地下室內(nèi)塔吊基礎(chǔ)利用工程樁施工技術(shù)

翁建軍（寧波市建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 寧波 315000）

塔吊又稱塔式起重機(jī)，是建筑工程施工中重要的垂直、水平運(yùn)輸機(jī)械，分為行走式和固定式。行走式塔機(jī)用于建筑物較多、場(chǎng)地面積較大的建筑工程中。固定式塔機(jī)因塔身固定不轉(zhuǎn)，常用在場(chǎng)地面積相對(duì)固定的房屋建筑施工中。塔吊基礎(chǔ)的費(fèi)用屬于建安費(fèi)用的技術(shù)措施費(fèi)，其選型、位置、數(shù)量不僅影響主體結(jié)構(gòu)的進(jìn)度，在措施費(fèi)中的占比也較大，直接影響到項(xiàng)目的施工成本。

1 塔吊的布置

1.1 塔吊選型

要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)施工條件、材料堆場(chǎng)的布置、建筑總高度、工期要求、塔吊投入使用時(shí)間、塔吊的數(shù)量等，結(jié)合塔吊的臂長(zhǎng)、最大起重量進(jìn)行選用，盡可能覆蓋施工區(qū)域、減少材料的二次搬運(yùn)。

1.2 塔吊基礎(chǔ)的布置

隨著城市地下空間的開發(fā)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(jié)構(gòu)的地下室內(nèi)，此時(shí)除了盡量覆蓋主體結(jié)構(gòu)工作面和周轉(zhuǎn)材料的堆場(chǎng)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(hù)結(jié)構(gòu)的支撐等，此時(shí)可應(yīng)用（BIM Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)建模輕松解決。

1.3 附墻件的設(shè)置

不同型號(hào)的塔吊，其中心距附著點(diǎn)即主體結(jié)構(gòu)外邊線的水平距離不盡相同，一般為 3.5～7.0 m，兩個(gè)附著點(diǎn)在平面內(nèi)水平距離 5.0～7.0 m。

1.4 便于塔吊安拆

塔吊布置時(shí)還要考慮便于安拆，若塔吊與施工升降機(jī)（或物料提升機(jī)）位于建筑物同一側(cè)時(shí),塔吊中心與施工升降機(jī)（或物料提升機(jī)）外邊緣最小距離不應(yīng)小于塔吊平衡臂的長(zhǎng)度；當(dāng)塔吊平行于建筑物時(shí)，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(yè)面經(jīng)常會(huì)面臨群塔作業(yè)，多塔布置時(shí)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(guī)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(qū)，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(jù)工程施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置和施工進(jìn)度安排，共布置二臺(tái) QTZ63（6010）塔吊，其中 1 號(hào)塔吊布置在5 號(hào)樓南側(cè)的地下室內(nèi)，臂長(zhǎng) 58 m，安裝高度約為 93 m，在結(jié)構(gòu)結(jié)頂后退場(chǎng)； 2 號(hào)塔吊布置在 1 號(hào)樓北側(cè)的自然地坪上，臂長(zhǎng) 58 m，高度約 85 m，在結(jié)構(gòu)結(jié)頂后退場(chǎng)。

3 塔吊基礎(chǔ)的選擇

3.1 塔吊基礎(chǔ)形式的選擇

因 1 號(hào)塔吊布置在地下室內(nèi)，故考慮采用型鋼格構(gòu)柱＋鋼筋混凝土承臺(tái)的組合式基礎(chǔ)，就是由類似于支護(hù)結(jié)構(gòu)中的立柱樁（也稱型鋼格構(gòu)柱）與上端的鋼筋混凝土承臺(tái)或型鋼平臺(tái)組成的基礎(chǔ)。主要有型鋼格構(gòu)柱＋鋼筋混凝土承臺(tái)、型鋼格構(gòu)柱＋型鋼平臺(tái)兩大類。后者因在實(shí)際施工中存在鋼平臺(tái)用鋼量大、與塔身的連接技術(shù)難度較大等問題目前使用較少。前者根據(jù)混凝土承臺(tái)與地下室頂板的相對(duì)標(biāo)高不同又分為兩種，一種是承臺(tái)位于地下室底板與頂板之間，簡(jiǎn)稱地庫頂板下塔吊基礎(chǔ)，如圖 1 所示；另一種是承臺(tái)位于地下室頂板上，簡(jiǎn)稱地庫頂板上塔吊基礎(chǔ)，如圖 2 所示。

