格构式塔吊基础施工工艺浅析

格构式塔吊基础施工工艺浅析

帅新凯，吴云龙，李露宏

中建八局第一建设有限公司华南公司  广东省深圳市  518000

[摘要]深基坑施工过程中，为方便基坑开挖支护阶段施工材料的运输及解决因场地因素造成的后期塔吊安拆困难等问题，结合现有技术，设计采用格构式塔吊基础。该工法可有效减少施工难度，加快施工进度，且不影响后续主体施工，取得良好的经济效益，可为同类工程施工提供有益的参考。

[关键词]深基坑；塔吊基础；钢格构柱；施工工艺

[中图分类号] TU974            [文献标识码] A            [文章编号]

Analysis on construction technology of lattice tower crane foundation

SHUAI Xin-kai，WU Yun-long，LI Lu-hong

（China Construction Eighth Engineering Bureau Co., Ltd. Shenzhen, Guangdong Province 518000 China）

Abstract: during the construction of deep foundation pit, in order to facilitate the transportation of construction materials in the excavation and support stage of foundation pit and solve the difficulties in the installation and removal of tower crane in the later stage caused by the construction environment, combined with the existing technology, the lattice tower crane foundation is designed. This construction method can effectively reduce the construction difficulty, speed up the construction progress, do not affect the subsequent main construction, and obtain good economic benefits, which can provide a useful reference for the construction of similar projects.

Key words: deep foundation pit;tower crane foundation;steel lattice column;construction technology

0 引言

随着城市快速建设、发展，城市内高层建筑越来越多，必然存在深大基坑，且进行地下室施工时需提前做好基坑支护，当地下室的深度及规模越来越大，基坑围护结构也越来越复杂。为了提高塔吊的利用率，方便前期基坑施工，采用在混凝土灌注桩中插入钢格构柱的塔吊基础，与普通承台式塔吊基础相比，可减少塔吊基础施工时的难度，提升塔吊的利用率，加快施工节奏，对施工成本实现有效压缩，确保基坑支护及地下室结构顺利施工。

1 工程概况

本工程为深圳市泰宁小学拆建工程施工总承包项目，地址位于深圳市罗湖区太宁路南侧，水库新村东侧，泰宁小区北侧，用地面积0.8万平方米，项目原址拆除重建泰宁小学，新建一栋12层教学综合楼，楼高49.90米，总建筑面积3.1万平方米。本工程支护结构体系为咬合桩+砼内支撑，土方开挖深度约为15m，属于深基坑工程施工范畴，若在基坑底部施工塔吊基础，土方开挖后栈桥板位置有限，并且支撑梁间距较密约为7m～10m，对后续塔吊安装极为不便，为使深基坑开挖期间塔吊可提前投入使用，塔吊基础选用混凝土灌注桩+钢格构柱+混凝土承台组合形式，如此塔吊在基坑支护内支撑施工阶段和土方开挖阶段即可投入使用。

2 设计方案

根据总体施工部署和施工现场总体平面布置规划，本工程共布置３台塔吊（1#TC6015塔吊、2#TC6015塔吊、3#TC6015塔吊），塔吊臂长为45m、40m及30m。每台塔吊设计为4个混凝土灌注桩+4个钢格构柱组成的承台基础。

2.1 混凝土灌注桩设计

根据岩土工程勘察报告，结合土方开挖深度和现场实际情况，塔吊基础采用桩径为1m的水下灌注桩，灌注桩持力层拟定为中风化混合花岗岩，入岩要求为入中风化岩不少于3m，经计算，1#塔吊基础灌注桩有效桩长为8.8m，2#塔吊基础灌注桩有效桩长为8.6m，3#塔吊基础灌注桩有效桩长为17.95m。灌注桩混凝土等级为C35水下混凝土，桩身配筋为18根HRB400EΦ22钢筋，加劲箍为HRB400EΦ22，间距为2000mm，螺旋箍为HRB400EΦ8，间距为200mm，且螺旋箍在桩顶向下5d范围内加密Φ8@100，以提高混凝土灌注桩承载能力。

