地下室底板布設(shè)塔吊基礎(chǔ)永臨結(jié)合施工技術(shù)

王茂，高飛，談世兵，康偉，劉福屯

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

0 引言

在地下室底板上布設(shè)塔吊基礎(chǔ)，按其相對位置關(guān)系來說，一般可劃分底板外布設(shè)或底板內(nèi)布設(shè)，見圖1。其布設(shè)方式既要確保后續(xù)安裝的適用性和成本費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性，還必須確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能性，對于前期的施工策劃十分重要。將塔吊基礎(chǔ)布設(shè)于底板外，塔吊承臺或樁基施工相對獨(dú)立，通常在底板施工前完成，這種方式對底板工程的進(jìn)度和質(zhì)量基本沒有影響，是常見的布設(shè)方式之一。

圖1 底板外或底板內(nèi)布設(shè)示意圖Fig.1 Arranging tower crane foundation outside or inside basement floor

然而，塔吊的布置往往受工作面限制、工作半徑、安拆或者附著位置等條件影響，特別對大中型項(xiàng)目，其基礎(chǔ)不可避免需要布設(shè)于地下室底板范圍內(nèi)。在此條件下實(shí)現(xiàn)塔吊基礎(chǔ)與底板的合理銜接，采取有效的技術(shù)措施，在兼顧臨時(shí)設(shè)施的恰當(dāng)布置同時(shí)，也有效保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力安全和防水功能，這需要臨時(shí)輔助設(shè)施工程與永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程的最佳結(jié)合[1]。

1 工程概況

廣州南沙國際郵輪碼頭綜合體項(xiàng)目（2015NJY-6 地塊）1 號地塊一標(biāo)段工程（航運(yùn)中心、航站樓、海員俱樂部及地下室），集郵輪碼頭、口岸通關(guān)、免稅商場、觀光旅游和主題酒店于一體，將建設(shè)成為亞洲頂級郵輪母港之一。

工程位于廣州市南沙區(qū)虎門大橋下游，東臨珠江；南鄰南沙客運(yùn)港；西側(cè)毗鄰港前大道；北側(cè)毗鄰南沙游艇會。項(xiàng)目總凈用地面積約7.19 萬m2，總建筑面積約26.51 萬m2。其中主要建筑單體包括地上34 層地下2 層的航運(yùn)中心，建筑高146.5 m，建筑面積76 975 m2，框剪結(jié)構(gòu)；地上5層地下2 層的航站樓，建筑高35.05 m，建筑面積68 717 m2，框架結(jié)構(gòu)；地下2 層的地下室，建筑面積85 250 m2，無梁樓蓋框架結(jié)構(gòu)。

地下室框架結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)尺寸8.4 m×8.4 m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁+承臺筏板基礎(chǔ)，板厚600 mm。承臺主要平面尺寸2.8 m×2.8 m，厚1 400 mm，柱下承臺主要采用直徑1.0 m、1.2 m 和1.4 m 灌注樁單樁承載，樁長13~51 m。C30 底板抗?jié)B等級P6，摻8%抗裂纖維；底板采用1.5 mm 厚非瀝青基高分子自粘膠膜防水卷材（預(yù)鋪P 類，片材：HDPE/EVA 0.7 mm 厚），施工縫及后澆帶埋設(shè)鋼板止水帶，防水等級一級。基坑深度-10.8 m。

本工程為大型綜合體項(xiàng)目，建筑長406.8 m，寬108 m，高146.5 m，既有廣度又有高度，塔吊在材料或設(shè)備的水平、垂直運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用。結(jié)合運(yùn)輸?shù)钠鹬亓看笮?、用量多少、運(yùn)輸半徑等因素，經(jīng)計(jì)算：航運(yùn)中心設(shè)70 m 塔吊1 臺，航站樓及地下室設(shè)70 m 塔吊4 臺、60 m 塔吊3臺。需要布設(shè)的8 臺塔吊基礎(chǔ)均需布設(shè)在底板范圍內(nèi)[2]。見圖2。

圖2 建筑效果Fig.2 Effect of the building

2 塔吊基礎(chǔ)布設(shè)方式分析

2.1 布設(shè)方式

塔吊基礎(chǔ)通常采取天然地基和樁基承載承臺兩種基礎(chǔ)形式：當(dāng)?shù)鼗休d力滿足承載要求時(shí)采用天然地基直接承載方式；當(dāng)?shù)鼗鶙l件不滿足承載要求時(shí)則可采用樁基礎(chǔ)的方式。具體采用預(yù)制樁或灌注樁等哪種樁，宜結(jié)合工程樁類別、施工便利、成本費(fèi)用等條件進(jìn)行綜合分析比較，合理選擇[3]。