圖1 地庫頂板下塔吊基礎(chǔ)

圖2 地庫頂板上塔吊基礎(chǔ)

3.1.1 地庫頂板下塔吊基礎(chǔ)

此種形式承臺(tái)底標(biāo)高高于地下室底板面約 1 m，一方面考慮型鋼格構(gòu)柱懸臂高度不大，格構(gòu)柱間無需設(shè)型鋼支撐，再者是為了滿足地下室底板混凝土澆搗時(shí)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(nèi)鋼筋籠焊牢的型鋼格構(gòu)柱，混凝土澆至格構(gòu)樁頂，接著開挖塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)的土方，然后施工塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)，格構(gòu)柱與底板一起澆筑成整體，塔身穿地庫頂板時(shí)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(chǔ)承臺(tái)施工的土方，若承臺(tái)埋深較深時(shí)會(huì)導(dǎo)致挖土工作量較大。

3.1.2 地庫頂板上塔吊基礎(chǔ)

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

3.1.3 地庫頂板上塔吊基礎(chǔ)（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?yàn)橐话愎こ虡兜奶卣髦颠h(yuǎn)大于塔吊承臺(tái)基樁要求的特征值，所以安全性更高，還可以節(jié)省地庫底板下塔吊樁的費(fèi)用。但利用工程樁的塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)形狀往往不一定規(guī)則，通常承臺(tái)面積比常規(guī)的要大，以本工程 1 號(hào)塔吊為例，塔吊型號(hào) QTZ63（6010），如采用常規(guī)的塔吊基礎(chǔ)，承臺(tái)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(chǔ)承臺(tái)位于地庫頂板上 0.7 m，承臺(tái)為不規(guī)則的四邊形，面積為 51 m2，采用預(yù)埋螺桿條形梁式承臺(tái)，最終承臺(tái)混凝土方量為 41.9 m3，同時(shí)格構(gòu)柱間的型鋼支撐用量略有增加。

3.2 塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)的形式

目前應(yīng)用廣泛的塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)形式大致有兩種：鋼筋混凝土方形承臺(tái)、鋼筋混凝土臺(tái)階式承臺(tái)。

3.2.1 鋼筋混凝土方形承臺(tái)

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

3.2.2 鋼筋混凝土臺(tái)階式承臺(tái)

對(duì)混凝土方形承臺(tái)來說，承臺(tái)抗沖切的安全系數(shù)較大，通常承臺(tái)的大厚度是為滿足塔吊預(yù)埋螺桿長(zhǎng)度的要求，所以將承臺(tái)做成如下的預(yù)埋螺桿條形梁式承臺(tái) 圖 3（a）所示和預(yù)埋螺桿臺(tái)階式承臺(tái)如圖 3（b）所示，在保證承臺(tái)抗沖切滿足要求的前提下，將預(yù)埋螺栓處的承臺(tái)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(jié)約成本約 4836 元。

圖3 鋼筋混凝土臺(tái)階式承臺(tái)

3.3 成本分析

以 1 號(hào)樓 QTZ63（6010）塔吊為例，對(duì)塔吊基礎(chǔ)的三種方案進(jìn)行成本分析，見表 1。

表1 塔吊基礎(chǔ)三種方案成本對(duì)比

由以上得出：方案一，地庫頂板下塔吊基礎(chǔ)，成本雖比方案二略低，但存在頂板留洞時(shí)間長(zhǎng)，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(chǔ)，盡管增加了塔吊樁施工時(shí)地坪需填高的工序，但后期承臺(tái)拆除在頂板上實(shí)施，安全隱患小，垃圾清運(yùn)方便，優(yōu)先選用。方案三，地庫頂板上塔吊基礎(chǔ)（工程樁兼作塔吊樁），是在方案二的基礎(chǔ)上，利用工程樁作塔吊樁，而塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)混凝土和型鋼格構(gòu)柱間支撐增加的費(fèi)用遠(yuǎn)小于塔吊樁節(jié)省的費(fèi)用，所以成本最低，是背景工程中 1 號(hào)塔吊基礎(chǔ)的最終選用型式。

