浅谈格构钢承台式塔吊基础施工工艺

浅谈格构钢承台式塔吊基础施工工艺

孙鹏程谈凯杨春辉严玉明

中建八局第四建设有限公司安徽合肥230601

摘要：格构钢承台式塔吊基础是一种针对超深基坑逆作法工程的施工技术，该组合式基础由钢承台、格构式钢柱及灌注桩组成，将格构柱插入钻孔灌注桩，通过格构柱将塔吊基础平台接至地面标高，在地下室顶板安装塔吊基座等，在土方开挖前即可挖成塔吊安装工作，使得该项施工技术具有施工效率高、安全性能高等优点。

关键词：逆作法；格构钢承台；塔吊基础

一、引言

传统基坑顺做施工，基坑开挖完成后布置塔吊基础，在逆作法施工过程中，基坑开挖从上往下，地下室依次从上往下顺做施工，无法按照传统方式布置塔吊基础，组合格构钢承台式塔吊基础可以满足此施工要求。采用逆作法施工的工程，为保证现场材料吊运要求，采用格构钢承台式塔吊基础，并在传统基础上进行在顶板部位、钢承台与塔吊连接部位及楼层内进行加固处理，有效保证塔吊施工的安全性和稳定性，具有较高的推广价值。

二、工程概况

合肥花园宾馆改扩建工程地处合肥市传统商业区域，位于老城区核心位置，东临花园街、南临省政府、北临安庆路及市中心广场，占地约17.59亩，规划总建筑面积154243.3平方米（含地下43828.5平方米）。本工程地下五层，整个基坑采用“裙楼逆作、主楼顺作”的顺逆结合方案，围护墙体为1000mm厚地下连续墙，基坑开挖深度22.05~25.45m。

因地下室采用逆作施工，若采用常规塔吊施工方法，难以满足现场施工和安全方面要求，通过多种方案的对比分析，最终选用格构钢承台式塔吊基础。

三、格构钢承台式塔吊基础施工工艺原理

该组合式基础由钢承台、格构式钢柱及灌注桩组成，在桩基施工过程中，预先施工塔吊下部钻孔灌注桩，将格构柱插入钻孔灌注桩，通过格构柱将塔吊基础平台接至地面标高，在地下室顶板安装塔吊基座等，桩基施工完成后，即可进行塔吊基座焊接和塔吊安装工作。可保证在地下室开始结构施工时，塔吊已安装完成投入使用，确保现场施工进度。

格构钢承台式塔吊基础施工关键技术为格构柱调垂定位技术和塔吊基础加固技术，同时采用计算软件进行塔吊基础稳定分析，这三者相辅相成，以达到塔吊安装的准确、安全及牢固的目的。

（一）格构柱调垂定位技术

格构钢承台式塔吊基础下部为钻孔灌注桩，上部为格构柱，现场施工过程中，将钻孔灌注桩钢筋笼下放完成后，安装格构柱，最后进行混凝土浇筑工作。如何准确、定位施工格构柱，调直并确保其垂直度为施工关键技术。如下图一所示。

图一钢管柱桩调垂示意图

格构柱调直架体系主要由定位调直钢板平台、下部调节钢丝绳与紧丝器、上部微调螺杆件、格构柱竖向连接工具管柱、测斜管与测斜仪设备、导管浇筑架组成。

定位调直平台钢板由3cm厚的Q345材质钢板与4个对顶调节螺栓、导向滑轮、紧丝器挂扣、地面固定螺栓组成，为调直架的核心体系。（见下图二）

图二调直平台示意图

下部调节钢丝绳与紧丝器作为调节格构柱底部的工具；

上部微调螺杆件利用杠杆原理调节固定格构柱上部定位工具。

竖向连接工具式格构柱作为连接图纸设计格构柱，增加其长度从而达到杠杆原理调节的需要，且可循环利用。

格构柱底部焊接4个方向弯环，从而使钢丝绳单股穿绕成双股后，调节完毕后二次利用。

测斜管和测斜设备作为过程调节格构柱的数据依据及统计分析工具。

导管调直架体系作为先插法导管浇筑格构柱砼的作业平台，避免浇筑砼过程中的碰撞造成的倾斜。

（二）塔吊基础加固技术

采用格构钢承台式塔吊基础，分别在格构柱的上部、中部和底端进行固定，即格构柱上部在顶板浇筑混凝土柱墩，中部地下室负三层顶板部位将格构柱孔洞进行封闭，对格构柱进行固定，底部未开挖部分，采用注浆可有效对格构柱进行加固，同时在塔吊基座与钢承台相连部位加焊加劲板，确保焊缝满足验算等方面的要求，固定效果好，操作简便快捷。