施工中，钢筋笼长度按设计桩长制作即可，孔底沉渣厚度不超过50mm。浇筑混凝土灌注桩时，桩顶超灌高度0.8m～1m。

2.2 钢格构柱设计

钢格构柱由４根L160mm×16mm角钢通过缀板焊接而成，钢格构柱截面尺寸为500mm×500mm，缀板采用420mm×300mm×20mm钢板制成，角焊缝10mm厚满焊。缀板间净距为310mm。根据《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》（JGJ/T 187-2019）规定，钢格构柱底端锚入灌注桩的长度≥2000mm，顶端锚入混凝土承台的长度≥450mm和1/3承台厚度，综合考虑，钢格构柱底部锚入混凝土灌注桩内3m，钢格构柱顶部锚入基础承台内0.75m，计算得出1#钢格构柱长度为19.2m，2#钢格构柱长度为17.8m，3#钢格构柱长度为13.55m。因钢构柱穿透结构底板，为防止钢构柱和底板交界部位底板渗漏，在底板厚度居中布置止水钢板，止水钢板与4根钢构柱焊接密实。考虑钢构柱底板以上安装长度较大，为保证钢构柱整体稳定性，在钢构柱基坑以上部分加设水平剪刀撑、水平围撑及竖向斜撑，水平围撑按2.4m间距布置，与缀板相连，水平剪刀撑布置在缀板与缀板的间隙处，沿格构柱纵向每2.4m设置一道，在立柱与水平剪刀撑之间布置角钢，如图1、图2所示。

图1  钢格构柱水平剪刀撑平面布置大样

图2  钢格构柱水平围撑及斜撑竖向布置大样

2.3 基础承台设计

基础承台设置于地下室底板之上，承台尺寸为5500mm×5500mm×1500mm，采用C35钢筋混凝土承台，内配1000mm（宽）×1500mm（高）的暗梁，主筋保护层厚度为50mm，配筋情况如表1所示。

表1  基础承台配筋表

基础承台配筋及承台暗梁配筋如图3、图4所示。

图3  塔吊承台配筋平面图

图4  承台及暗梁配筋大样

2.4 塔吊基础受力验算

塔吊基础受力验算内容包括：桩基竖向抗压承载力计算、桩基竖向抗拔承载力计算、桩身承载力计算、桩身构造配筋计

算、裂缝控制计算、钢格构柱换算长细比验算、钢格构柱分肢的长细比验算、钢格构柱受压稳定性验算、缀件验算、承台受剪切计算、承台配筋计算等，经计算，本工程所有桩基础、钢格构柱及承台均满足设计要求，具体计算过程略。

3 格构式塔吊基础施工

3.1 施工工艺流程

塔吊基础施工工艺流程：测量定位→混凝土灌注桩施工→塔吊基础土方开挖→垫层浇筑→砖胎模施工→防水施工→底层钢筋绑扎→塔机预埋件定位、安装→顶层钢筋绑扎→防雷接地焊接→质量验收→混凝土浇筑→养护→塔吊安装→土方开挖→逆作法施工水平、垂直剪刀撑。

3.2 施工要点

（1）钢格构柱固定与吊装。钢格构柱与钢筋笼连接采用4根Φ20钢筋固定，连接钢筋长度约2m，底部与钢筋笼上部主筋双面焊接，顶部与钢格构柱缀板及角钢双面焊接，焊缝长度为35d。焊接过程中钢筋笼采用支架临时固定，钢格构柱采用吊车吊起，钢格构柱必须居于钢筋笼正中心，应精确定位，要求钢格构柱中心线与桩位中心线误差≤±5mm，垂直度偏差≤0.5%，同时四条钢构柱必须互相平行布置，保证方正，以便后续剪刀撑、围撑连接。焊接前应对格构柱中心位置及垂直度进行测量复核，在允许偏差范围内方可焊接。钢格构柱顶部设置4条吊筋，每个角各一条。下笼过程中，吊车吊住钢格构柱，下笼应徐徐放下，避免晃动，以免钢格构柱与钢筋笼连接点变形。

（2）塔吊支腿位置检测和控制措施。塔吊基础混凝土浇筑前应采用水平仪再次复核支腿上部的四个连接点的水平高度是否一致，确保浇筑前支腿位置的准确；振捣时要注意支脚的位置和标高，严禁移动预埋件及预留孔洞，以免影响塔身的安装；混凝土浇筑完毕初凝后，对支腿的位置和标高进行复测；为控制混凝土裂缝，在混凝土终凝前进行二次抹面。混凝土覆盖土工布浇水养护，时间不少于14天；塔吊基础表面原浆收光，平整度不低于1/500。混凝土浇筑时取样留取试块送检，作为混凝土是否达到C35设计强度进行塔吊安装的依据。