結(jié)合此工程施工條件及相關(guān)地質(zhì)勘查資料，由于地基承載力不滿足天然地基承載要求，故選擇樁基礎(chǔ)和承臺承載塔吊的形式。同時(shí)按照塔吊基礎(chǔ)與底板是否作整體考慮的-則，塔吊基礎(chǔ)擬定了底板內(nèi)分離式布設(shè)和底板內(nèi)整體式布設(shè)2 種方式：底板內(nèi)分離式，即把塔吊承臺高出或低于底板進(jìn)行設(shè)置；底板內(nèi)整體式，即通過調(diào)整加大塔吊基礎(chǔ)相鄰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的樁承臺作為塔吊基礎(chǔ)，永臨結(jié)合設(shè)置。見圖3。

圖3 底板內(nèi)分離式和底板內(nèi)整體式示意圖Fig.3 Separate or integral plan inside floor

2.2 技術(shù)可行性初步分析

根據(jù)塔吊基礎(chǔ)地基承載力不低于182 kN/m2要求，結(jié)合相關(guān)資料計(jì)算，采用底板內(nèi)分離式布設(shè)方式，打設(shè)準(zhǔn)800，樁長12 m 的臨時(shí)灌注樁即可滿足施工要求。而采用底板內(nèi)整體式布設(shè)，在承臺方面，設(shè)計(jì)底板混凝土強(qiáng)度和厚度均不小于塔吊基礎(chǔ)要求，且承臺上部和下部的含鋼量也大于塔吊基礎(chǔ)對應(yīng)部位的值；在樁方面，采用設(shè)計(jì)工程樁為入巖樁，樁徑在1 m 以上，經(jīng)過對塔機(jī)不利工況驗(yàn)算，均滿足施工要求。由于底板將有塔吊的工況和加大相鄰工程樁承臺的調(diào)整，這與原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件存在不同，需要原設(shè)計(jì)進(jìn)行核驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。承臺和樁參數(shù)的相關(guān)描述見表1。

表1 2 種方式相關(guān)參數(shù)及主要工程量估算費(fèi)用對比Table 1 Comparison of relevant parameters and estimation cost of two methods

2.3 2 種布設(shè)方式的特點(diǎn)分析

在擬定塔吊基礎(chǔ)位置后，為正確選用適宜的布設(shè)方式，對底板內(nèi)分離式和底板內(nèi)整體式從位置關(guān)系、技術(shù)管理、進(jìn)度影響、底板防水效果、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)對比分析。如表2 所示。

表2 2 種塔吊基礎(chǔ)布設(shè)方式優(yōu)缺點(diǎn)對比Table 2 Comparison of advantages and disadvantages of two types of tower crane foundation layout

3 方案的甄選

結(jié)合工程三面環(huán)水，且為緊鄰珠江挖深約11 m的深基坑[4-5]施工環(huán)境，從上述特點(diǎn)的分析中看出，在進(jìn)度及質(zhì)量的因素方面，整體式比分離式都相對有利。為進(jìn)一步明晰2 種方式綜合利弊情況，隨后繼續(xù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)核驗(yàn)和布設(shè)方式主要工程量估算費(fèi)用對比工作，費(fèi)用對比見表1。經(jīng)認(rèn)真甄選，綜合權(quán)衡各種條件，最終選擇了底板內(nèi)整體布設(shè)塔吊基礎(chǔ)的方案。選擇此方案理由主要有：一是經(jīng)過與設(shè)計(jì)等相關(guān)方核對，附加塔吊荷載后單樁作用下的樁反力小于恒載作用下的樁反力，整體式布設(shè)承臺結(jié)構(gòu)核驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求；二是利用工程樁替代塔吊樁基承載方式，在一定程度上降低了施工難度，這不僅加快了臨時(shí)輔助工程施工進(jìn)度，而且費(fèi)用節(jié)省很多。同時(shí)將底板盡快封閉，不留塔吊基礎(chǔ)井坑，也有利于降低排水費(fèi)用；三是實(shí)現(xiàn)前后兩次底板澆筑施工的連貫性，既有利于保證底板接縫施工質(zhì)量，降低薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，也有利于加快工程進(jìn)度。

4 底板上布設(shè)塔吊基礎(chǔ)的技術(shù)措施

4.1 結(jié)構(gòu)調(diào)整的設(shè)計(jì)核驗(yàn)確認(rèn)

由于在底板上布設(shè)塔吊基礎(chǔ)，涉及原結(jié)構(gòu)的局部調(diào)整，這與設(shè)計(jì)原驗(yàn)算的模型有差異，所以作為施工方，需加強(qiáng)與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等相關(guān)方的溝通，應(yīng)在設(shè)計(jì)單位重新結(jié)合塔吊基礎(chǔ)布設(shè)及最不利工況進(jìn)行驗(yàn)算，符合結(jié)構(gòu)安全同意后，經(jīng)辦理技術(shù)洽商或設(shè)計(jì)變更等技術(shù)管理流程以后再實(shí)施。

