组合式塔吊基础安全风险识别及应对措施

组合式塔吊基础安全风险识别及应对措施

陈文光

中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070

摘要：组合式塔吊基础是指的由若干格构式钢柱或钢管柱与其下端连接的桩基以及上端连接的混凝土承台或型钢平台组成的塔吊基础。这种组合式塔吊基础在深基坑工程中广泛被应用，能够有效解决深基坑内支撑梁施工阶段塔吊提前穿插安装的问题，为了加强对此类塔吊基础的安全管控，笔者通过对组合式塔机基础安全风险进行全面的识别并有针对性的提出相关的管控措施，为更好的做好现场安全管理，减少事故的发生有较大的意义。

关键词：组合式塔吊基础；安全管理；深基坑

组合式塔吊基础是指的由若干格构式钢柱或钢管柱与其下端连接的桩基以及上端连接的混凝土承台或型钢平台组成的塔吊基础。在深基坑工程中，为了提前插入塔吊安装、投入使用，配合进行内支撑施工材料运输。通常利用钢格构柱+立柱桩将塔吊承台托起，以便于塔吊的提前安装，节约工期费用。格构式塔吊基础有诸多优点，但是其高度高、柔性较大的特点给施工造成了困难，容易产生垂直度的偏差，存在安全隐患。

1、组合式塔吊基础设计概况

组合式塔吊基础常规做法为“灌注桩+钢格构柱+塔吊基础承台”，桩直径及深度通常参考周边地库桩来设计，桩直径不宜小于700mm，且截面尺寸应满足钢格构柱插入基桩钢筋笼的要求。灌注桩在格构式钢柱插入部位和桩顶以下5d范围的箍筋应加密，d为桩的直径，间距不应大于100mm。钢格构柱的截面尺寸及型材选择根据塔吊使用说明书及荷载计算确定，格构式钢立柱的布置与下端的基桩轴线重合，一般采用焊接四肢组合式对称构件，截面轮廓尺寸不小于400mm×400mm,分肢采用等边角钢，且不小于L100mm×10mm;缀件采用缀板式。格构式钢柱伸入承台厚度的中心。塔吊基础承台按照塔吊说明书要求进行设计。常见的格构式塔吊基础设计做法如图1-1所示

图1-1：格构式钢柱组合式基础立面示意图

1. 格构式钢柱；2-型钢剪力撑；3-灌注桩；4-塔机；5-混凝土承台

格构式塔吊基础施工流程：场地平整→桩基成孔→钢筋笼制作→钢格构柱制作→

钢筋笼、格构柱拼接吊装下孔→浇筑桩基混凝土→塔吊基础土方开挖→塔吊混凝土基础施工→塔吊安装就位→塔吊格构式基础范围土方开挖→塔吊格构柱剪刀撑加固→塔吊使用结束→塔吊拆除→承台基础破除

JGJ/T187—2019《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》中对组合式塔吊基础的构造要求，安全计算、验收标准等做了相应的要求。组合式塔吊基础按照规范要求进行设计，施工，本文对组合式塔吊基础安全风险的识别及应对措施的提出，是在组合式塔吊基础设计、施工满足相关规范规定要求的前提下提出的，主要结合现场组合式塔吊基础施工步骤、日常使用过程中遇到的一些问题以及规范未予以强调的内容来进行深入思考、分析。

2、主要的安全风险识别

2.1计算工况与现场实施过程工况不一致的风险

根据JGJ/T187—2019《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》，需对桩承载力验算、格构柱换算长细比验算、格构柱分肢的长细比验算、格构式钢柱受压稳定性验算、缀件验算、承台受剪切验算、承台受冲切验算等等。以上的计算均是基于组合式塔吊基础型钢剪刀撑全部施工完毕后的工况进行计算的。但是在实际操作时，将四根格构钢柱连成一个整体的型钢剪刀撑是随着土方开挖逐步进行施工的，塔吊通常在土方开挖前进行安装。在型钢剪刀撑未施工前，组合式塔吊基础的受力情况一般是未进行安全核算的，塔吊基础桩顶以上部分覆土逐层开挖过程中，格构式塔吊基础的受力情况与土方开挖完、型钢剪刀撑全部施工完成后的受力情况是有所不同的。剪刀撑的设置可以有效提高塔吊基础的整体稳定性。在土方开挖过程中，型钢剪刀撑未施工完成前，该阶段塔吊作业过程中存在有计算工况与现场实施过程工况不一致的所带来的安全风险，对于土方开挖过程中的组合式塔吊基础受力情况分析需引起重视。特别是在格构式塔吊基础周边土质力学性能较差的情况下，安全风险增加。

