塔吊基础绿色施工与BIM技术的应用

中建八局第一建设有限公司 济南 250100

1 工程概况

某工程位于上海市闵行区，东至申长路，西至申滨南路，南侧为舟虹路，北侧为绍虹路，为3 层地下结构，基坑深16.7 m。地下结构施工阶段分为C、D和E 3 个区域。

按照现场要求，D、E区布置5 台塔吊。3#、6#塔吊为TCT6016，4#、5#塔吊为TC6015A-10B，7#塔吊为TCT7015-10E。平面布置见图1。

图1 平面布置

2 构思理念

2.1 整体设想思路

塔吊基础设计与施工的整个过程，围绕绿色施工的理念，引入BIM技术全程跟踪和指导，成功地规避掉施工的技术缺陷，节约了材料，同时提早使塔吊投入了现场使用，节约了工期。

2.2 绿色施工理念

以往格构式塔吊的基础采用混凝土承台，不仅施工工期长还占地面积大，而且施工完毕后不能重复利用还得进行机械破碎拆除外运处理。这种工艺对一些工期要求短紧、可利用面积紧张的施工现场是极其不利的。一般来说，格构式塔吊都必须进行桩基施工，如果可以利用部分工程桩作为塔吊桩的话，能节约成本的投入。

为此，我方构思从绿色施工理念出发，利用原设计结构和材料替换两方面进行了塔吊的设计，力求达到节材、节地、环境保护的目的。具体有以下两方面：将混凝土+格构柱塔吊承台基础替换为型钢+格构柱塔吊承台基础；部分塔吊桩可利用结构设计的工程桩替代。

2.3 BIM应用理念

钢基础的构造复杂，如果提前结合BIM技术，便可建立可视化思路，让图纸与构件形成三维立体实物。整个过程的策划和实施都在可视化的状态下进行。现场操作遇到问题需要开会协调，找原因出变更解决问题。BIM技术可提前处理这种问题，可在施工前对碰撞进行协调解决，减少了返工，设计过程中BIM技术可以构思复杂节点的优化。

钢基础复杂构造使钢结构工程量多而杂，手算极其麻烦而且不准确。若引入BIM技术，能精确计算各个构件的实物量，变更后的量也可随要随来。减少材料浪费，加快了工程量计算。

3 总体部署

3.1 设计阶段

（a）技术工程师结合现场的实际需求，编制塔吊基础设计方案图纸，经专家论证通过。某塔吊立面示意见图2。

图2 塔吊立面示意

（b）设计钢承台的塔吊，BIM工程师根据设计图纸进行BIM族与模型的建立。

3.2 施工阶段

（a）塔吊钢承台基础，根据BIM模型，结合设计，进行厂家加工半成品构件。

（b）钢承台基础现场连接安装。结合现场实际误差情况，调整BIM模型，尤其是一些加强钢板构件具体位置和尺寸的确定，确定好后再让厂家加工。

3.3 拆除阶段

塔吊的钢承台按照要求切割、维修打磨后，进行下一工地的重复使用。

4 施工安排[1-2]

4.1 塔吊基础

（a）塔吊采用灌注桩+格构柱+钢承台形式。基础底板下为Φ800 mm钻孔灌注桩。3#～6#塔吊桩距2.4 m，7#塔吊桩距2.8 m。格构柱为4∠160 mm×160 mm×16 mm组成600 mm×600 mm格构柱，缀板520 mm×320 mm×12 mm@700 mm，插入灌注桩4 m。格构柱间采用槽钢焊接加强。

（b）钢承台采用Q345型，H400 mm×400 mm×13 mm×21 mm型钢制作。上层与下层采取焊接方式。3#、4#～7#塔吊底座与钢结构采用焊接螺栓加强的方式连接。5#塔吊则采用高强螺栓的方式连接。

4.2 塔吊桩利用工程桩设计

塔吊桩利用工程桩时要考虑2 点。一是工程桩与塔吊桩性能比较，性能强的优先选用。二是工程桩位置一般都是承台的位置，设计与施工要考虑高低差（图3）。

图3 承台位置示意

4.3 钢基础BIM应用设计

BIM技术工程师根据设计图纸，进行BIM模型的建立，流程如下：

部分构件族的建立→格构柱模型的建立→进行1层钢承台模型的建立→进行2层钢承台模型的建立→进行塔吊基础连接件模型的建立→进行格构柱加固件模型的建立。

4.4 设计与BIM结合检查

设计图纸审阅完成后，立即进行BIM模型的建立，过程进行跟踪和检查，发现1 处设计欠考虑的部位。5#塔吊钢基础塔吊机座安装节点与槽钢连接处冲突，在安装过程中，对槽钢进行了切割，并在6#、7#塔吊设计时进行了改进。

4.5 现场与BIM结合施工

塔吊钢基础加工前，结合BIM模型，拆分了3 个施工步骤。

第一步，现场1层承台测量后厂家加工；第二步，厂家按照设计图纸加工2 层承台；第三步，现场进行1层、2层钢承台及加劲板的焊接连接工作。

4.6 工程量计算

BIM技术精确计算单个塔吊钢基础的各个构件的工程实物量。

4.7 BIM节点优化

6#、7#塔吊底座与钢结构采用螺栓和焊接结合方式连接。原设计的图纸很难让施工人员读懂图纸，经过BIM三维模型的确立，对塔吊与钢承台节点的改进了如指掌。由原焊接改成螺栓连接，使得塔吊的基础连接件可重复多次利用（图4、图5）。

图4 原设计BIM节点

图5 优化设计BIM节点

5 注意事项

（a）设计图纸一旦确认，必须马上进行BIM建模。建模时，所有材质必须和设计一致。建模过程中发现与图纸不吻合之处，马上通知技术员进行图纸检查完善。模型建立后，及时进行工程量的编制和汇总。

（b）施工中，根据模型拆分过程，确定哪些构件可以根据图纸直接加工，哪些必须考虑现场实际情况测量后才能加工。

（c）三维渲染动画建立后，立即组织相关人员进行交底，让员工带着真实感去施工。

（d）下层钢承台和涉及到的加劲板，考虑到现场误差，需进行实际量取，再回厂家加工。钢承台涉及到的所有焊缝，必须全部进行探伤检测，检测报告合格后，方可进行现场施工。

6 结语

（a）将混凝土+格构柱塔吊基础替换为型钢+格构柱塔吊基础，钢承台可重复利用至少3 次，并且不需破除外运，拆除方便，节约了材料，保护了施工环境。

（b）部分塔吊桩基利用结构设计的工程桩替代后，成本降低了约1/3。

（c）每个钢承台占地面积比原混凝土承台占地面积少了约16 m2，对于施工可利用场地极少的工地相当有利。并且在后期结构施工时，楼层预留面积也会减少。

（d）结合BIM技术，从技术、施工到成本控制各个方面进行优化，增加了效益。

总体来说，塔吊基础设计及施工的整个周期，围绕绿色施工的理念，引入BIM技术全程的管控，在安全、质量、工期各方面均取得了良好的效益。这种施工技术与理念，可以在类似的项目中进行推广与应用。