地下室內塔吊基礎利用工程樁施工技術

翁建軍（寧波市建設集團股份有限公司，浙江 寧波 315000）

塔吊又稱塔式起重機，是建筑工程施工中重要的垂直、水平運輸機械，分為行走式和固定式。行走式塔機用于建筑物較多、場地面積較大的建筑工程中。固定式塔機因塔身固定不轉，常用在場地面積相對固定的房屋建筑施工中。塔吊基礎的費用屬于建安費用的技術措施費，其選型、位置、數量不僅影響主體結構的進度，在措施費中的占比也較大，直接影響到項目的施工成本。

1 塔吊的布置

1.1 塔吊選型

要根據工程現場施工條件、材料堆場的布置、建筑總高度、工期要求、塔吊投入使用時間、塔吊的數量等，結合塔吊的臂長、最大起重量進行選用，盡可能覆蓋施工區域、減少材料的二次搬運。

1.2 塔吊基礎的布置

隨著城市地下空間的開發利用，地下室面積越來越大，從塔吊的利用率和附墻等綜合考慮，塔吊通常布置在靠近上部主體結構的地下室內，此時除了盡量覆蓋主體結構工作面和周轉材料的堆場外，還要考慮避開地下室頂板的框架主梁、框架柱及地下室圍護結構的支撐等，此時可應用（BIM Building Information Modeling，建筑信息模型）技術建模輕松解決。

1.3 附墻件的設置

不同型號的塔吊，其中心距附著點即主體結構外邊線的水平距離不盡相同，一般為 3.5～7.0 m，兩個附著點在平面內水平距離 5.0～7.0 m。

1.4 便于塔吊安拆

塔吊布置時還要考慮便于安拆，若塔吊與施工升降機（或物料提升機）位于建筑物同一側時,塔吊中心與施工升降機（或物料提升機）外邊緣最小距離不應小于塔吊平衡臂的長度；當塔吊平行于建筑物時，駕駛室最外邊緣不得與建筑物外架最外邊緣相碰。

1.5 群塔布置

大面積的施工作業面經常會面臨群塔作業，多塔布置時還要考慮相鄰塔吊間高低塔的垂直距離、塔身水平距離的限值規定，做好塔吊的限位工作。

2 工程概況

背景工程位于寧波市高新區，總建筑面積 70209 m2，地下建筑面積 7458 m2，地上建筑面積 62751 m2，包括-1 F、地上 5 幢單體， 3 幢為 5 和 6 F 多層建筑，建筑高度20.55～24.05 m；2 幢為 19 F 和 21 F 的高層建筑，建筑高度69.6 m、78 m。根據工程施工現場平面布置和施工進度安排，共布置二臺 QTZ63（6010）塔吊，其中 1 號塔吊布置在5 號樓南側的地下室內，臂長 58 m，安裝高度約為 93 m，在結構結頂后退場； 2 號塔吊布置在 1 號樓北側的自然地坪上，臂長 58 m，高度約 85 m，在結構結頂后退場。

3 塔吊基礎的選擇

3.1 塔吊基礎形式的選擇

因 1 號塔吊布置在地下室內，故考慮采用型鋼格構柱＋鋼筋混凝土承臺的組合式基礎，就是由類似于支護結構中的立柱樁（也稱型鋼格構柱）與上端的鋼筋混凝土承臺或型鋼平臺組成的基礎。主要有型鋼格構柱＋鋼筋混凝土承臺、型鋼格構柱＋型鋼平臺兩大類。后者因在實際施工中存在鋼平臺用鋼量大、與塔身的連接技術難度較大等問題目前使用較少。前者根據混凝土承臺與地下室頂板的相對標高不同又分為兩種，一種是承臺位于地下室底板與頂板之間，簡稱地庫頂板下塔吊基礎，如圖 1 所示；另一種是承臺位于地下室頂板上，簡稱地庫頂板上塔吊基礎，如圖 2 所示。

