基于格構(gòu)柱的塔吊組合式鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工

許京鵬

中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 山西太原 030024

1 工程概況

常州市軌道交通工程文化宮地塊地下空間項(xiàng)目位于常州市延陵西路與和平北路交叉口西北方向，文化路南側(cè)，總占地面積20828m2，總建筑面積52679m2，地上66.7m2，地下52612.4m2，為地下三層建筑，基坑開挖深度超過17m，地面為文化宮廣場(chǎng)；地下1 層和地下2 層為換乘集散空間、疏散通道、配套服務(wù)用房、設(shè)備用房等輔助性配套設(shè)施；地下三層為機(jī)動(dòng)車庫。工程結(jié)構(gòu)底板與常州軌道交通1 號(hào)線和常州軌道交通2 號(hào)線文化宮站地下兩層平接，其中常州軌道交通1 號(hào)線車站為14m 島式站臺(tái)地下三層車站，軌道交通2 號(hào)線車站為14m 島式站臺(tái)地下兩層車站，3 組風(fēng)亭都在地下兩層，3 號(hào)出入口在地下一層，與地塊相連通。

2 塔吊組合式鋼平臺(tái)選型

本工程基坑最大開挖深度達(dá)17.3m，由于該工程基坑支護(hù)接近用地紅線，基坑外圍不具備塔吊安裝條件，同時(shí)考慮到基坑施工期間，為使項(xiàng)目開工伊始即可使用塔吊，滿足工程進(jìn)度要求，故決定采用基于格構(gòu)柱的塔吊組合式鋼平臺(tái)，即“鉆孔灌注樁、型鋼格構(gòu)柱、鋼平臺(tái)”組合式結(jié)構(gòu)。

3 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程的塔吊基礎(chǔ)全部采用“鉆孔灌注樁、型鋼格構(gòu)柱、鋼平臺(tái)”組合式結(jié)構(gòu)。

3.1 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程采用的鉆孔灌注樁的規(guī)格為4 根直徑為1000mm 的工程樁，樁長(zhǎng)度為34m，縱向鋼筋采用28 根直徑為25mm 的三級(jí)鋼，箍筋采用Φ8@250 螺旋筋[鉆孔灌注樁在格構(gòu)式鋼柱插入（長(zhǎng)度3000mm）部位的箍筋應(yīng)加密，加密間距為100mm]，沿樁長(zhǎng)方向，每2m 焊接一道直徑為14mm 的三級(jí)鋼加勁箍。樁間橫縱距皆為3.2m。灌注樁頂標(biāo)高與基坑底板底標(biāo)高相等。

3.2 型鋼格構(gòu)柱設(shè)計(jì)

鋼格構(gòu)柱錨固插入灌注樁的長(zhǎng)度為3000mm。四角位置的鋼格構(gòu)柱由4 根L140×14 的角鋼及400mm×300mm×10mm 的綴板焊接成460mm×460mm 的方柱，綴板的中心距為800mm。整個(gè)架體每隔8 個(gè)綴板間距在格構(gòu)柱內(nèi)增加一個(gè)十字鋼梁，每隔4 個(gè)綴板間距在格構(gòu)柱外增加水平桿和斜撐桿作為格構(gòu)柱平臺(tái)的構(gòu)造措施，鋼格構(gòu)柱使用Q235A 型鋼。

3.3 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

（1）基礎(chǔ)鋼平臺(tái)由高度為600mm，寬度為350mm，腹板厚度為16mm，翼板厚度為30mm 的H 型鋼十字交叉梁和四邊2 層高度為250mm，寬度為250mm，腹板厚度為9mm，翼板厚度為14mm 的H 型鋼焊接而成，用Q235A 型鋼。

（2）防雷接地采用寬度40mm，厚度4mm 的鍍鋅扁鐵。

4 塔吊組合式鋼平臺(tái)安全計(jì)算

進(jìn)行塔吊鋼平臺(tái)受力分析時(shí)，需同時(shí)對(duì)A、B 兩個(gè)方向受力進(jìn)行驗(yàn)算；驗(yàn)算分為兩種工況，工況一為土方開挖開始前，工況二為土方開挖完成后。鋼平臺(tái)受力分析示意圖如圖1 所示。

圖1 鋼平臺(tái)受力分析示意圖

5 主要施工技術(shù)措施

5.1 組合式鋼平臺(tái)施工工藝流程

方案編制→專家論證→灌注樁格構(gòu)柱施工→鋼平臺(tái)安裝→格構(gòu)柱加固→樁頂基礎(chǔ)施工。

5.2 灌注樁格構(gòu)柱施工

施工工藝：灌注樁柱基成孔→樁基鋼筋籠及鋼格構(gòu)柱制作、安放→水下混凝土澆筑→塔吊基礎(chǔ)開挖及鑿除包裹型鋼格構(gòu)柱的砂土→測(cè)量型鋼格構(gòu)柱柱頂標(biāo)高并找平。

鉆孔灌注樁嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，重點(diǎn)控制成孔的樁位、成孔深度、樁身垂直度、鋼筋籠制作允許偏差及沉渣厚度等內(nèi)容。

