格构式钢柱塔吊基础施工

陈翠丽

(山西省第五建筑工程公司，山西太原 030013)

0 引言

随着工程建设的发展，地下室深度及规模越来越大，为了施工需要，有些塔吊必须安装于地下室部位。考虑塔吊需要尽早使用，同时减少塔吊基础施工时的开挖深度及难度，塔吊基础可以采用格构式钢柱塔吊基础。采用格构式钢柱塔吊基础可以在基坑开挖前及时安装使用，其受力明确、安全适用、施工方便。

与埋于地下室筏板下的塔吊基础相比，可不必先为塔吊基础施工进行土方开挖、临时支护及降水。

1 工法特点

1)格构式塔吊基础施工以及塔吊安装工作在基坑土方开挖之前完成，使之在土方及基坑施工阶段就可投入使用，缩短了工期，提高了工效。2)塔吊设置在地下室部位，加大了塔吊回转范围内对工作面的覆盖面积，减少了塔吊的覆盖盲区，提高了塔吊的工作效率。3)当地下水位较高时，采用格构式钢柱塔吊基础减少了塔吊基础施工时的降水工作。4)格构式钢柱穿过基础底板的位置加设了止水环和加强钢筋，保证了底板防水能力，减小了对结构基础底板的受力影响。5)适用范围广，可适用于软土、较厚填土层、较高地下承压水位等不良地质条件下的塔吊布置。

2 适用范围

塔吊需安装在地下室基坑内，地下室基础底标高较深，尤其是地下水位较高的工程。

3 工艺原理

格构式钢柱塔吊基础由承台基础、格构式钢柱、钢筋混凝土灌注桩等三部分组成，在土方开挖前施工完，待承台基础、灌注桩混凝土强度达到要求后，安装塔吊，验收后即可使用(见图1)。土方开挖过程中随挖土深度按分段逐段焊接水平支撑、斜撑。

4 施工工艺流程和操作要点

4.1 施工工艺流程

塔吊基础施工流程图见图2。

4.2 塔吊基础设计

4.2.1 塔吊基础位置设计

1)灌注桩、格构柱的位置应避开后浇带、地梁、工程桩等位置。

2)承台基础的投影位置应避开顶部的框梁，避免框梁断开。

3)承台基础的底标高应控制在地下水位以上。

4.2.2 塔吊基础计算

当塔身沿塔基对角线方向倾覆时:

承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载标准值(ωk)按下式计算:

其中，ωk为风荷载标准值，kN/m2;βz为风振系数;μs为风荷载体型系数;μz为风压等效高度变化系数;ω0为基本风压，kN/m2。

承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载对格构式钢柱产生的弯矩为:

其中，M风为承台基础、格构式钢柱所承受的风荷载对格构式钢柱产生的弯矩，kN·m;h台为承台基础的高度，m;a台为承台基础的边长，m;H格为格构式钢柱净高度，m;4为格构式钢柱的根数;a格为格构式钢柱的边长，m。

当塔身沿塔基对角线方向倾覆时，格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载:

其中，F1，2为当塔身沿塔基对角线方向倾覆时，格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载，kN;V为塔吊非工作工况时，对承台基础产生的垂直力，kN;G台为承台基础的自重，kN;G格为4根格构式钢柱的自重，kN;M为塔吊非工作工况时，对承台基础产生的弯矩，kN·m;H为塔吊非工作工况时，对承台基础产生的水平力，kN;l为格构柱的中心距离，m。

格构式钢柱受压整体稳定性应符合下列要求:

其中，Nmax为格构式钢柱单柱最大轴心受压力设计值，即当塔身沿塔基对角线方向倾覆时，格构式钢柱底部、灌注桩顶部所承受的荷载;A为格构式钢柱毛截面面积，即分肢毛截面面积之和;φ为格构式钢柱轴心受压稳定系数;f为钢材的抗压、抗拉强度设计值。

钢筋混凝土灌注桩单桩竖向极限承载力特征值应符合下列要求:

其中，Ra为单桩竖向极限承载力特征值;K为安全系数，取K=2;Quk为单桩竖向极限承载力标准值;Qsk，Qpk分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值;u为桩身周长;qsik为用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力;li为桩周第i层土的厚度;α为桩端阻力修正系数;psk为桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值);Ap为桩端面积。

4.3 施工要点

1)当灌注桩在水下浇筑时，应提高一个强度等级。2)当工程基础筏板混凝土为抗渗混凝土时，应在格构柱分肢四周焊接止水钢板;当格构柱内混凝土不能剔凿清除时，在格构柱分肢四周满焊缀板，待格构柱拆除后，顶部加焊钢板(按降水井封井处理)。3)承台基础下的土方开挖应待承台基础混凝土强度达到100%后方可进行;格构钢柱下的斜撑应随挖土随焊接，严禁超挖。4)承台基础的厚度应大于塔吊地脚螺栓的长度。格构柱锚入承台基础内的长度不应小于承台基础高度的一半，且不应小于600 mm。5)塔机安装应在基础验收后进行，一次性安装高度不宜超高《塔机使用说明书》规定的最大独立高度的一半，宜分次升高至所需的最大独立高度。6)塔吊的附墙高度应从格构钢柱底部算起。7)塔吊基础的防雷接地应通过格构钢柱分肢接入大地，确保防雷接地安全。

5 安全措施

1)塔机安装完毕后，应按要求进行验收、备案，取得准用证后方可使用。2)土方开挖时应分层开挖，每层的挖土深度同水平支撑、斜撑的间距，每层土开挖后，待水平支撑、斜撑焊接完毕验收合格后，方可进行下一层土方开挖。3)塔吊安装后、每步土方开挖前后，钢支撑焊接前，应进行塔吊垂直度、位移检测。

［1］ 齐延年.格构式塔吊基础的设计［J］.山西建筑，2012，38(34):85-86.