圖1 地庫頂板下塔吊基礎

圖2 地庫頂板上塔吊基礎

3.1.1 地庫頂板下塔吊基礎

此種形式承臺底標高高于地下室底板面約 1 m，一方面考慮型鋼格構柱懸臂高度不大，格構柱間無需設型鋼支撐，再者是為了滿足地下室底板混凝土澆搗時留有足夠的操作空間。此形式的具體做法是：在塔吊樁（鉆孔灌注樁）中事先插入與鉆孔樁內鋼筋籠焊牢的型鋼格構柱，混凝土澆至格構樁頂，接著開挖塔吊基礎承臺的土方，然后施工塔吊基礎承臺，格構柱與底板一起澆筑成整體，塔身穿地庫頂板時留洞，等塔吊拆除后洞口封閉。因塔吊在地下室挖土階段即投入使用，所以在地下室挖土之前需先開挖塔吊基礎承臺施工的土方，若承臺埋深較深時會導致挖土工作量較大。

3.1.2 地庫頂板上塔吊基礎

此種形式承臺底標高高于地下室頂板面，所以需先填土至樁頂標高下 0.3 m 用于塔吊基礎樁的施工,在塔吊樁（鉆孔灌注樁）中事先插入與鉆孔樁內鋼筋籠焊牢的型鋼格構柱，再施工塔吊承臺，接著是深基坑開挖，隨挖隨安裝格構柱之間的水平支撐與豎向支撐，底板混凝土澆筑時需先將型鋼格構柱內的混凝土鑿除，再在其四周焊環形鋼板止水帶，與底板整澆，格構柱穿地庫頂板時留設 4 個方孔，待塔吊拆除后封閉。

3.1.3 地庫頂板上塔吊基礎（工程樁兼作塔吊樁）

此種形式是 3.1.2 的特殊形式，就是利用工程樁兼作塔吊樁，因為一般工程樁的特征值遠大于塔吊承臺基樁要求的特征值，所以安全性更高，還可以節省地庫底板下塔吊樁的費用。但利用工程樁的塔吊基礎承臺形狀往往不一定規則，通常承臺面積比常規的要大，以本工程 1 號塔吊為例，塔吊型號 QTZ63（6010），如采用常規的塔吊基礎，承臺為用5000 mm×5000 mm×1200 mm，混凝土方量為 30 m3，而利用四枚工程樁兼作塔吊樁，塔吊基礎承臺位于地庫頂板上 0.7 m，承臺為不規則的四邊形，面積為 51 m2，采用預埋螺桿條形梁式承臺，最終承臺混凝土方量為 41.9 m3，同時格構柱間的型鋼支撐用量略有增加。

3.2 塔吊基礎承臺的形式

目前應用廣泛的塔吊基礎承臺形式大致有兩種：鋼筋混凝土方形承臺、鋼筋混凝土臺階式承臺。

3.2.1 鋼筋混凝土方形承臺

對于方形承臺，塔身通過預埋螺栓與方形鋼筋混凝土承臺相連，承臺不僅要考慮抗彎還要考慮抗沖切的要求，所以在承臺的下部要配置抗彎鋼筋，上部也要按構造要求設置構造鋼筋，施工方便。但承臺混凝土方量大，后期塔吊承臺拆除的工作量也大，以 5000 mm×5000 mm×1200 mm 的鋼筋混凝土承臺為例，每個承臺的混凝土方量為 30 m3。

3.2.2 鋼筋混凝土臺階式承臺

對混凝土方形承臺來說，承臺抗沖切的安全系數較大，通常承臺的大厚度是為滿足塔吊預埋螺桿長度的要求，所以將承臺做成如下的預埋螺桿條形梁式承臺 圖 3（a）所示和預埋螺桿臺階式承臺如圖 3（b）所示，在保證承臺抗沖切滿足要求的前提下，將預埋螺栓處的承臺厚度加大，以圖3b 形式為例，這樣僅混凝土材料用量至少可減少（5×5-2.2×2.2）×0.4=8.06 m3，約26%，按C35混凝土考慮，節約成本約 4836 元。