4 塔吊基礎(chǔ)施工要點(diǎn)

因塔吊樁頂標(biāo)高高于自然地坪，故塔吊樁施工時(shí)需先將地坪填高至樁頂標(biāo)高下 0.3 m，本工程利用4 枚工程樁，所以需將工程樁設(shè)計(jì)標(biāo)高抬高至塔吊樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。需從挖土方法、支撐設(shè)置、沉降觀測(cè)等方面保證其整體剛度，具體操作要點(diǎn)如下。

（1）塔吊基礎(chǔ)周邊土方的開挖。型鋼構(gòu)柱周圍的土方應(yīng)分層、對(duì)稱開挖，嚴(yán)禁挖土機(jī)械觸碰型鋼格構(gòu)柱。

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

（3）加強(qiáng)沉降觀測(cè)。承臺(tái)混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前，禁止安裝和使用塔吊。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，塔吊基礎(chǔ)沉降、塔身垂直度在土方開挖期間每天觀測(cè)一次，土方開挖完成后每半月一次，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋。當(dāng)塔吊基礎(chǔ)沉降，塔身垂直度偏差超過 0.2% 時(shí)，必須由安拆單位專業(yè)人員進(jìn)行校正。

（4）預(yù)留孔洞的處理。因塔吊基礎(chǔ)設(shè)在地庫頂板上方，型鋼格構(gòu)柱須穿過底板和頂板，因此型鋼格構(gòu)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(shí)與格構(gòu)柱一起澆搗，連成整體。型鋼格構(gòu)柱穿越頂板區(qū)域要留洞，洞口尺寸邊長(zhǎng)比型鋼格構(gòu)柱寬2 mm×350 mm,此位置頂板鋼筋全部斷開并上彎，長(zhǎng)度要滿足搭接長(zhǎng)度要求，即孔洞邊長(zhǎng) /2＋35 d，待主體結(jié)構(gòu)結(jié)頂、塔吊拆除后，進(jìn)行板筋焊接、支模和洞口封閉。此處除按施工縫的相關(guān)要求外，為防止?jié)B漏水，在頂板混凝土結(jié)構(gòu)表面再增設(shè)一道防水層。

（5）塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)拆除。塔吊基礎(chǔ)鑿除前，塔吊承臺(tái)10 m 范圍內(nèi)頂板上方、地下室內(nèi)部均設(shè)置警戒線，禁止無關(guān)人員靠近。塔吊承臺(tái)用 PC80 挖掘機(jī)及破碎錘停在頂板上方進(jìn)行鑿除，垃圾用鏟車清除，頂板上方的格構(gòu)柱要分段割除。地下室格構(gòu)柱拆除時(shí)要搭設(shè)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(jìn)行鑿除，型鋼格構(gòu)柱割除前應(yīng)先將格構(gòu)柱內(nèi)的混凝土鑿除，直至鑿到底板面。鑿除過程中垃圾應(yīng)隨鑿隨清理。

5 結(jié) 語

1 號(hào)塔吊采用地庫頂板上的塔吊基礎(chǔ)，且工程樁兼作塔吊樁，提高了塔吊基礎(chǔ)的安全性，節(jié)約了成本。實(shí)際應(yīng)用時(shí)需征得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位的同意。由于地下室頂板的預(yù)留洞一般要到主體結(jié)構(gòu)結(jié)頂、塔吊拆除后才能補(bǔ)澆，所以存在漏水及垃圾清理工作量大等問題。目前有項(xiàng)目嘗試在地下室頂板處不留洞，格構(gòu)柱與地庫頂板一次性澆搗，方便施工，對(duì)后續(xù)工序影響較小，可供類似工程借鑒。