本工程采用的型鋼格構(gòu)柱提前在施工場(chǎng)地外部加工完畢后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，而后吊裝的方式。灌注樁鋼筋籠吊裝進(jìn)入樁孔并采取措施固定后，型鋼格構(gòu)柱井口調(diào)直校正裝置按要求固定在灌注樁樁孔口，并將測(cè)量格構(gòu)柱垂直度的測(cè)斜管固定在角鋼的內(nèi)角，測(cè)斜裝置需高出地面500mm。型鋼格構(gòu)柱的吊裝，需要兩臺(tái)汽車吊配合，一臺(tái)25t 和一臺(tái)16t 兩臺(tái)汽車吊同時(shí)進(jìn)行吊裝作業(yè)。型鋼格構(gòu)柱井口裝置固定好后，將該柱緩慢且自然垂直的吊裝至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，同時(shí)將該柱進(jìn)行臨時(shí)固定操作，格構(gòu)柱的下端與鉆孔灌注樁的鋼筋籠采用焊接連接的方式，將該柱上部與垂直校正裝置進(jìn)行可靠連接，通過已經(jīng)安裝完成的測(cè)斜管實(shí)時(shí)反映鋼立柱的垂直狀況，通過鋼立柱上部位置的校正裝置調(diào)整型鋼格構(gòu)柱的垂直度，在樁基水下混凝土澆筑中及時(shí)調(diào)整格構(gòu)柱垂直度，直到混凝土施工完成，格構(gòu)柱垂直度滿足相應(yīng)要求后，再將其固定。隨后將型鋼立柱上口固定裝置進(jìn)行拆除，最后在立柱周邊用中粗砂進(jìn)行回填操作。

5.3 鋼平臺(tái)安裝

塔吊鋼平臺(tái)立面圖如圖2 所示。

圖2 塔吊鋼平臺(tái)立面圖

（1）十字型鋼梁與型鋼格構(gòu)柱進(jìn)行可靠聯(lián)接，運(yùn)用4塊700×700×30 的鋼托板及8 塊100×170×20 的加勁板進(jìn)行焊接的方式進(jìn)行。

（2）鋼平臺(tái)上部鋪設(shè)10mm 厚鋼板并與鋼平臺(tái)的槽鋼焊接固定牢靠作為活動(dòng)平臺(tái)，沿平臺(tái)四周設(shè)置1.8m 高安全防護(hù)圍擋。

5.4 格構(gòu)柱加固

鋼托板與加勁板平面布置圖如圖3 所示。

圖3 鋼托板與加勁板平面布置圖

土方作業(yè)時(shí)，要注意保護(hù)鋼格柱，在開挖至格構(gòu)柱邊時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配專門指揮人員指揮挖機(jī)作業(yè)，嚴(yán)禁觸碰到鋼格柱，格構(gòu)柱邊采用人工挖土，邊挖邊補(bǔ)齊格構(gòu)柱內(nèi)十字鋼梁（H250×250×9×14 焊接而成）及周邊斜桿、水平桿；挖土或十字鋼梁及周邊斜桿、水平桿施工過程中嚴(yán)禁塔吊運(yùn)行，惡劣天氣嚴(yán)禁挖土（五級(jí)及以上風(fēng)），并且立即施工十字鋼梁及周邊斜桿、水平桿，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高立即施工混凝土墊層（平臺(tái)投影范圍加厚至不小于200mm 并配筋加早強(qiáng)劑）。

5.5 樁頂基礎(chǔ)施工

（1）塔吊型鋼格構(gòu)柱穿過地下室底板時(shí)，在地下室底板中部位置的型鋼格構(gòu)柱上預(yù)埋厚度為3mm 的止水鋼板(止水鋼板與鋼格柱四周滿焊連接），保證與地下室底板結(jié)構(gòu)同時(shí)澆筑，避免漏水滲水情況的發(fā)生。

（2）塔身位置頂板的預(yù)留孔洞四邊垂直設(shè)三層鍍鋅鋼絲網(wǎng)，并在頂板中部拉通設(shè)置厚度3mm，寬度300mm的止水鋼板。施工完成塔吊拆除之后，使用比原混凝土強(qiáng)度高一強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土澆筑封閉。

6 組合式鋼平臺(tái)塔吊基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制

（1）灌注混凝土施工前，應(yīng)當(dāng)按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94- 2008 中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)已經(jīng)成孔的中心位置、孔深、孔徑、垂直度及孔底沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)。

（2）鋼格構(gòu)柱加工制作精度（垂直度）應(yīng)在1/ 1000以內(nèi)，安裝的垂直度偏差不大于1/ 400；

（3）焊接材料在使用前，必須按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行烘干操作。焊接過程按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)焊接缺陷。

（4）因鋼格構(gòu)柱直接貫穿地下室底板，型鋼格構(gòu)柱在穿結(jié)構(gòu)板位置，預(yù)留600mm×600mm 的施工洞口，故需要在型鋼格構(gòu)柱拆除后，對(duì)洞口進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)齊。

7 結(jié)語

（1）文化宮地塊地下空間工程位于常州市商業(yè)、金融中心的和平北路、延陵西路交叉口，東面為1 號(hào)線文化宮站，南面為2 號(hào)線文化宮站，且同步施工，西面及北面為文化路，建筑紅線與用地紅線重疊，施工場(chǎng)地狹小，采用基于鋼格構(gòu)柱塔吊的組合式鋼平臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行塔吊安裝，既為前期支護(hù)工程施工節(jié)約了施工場(chǎng)地，又加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，具有良好的社會(huì)效益。

（2）基于格構(gòu)柱的塔吊組合式鋼平臺(tái)塔吊基礎(chǔ)，與當(dāng)前施工現(xiàn)場(chǎng)通用的的“樁+ 承臺(tái)”的塔吊基礎(chǔ)有較大區(qū)別，在現(xiàn)場(chǎng)施工使用前需單獨(dú)設(shè)計(jì)，并對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行專家論證。

（3）塔吊使用過程中，應(yīng)該對(duì)塔吊基礎(chǔ)鋼平臺(tái)及塔身進(jìn)行沉降、垂直度的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。本工程在使用塔吊的過程中，一切正常，無異常。