1、顶板格构柱加固

顶板施工完成，将顶板预留格构柱洞进行封闭，柱墩截面积为1000mm×1000mm，主筋采用20根C16钢筋，间距200，箍筋为C14@200。

在B0板与B1板处将格构柱预留洞封闭，按照原设计板筋贯穿格构柱，并加设4根HRB400直径25的钢筋，分两个方向布设，长度800mm。

为避免B0板格构柱预留洞封闭后，塔吊扭转应力过于集中，防止B0板以上格构柱破坏，从B0板底至格构柱顶，在格构柱内部对角设置十字钢板（如下图四），钢板材质为Q345，厚度缀板厚度，沿高度方向每隔200mm加设长边为300mm的加劲板，焊缝高度10mm，二氧化碳气体保护焊。

2、塔吊钢承台焊接

格构式钢柱上端与钢承台焊接，焊缝长度应满足抗拔要求，在连接承台底面处焊接承托筋板，在安装塔吊前，进行塔吊钢承台焊接，焊缝长度应满足抗拔要求，在连接承台底面处焊接承托筋板，焊缝等级均为一级（除角焊缝外）。

3、塔吊基座固定和塔吊安装

塔吊安装完成，为保证塔吊的安全性和稳定性，在塔吊下部与钢承台连接位置，每个根部采用四块钢板进行连接。

4、斜撑焊接

随着基坑土方的分层开挖，应在格构式钢柱外侧及四周及时设置型钢支撑，将格构式钢柱连接为整体。型钢支撑的截面积不宜小于格构式钢柱分肢的截面积，与钢柱分肢及缀件的连接焊缝厚度不宜小于6mm，绕角焊缝长度不宜小于200mm。当格构式钢柱的技术长度超过8m时，宜设置水平型钢剪刀撑，剪刀撑的竖向间距不宜超过6m，其构造要求同竖向型钢支撑。

格构柱水平撑和斜撑沿顺向3米为一个单元，在水平撑和斜撑交接位置加焊与原设计相同的缀板四块，如下图所示。

图三斜撑连接示意图

（三）塔吊基础稳定性分析

本工程采用3D3SV11.0计算程序，按八种工况模拟逆作法施工过程，整体计算分析后，TC7052格构柱设置支撑情况下，杆件强度应力、稳定应力及长细比均满足要求--杆件强度有足够的富余量。

四、工程应用效果

采用格构钢承台式塔吊基础，相比较传统履带吊材料吊运，效率提高两倍以上，在地下室开始施工时即完成TC6015塔吊安装工作，满足现场钢筋、模板、木方等材料的吊运要求，加快现场施工进度，在后期工作面展开后，随进度安装TC7052塔吊。

采用格构钢承台式塔吊基础，代替传统塔吊施工方法，避免因基坑无法开挖而导致现场塔吊无法安装的情况，同时节约了因塔吊无法安装而产生的履带吊等吊装机械的租赁费用，加快施工进度，节约工期。

五、结语

通过合肥花园宾馆改扩建项目格构钢承台式塔吊基础应用实践，我们可以得出以下结论：

（1）逆作法中对格构柱的垂直度要求特别高，同时，格构钢承台式塔吊基础的格构柱的格构柱调直，同样是施工的难点之一，通过格构柱调直架体系，可以有效保证格构柱安装的精度和垂直度满足设计要求。

（2）对于超大超深基坑逆作法施工，采用格构钢承台式塔吊基础，只要采用合理方式对塔吊格构柱中部进行加固，减小其长细比，可以确保其稳定性满足要求。

（3）对于超级超深基坑逆作法施工，塔吊基础无法按照传统施工方法固定在地下室底板是塔吊难以施工的主要因素之一，采用格构钢承台式塔吊基础，通过格构柱连接，可在顶板位置安装塔吊基础，从而实现塔吊的提前安装和投入使用。

参考文献：

[1]JGJ79-2012，《建筑地基处理技术规范》[S]，中国建筑工业出版社，中华人民共和国住房和城乡建设部，2013年3月1日

[2]GB50007-2002，《建筑地基基础设计规范》[S]，中华人民共和国建设部，2002年1月1日

[3]GB50202-2002，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》[S]，中华人民共和国建设部，2002年4月1日

[4]JGJ33-2012，《建筑机械使用安全技术规程》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年5月3日

[5]JGJ/T187-2009，《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2009年10月30日