4.2 施工縫位置的正確留設(shè)

鑒于塔吊基礎(chǔ)因抗塔機(jī)沖切而厚度通常較底板大些，如：此工程底板600 mm，塔吊基礎(chǔ)1 250 mm。則在底板與塔吊基礎(chǔ)的相接處，此部位的混凝土形變應(yīng)力相對較大。為減少和避免應(yīng)力集中的不利影響，故對施工縫位置[6]的留設(shè)，應(yīng)避開此薄弱部位，將施工縫留設(shè)在塔吊承臺側(cè)壁外300~500 mm 的位置。見圖4。

圖4 施工縫位置示意圖Fig.4 Construction joint position plan

4.3 采取對應(yīng)力集中部位的抗裂增強(qiáng)措施

針對塔吊基礎(chǔ)與底板相接處應(yīng)力集中、施工縫處防滲漏薄弱的不利條件，為增強(qiáng)這些交接部位混凝土的抗裂能力，在施工縫及塔吊基礎(chǔ)平面角部處的底板內(nèi)布置雙層附加鋼筋，以降低發(fā)生因應(yīng)力裂縫所導(dǎo)致的滲漏水風(fēng)險(xiǎn)。見圖5。

圖5 施工縫處附加鋼筋平面示意圖（mm）Fig.5 Additional steels plan of construction joint（mm）

4.4 施工縫抗?jié)B防漏的技術(shù)措施

地下室底板施工縫作為易出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象較為薄弱的部位，需在施工中采取有效的技術(shù)應(yīng)對措施，一是加強(qiáng)對底板下防水層的施工管理，嚴(yán)格按防水施工規(guī)范，對施工縫薄弱部位增設(shè)附加層，附加層過施工縫不小于250 mm；二是于施工縫斷面中部設(shè)置寬度不小于300 mm 帶折角、厚度不小于3 mm 的鋼板止水帶，接頭采取連續(xù)滿焊，以延長抗?jié)B漏路徑；三是采用免拆模板，確保施工縫前后兩次混凝土澆筑的粘結(jié)密實(shí)，增強(qiáng)防滲效果[7-8]。見圖6。

圖6 施工縫構(gòu)造措施示意圖Fig.6 Schematic plan of construction joint structural measures

4.5 塔吊基礎(chǔ)部位防水質(zhì)量的嚴(yán)格控制

當(dāng)塔吊基礎(chǔ)與底板整體考慮，則要按底板施工、質(zhì)量驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制塔吊基礎(chǔ)的防水施工質(zhì)量。一是采用底板同等級抗?jié)B混凝土；二是塔吊基礎(chǔ)的樁頭防水，包括補(bǔ)打的塔吊臨時(shí)樁，也要按工程樁要求進(jìn)行防水處理，做好隱蔽驗(yàn)收；三是承臺為大體積混凝土澆筑，對混凝土原材料及配比、分層澆筑、養(yǎng)護(hù)等方面的溫控措施必須嚴(yán)格把關(guān)，防范混凝土應(yīng)力裂縫問題，確保防水質(zhì)量。

5 結(jié)語

在采用底板與塔吊基礎(chǔ)永臨結(jié)合施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意的是，塔吊位置還需要綜合考慮與地下室樓板、梁、后澆帶等結(jié)構(gòu)施工的相互協(xié)調(diào)，避免或減少結(jié)構(gòu)施工的相互干擾。

通過在廣州國際郵輪碼頭綜合體項(xiàng)目中對細(xì)節(jié)施工技術(shù)的嚴(yán)格管控，地下室底板上布設(shè)塔吊基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了永臨措施的有效結(jié)合，在降低施工難度的同時(shí)，加快了進(jìn)度。在施工期間和完工后監(jiān)測，整體塔吊基礎(chǔ)未發(fā)生不均勻沉降，先澆筑的塔吊基礎(chǔ)與后澆筑的地下室底板間施工縫處未發(fā)現(xiàn)滲漏。經(jīng)綜合測算，采用整體式永臨結(jié)合方案，較常規(guī)方案可降低成本約29%。

總而言之，底板上布設(shè)塔吊基礎(chǔ)的方式，需要結(jié)合工程具體條件因地制宜而選定。為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效果，應(yīng)該重視施工技術(shù)細(xì)節(jié)管理，只有統(tǒng)籌兼顧，從施工到設(shè)計(jì)各階段和全過程的系統(tǒng)考慮，做到臨時(shí)設(shè)施資源和永久工程資源策劃的整合，才能實(shí)現(xiàn)施工與設(shè)計(jì)管理過程的有效結(jié)合，才能達(dá)到更佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。