圖3 鋼筋混凝土臺階式承臺

3.3 成本分析

以 1 號樓 QTZ63（6010）塔吊為例，對塔吊基礎的三種方案進行成本分析，見表 1。

表1 塔吊基礎三種方案成本對比

由以上得出：方案一，地庫頂板下塔吊基礎，成本雖比方案二略低，但存在頂板留洞時間長，洞口大以及前期塔基土方開挖深度大等問題， 不選用。方案二，地庫頂板上塔吊基礎，盡管增加了塔吊樁施工時地坪需填高的工序，但后期承臺拆除在頂板上實施，安全隱患小，垃圾清運方便，優先選用。方案三，地庫頂板上塔吊基礎（工程樁兼作塔吊樁），是在方案二的基礎上，利用工程樁作塔吊樁，而塔吊基礎承臺混凝土和型鋼格構柱間支撐增加的費用遠小于塔吊樁節省的費用，所以成本最低，是背景工程中 1 號塔吊基礎的最終選用型式。

4 塔吊基礎施工要點

因塔吊樁頂標高高于自然地坪，故塔吊樁施工時需先將地坪填高至樁頂標高下 0.3 m，本工程利用4 枚工程樁，所以需將工程樁設計標高抬高至塔吊樁頂設計標高。需從挖土方法、支撐設置、沉降觀測等方面保證其整體剛度，具體操作要點如下。

（1）塔吊基礎周邊土方的開挖。型鋼構柱周圍的土方應分層、對稱開挖，嚴禁挖土機械觸碰型鋼格構柱。

（2）型鋼格構柱支撐的安設。放置格構柱時應控制其水平度、垂直度及平面位置，確保格構柱使用過程中受力均勻。型格構柱內的混凝土僅在穿地下室底板時鑿除，其余均保留，以確保型鋼格構柱有足夠的剛度，型鋼格構柱之間的水平與豎向型鋼支撐要隨挖土深度及時安設并焊接。

（3）加強沉降觀測。承臺混凝土未達到規定強度前，禁止安裝和使用塔吊。觀測點設在塔吊標準節上，塔吊基礎沉降、塔身垂直度在土方開挖期間每天觀測一次，土方開挖完成后每半月一次，發現異常及時反饋。當塔吊基礎沉降，塔身垂直度偏差超過 0.2% 時，必須由安拆單位專業人員進行校正。

（4）預留孔洞的處理。因塔吊基礎設在地庫頂板上方，型鋼格構柱須穿過底板和頂板，因此型鋼格構柱在底板厚 1/2 處焊接 3 mm 厚鋼板止水片，焊接必須牢固、位置正確，底板混凝土澆搗時與格構柱一起澆搗，連成整體。型鋼格構柱穿越頂板區域要留洞，洞口尺寸邊長比型鋼格構柱寬2 mm×350 mm,此位置頂板鋼筋全部斷開并上彎，長度要滿足搭接長度要求，即孔洞邊長 /2＋35 d，待主體結構結頂、塔吊拆除后，進行板筋焊接、支模和洞口封閉。此處除按施工縫的相關要求外，為防止滲漏水，在頂板混凝土結構表面再增設一道防水層。

（5）塔吊基礎承臺拆除。塔吊基礎鑿除前，塔吊承臺10 m 范圍內頂板上方、地下室內部均設置警戒線，禁止無關人員靠近。塔吊承臺用 PC80 挖掘機及破碎錘停在頂板上方進行鑿除，垃圾用鏟車清除，頂板上方的格構柱要分段割除。地下室格構柱拆除時要搭設鋼管操作架，滿鋪腳手片、滿布剪刀撐和斜撐。安排石匠由上至下用氣泵分段進行鑿除，型鋼格構柱割除前應先將格構柱內的混凝土鑿除，直至鑿到底板面。鑿除過程中垃圾應隨鑿隨清理。

5 結 語

1 號塔吊采用地庫頂板上的塔吊基礎，且工程樁兼作塔吊樁，提高了塔吊基礎的安全性，節約了成本。實際應用時需征得結構設計單位的同意。由于地下室頂板的預留洞一般要到主體結構結頂、塔吊拆除后才能補澆，所以存在漏水及垃圾清理工作量大等問題。目前有項目嘗試在地下室頂板處不留洞，格構柱與地庫頂板一次性澆搗，方便施工，對后續工序影響較小，可供類似工程借鑒。