料周轉頻繁。但由于施工作業面位于既有地鐵上蓋，施工場地布置的局限性很大。

場外依靠已完成的高架橋運輸，場內環形道路設置后，材料堆場、加工廠只能考慮放置在與原建筑鄰近的原地面上，材料的上下垂直運輸以及場內周轉調運就相當關鍵。

為能合理高效地組織材料進場及運輸，在既定工期內按時完成建設任務，合理布置施工機械至關重要。

2.2 塔機選型、布置

本工程考慮共投入8臺QTZ5810型塔吊，各幢樓采取流水作業穿插施工，以保證塔吊正常運轉，提高工效[1-4]。

3 塔吊基礎設計原理

3.1 設置原則

因本工程位于既有地鐵上蓋區，＋10.00～＋15.00 m標高層為地下車庫，＋15.00 m板以上為主樓施工區域 ，塔吊基礎須設置在＋15.00 m板面標高位置。為確保塔吊使用安全，并考慮塔吊與主樓附墻連接方便，須在靠近主樓附近挑選4根獨立框架柱作為塔吊基礎豎向承載受力點，采用鋼筋混凝土十字梁式基礎并將其設置在4根原結構獨立柱頂端，十字交叉梁尺寸為600 mm×（1 350～1 500）mm，塔吊基礎混凝土強度等級為C35。

3.2 技術原理

塔吊基礎設在原有建筑結構頂板上，塔吊荷載通過十字梁直接傳遞到框架柱頂。委托原設計單位對影響到的原建筑結構進行荷載復核驗算。經驗算，在原結構柱頂不承受彎矩的情況下，豎向構件承載力能滿足要求。其荷載傳遞路線為：塔吊→十字交叉梁→框架柱頂→原建筑結構框架柱→地基基礎。

塔吊十字梁式基礎形式有2種，即斜交叉十字梁與正交叉十字梁，梁跨度均在15 m以內，計算時，為保證安全，全部按跨度15 m計算。

設計原則上要求原結構框架柱頂不得承受彎矩，故十字交叉梁與柱頂的連接采用鉸接方式，即原框架柱頂另植4根角筋伸入梁內錨固，以控制位移。十字梁端設置構造承壓牛腿，梁底與原結構梁板接觸處，滿鋪一層厚50 mm擠塑板，防止十字梁將上部荷載傳到原結構梁、板上。在十字梁交叉處設現澆鋼筋混凝土承臺，塔吊基礎節固定螺桿預埋在現澆承臺中心（圖1）。

圖1 鋼筋混凝土十字梁式塔吊基礎示意

鋼筋混凝土十字梁式基礎布置原則：考慮附墻，挑選主樓邊上跨度較近的4根原結構柱，鋼筋混凝土十字基礎梁端擱置在4個原結構柱頂，十字梁梁端伸出原結構柱，柱頂4φ22 mm角筋采用化學植筋，植入深度22D（D為鋼筋直徑），向上錨入十字梁內，十字梁基礎中心加腋4 000 mm×4 000 mm×1 350 mm，即為塔吊基礎承臺，并居中預埋塔吊基礎節固定螺桿。

4 塔吊基礎施工要求及方法

1）塔吊基礎須設置在＋15.00 m層板面位置。根據施工圖紙找出合理布置塔吊位置的4根框架柱，把＋10.00 m板地下室框架柱位置、柱子截面用儀器投遞至＋15.00 m板上，然后彈出十字交叉梁位置線。原結構柱截面為600 mm×600 mm、800 mm×800 mm。

2）為避免十字梁式基礎給結構板造成傷害，在十字梁底滿鋪厚50 mm擠塑板，確保十字梁底與結構板隔離。

3）十字梁端頭超出原柱頭，在原柱頂位置進行角筋植筋，植筋深度為22倍柱鋼筋直徑，植筋膠采用“喜利得”，由專業植筋加固單位植筋，鋼筋伸入十字梁內的長度必須達到錨固長度要求（圖2、圖3）。

4）根據設計計算進行鋼筋配料加工，塔吊基礎節固定螺桿在梁鋼筋綁扎完成后埋入十字梁，梁端鋼筋錨固及搭接長度需滿足規范要求。塔吊基礎節安裝的四角水平標高必須嚴格控制，誤差在2 mm以內（圖4、圖5）。對于結構轉換梁與塔吊基礎十字梁相交的，轉換梁鋼筋應預先在十字梁中留置，接頭形式采用套筒連接。

圖2 結構柱新增角筋錨入十字梁內

圖3 梁、柱節點鉸接示意

圖4 基礎三維效果示意

圖5 基礎實施效果

5）塔吊基礎混凝土采用C35預拌混凝土，混凝土坍落度需經檢測滿足要求，分層澆筑確保混凝土振搗密實。

6）塔機安裝前應在梁加腋四角設置沉降觀測點，并在塔機安裝前進行原始觀測，塔機安裝后觀測一次。使用過程中每周測一次沉降及傾斜，塔機附墻安裝升節后至少觀測一次，并做好記錄。

7）本工程8臺塔吊均需在結構3～4層部位安裝附墻，以確保塔吊的穩定性。按照“先附墻，后升節”原則，附墻安裝前，塔吊初始安裝高度不得超過30 m[5-6]。

5 塔吊十字梁式基礎設計計算

利用PKPM結構設計計算軟件對塔吊十字梁式基礎進行設計驗算（表1）。

表1 塔吊基礎載荷

因考慮塔吊安拆要求，塔吊基礎節需偏離建筑物外200 mm，梁加腋相應外偏，須確保基礎節安裝位置在梁加腋部位居中（圖6）。

圖6 十字梁示意

6 結語

寧波楊柳郡G地塊地鐵上蓋項目采用在原結構框架柱頂新增設置十字梁式塔吊基礎的方式，實現在狹小既有地鐵上蓋區域合理布置塔吊，既保障現場材料水平周轉、垂直運輸的順利進行，又不影響下層軌道公司正常生產維修作業，圓滿地完成了業主施工節點工期要求。目前所有塔吊已拆除完畢，塔吊基礎使用過程中未發現變形，對原結構也未造成任何影響，為今后同類項目塔吊基礎設計提供了可借鑒的方法。