2.2钢格构立柱与桩组合受力承载力不足的风险

钢立柱与灌注桩施工完成后的受力状态以及立柱桩的施工质量，按照目前的规范，未对钢格构柱及立柱桩组合最终的承载力检测提出要求。JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》以及JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》只对钢格构柱及桩施工质量的验收标准、钢格构柱施工注意事项及安装偏差做了要求，钢格构柱与桩的组合结构最终的承载力并未做检测要求。在实施过程中，受到钢立柱的影响，立柱桩的完整性及承载能力一般也未进行检测。因此在安装塔吊的时候，钢立柱与立柱桩组合结构最终的承载能力能够达到多少，无可靠的检测数据作支撑，从而造成一定的安全风险。根据经验，深基坑在土方开挖过程中，卸土量越大，导致立柱桩的上浮或者下沉的变形值就越大。笔者在对多个采用组合式塔吊基础的塔吊垂直度（塔吊未安装塔吊附臂）进行监测数据分析发现，存在有部分塔吊出现垂直度偏差超过4/1000的情况，等到发现问题的时候再进行处理，往往都比较困难，且带来较大的经济损失。

2.3组合式基础成品保护不力造成的安全风险

在土方开挖的过程中，经常会遇到挖土机械作业碰撞到格构立柱的情况。采用格构式塔吊基础的项目，多为深基坑、超高层类项目，项目施工工期长，组合式塔吊基础在使用过程中，如果不采取防锈措施，钢构件会出现较为严重的锈蚀，多数项目在对组合式塔吊基础在使用过程中的成品保护意识不强，成品保护不利会造成组合式塔吊基础的承载能力降低，从而带来安全风险。该类问题在笔者多调研的多个项目中，发生的频率较高。

3、风险应对措施

以上几点对于组合式塔吊基础风险的分析，是建立在组合式塔吊基础设计、立柱桩及钢格构柱施工均满足现有规范的前提下所提出的。认真编制专项施工方案并按照规范及方案进行施工是这类塔吊基础安全保证的前提。基于以上的分析，笔者提出以下几点风险应对措施：

3.1对型钢剪刀撑未施工前进行安全计算分析

在JGJ/T187—2019《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》所要求的计算基础上，增加型钢剪刀撑未施工前工况下的安全计算分析。需进行四根钢格构立柱为通过型钢剪刀撑连成一个整体的情况下的受力计算分析，建议利用有限元软件对土体开挖过程中，模拟计算不同工况下组合式塔吊基础的受力情况，核实能否满足安全要求。

3.2进行组合式塔吊基础承载力检测试验

在塔吊安装前，对组合式塔吊基础的承载能力做承载力检测试验，进行静载试验对组合式塔吊基础的承载能力进行验证。避免出现塔吊安装完成投入使用后发现问题再进行处理，提前化解安全风险，避免造成较大的工期及经济损失。

3.3加强对塔吊的位移监测

在未安装塔吊附臂前，加强对塔吊垂直度、塔吊基础水平及竖向位移监测，一旦发现变形数据异常，应立即停止塔吊的使用，排查原因并制定有效管控措施。正常使用阶段的监测应严格按照规范要求来执行。

3.4加强对格构式塔吊基础的成品保护

在土方开挖阶段，格构式塔吊基础周边的土方尽量选用小型机械配合人工开挖，钢格构柱之间的土方进行人工开挖，避免机械作业对钢格构柱产生碰撞。及时对钢构件涂刷防锈漆，避免因为锈蚀而影响承载能力。在日常的使用过程中，需在容易发生碰撞的区域设置警示标示及防撞措施。

3.5避免在刚格柱周围进行动火作业

由于钢材抗高温能力较差。应避免在钢格构柱周边进行动火作业，夏季高温期间对钢构件采取降温措施，避免应温度过高而影响钢材的受力性能。

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