（3）塔吊基础防水及排水措施。塔吊基础浇筑完成后，在塔吊基础面上采用水泥砂浆找1％的坡，底板浇筑后，为防止雨水浸泡钢格构柱，在钢格构柱根部采用水泥砂浆找坡，坡尾高度为50mm，如图5所示。根据底板防治水标准要求，地下室底板防水施工时，防水卷材上翻高度250mm，同时使用专用密封膏进行防水卷材填缝。格构式塔吊的钢格构柱通过地下室底板预埋长度3mm的止水钢板，然后将止水钢板围绕钢格构柱进行完全焊接，和地下室底板的钢构造进行共同灌注，如图6所示。

图5  塔吊基础排水平面图

图6  钢格构柱根部排水及防水节点图

（4）土方开挖防护措施。在土方开挖阶段，塔吊基础周边1米范围内不得采用机械开挖，应采用人工开挖。并在各分层开挖阶段，此区域始终设置防护栏杆，防护高度1.2m，防护范围为基础承台向外扩宽1m，即7.5m×7.5m范围，并拉警示带，开挖施工时由专人全程跟踪，严禁碰撞钢构柱及基础承台。防护布置图如图7所示。

图7  土方开挖阶段塔吊基础防护剖面图

4 格构式塔吊基础质量控制措施

4.1 钢格构柱质量控制措施

钢格构柱由专业钢结构厂家加工制作，同时应组织人员进驻厂家验收，审查质量合格证明文件并对构件的外观、焊接质量等进行检查验收。钢格构柱验收合格后、进场之前应进行防锈防腐处理。土方每开挖一段，应进行水平围撑和剪刀撑焊接，焊接质量亦必须经过验收合格，方可进入下道开挖工序。钢格构柱竖向构件对接接长采用熔透焊，其余构件（缀板、剪刀撑、水平围撑等）采用角焊。角焊缝焊脚尺寸10mm，焊缝长度550mm，可满焊部分全部满焊。焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷，焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。焊缝感观应达到外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净为准。

4.2 承台质量控制措施

塔吊基础钢筋与底板钢筋采用搭接连接，塔吊基础施工完成后，钢筋预留应错位留置，确保同一截面搭接接头率不大于50%。基础钢筋绑扎完毕后应立即预埋固定支脚，并做好防雷接地措施。基础承台钢筋和固定支脚的位置、标高和垂直度经检查符合要求后，才能进行混凝土浇筑。混凝土浇筑采用分层浇筑方式，每层先浇边角后浇中间，均匀摊铺，每层浇筑厚度不超过450mm，浇筑完毕后及时进行养护。基础混凝土强度应符合工程设计要求并预留相应的混凝土试块，加强对混凝土浇筑质量控制和检验。混凝土浇筑过程中应保证塔吊基础预埋支腿或螺栓垂直度及定位准确，验收前应重点关注预埋件支架焊接质量检查、增加预埋件水平高度观测和定位复测的测量频率、控制振捣棒与预埋件及固定预埋件支架的距离等。

5 结语

采用格构式塔吊基础，可使塔式起重机提前安装到位，为施工提供便利，加快现场施工进度，通过格构式塔吊基础的应用，有效解决了场地狭小、基坑深度过大、施工环境复杂等工况下的施工材料运输问题及后期塔吊安拆困难等问题，解决了深基坑内支撑施工阶段塔式起重机基础安装的难题，从而大大加快了施工进度，为后续施工提供了施工条件。

参考文献：

[1]  郭俊宏. 格构式钢柱组合式塔吊基础的设计与分析[J].江苏建筑. 2021（03）：86-88,94.

[2]  郑光辉. 格构式钢平台塔吊基础施工工艺研究[J]. 福建建材， 2020（05）：60-62.

[3]  唐细明. 格构式塔吊基础在建筑施工中的应用[J]. 绿色环保建材. 2020（10）：125-126.

[4]  周健芝，李伟杰，王俊贤，林祥基. 格构式塔式起重机基础设计及施工实例[J]. 施工技术. 2018（04）：1719-1723.

[作者简介]帅新凯（1995），男，重庆市北碚区，助理级工程师，本科，土木工程，电话：13508398980，E-mail：943322797@qq.com。