先置式无承台塔吊基础在大型城市综合体深基坑工程中的应用

徐小姣

摘 要：结合当下大型深基坑工程逐渐增多及深基坑施工技术不断发展的现状，以马鞍山某大型综合体项目深基坑塔吊基础为实例，简要介绍先置式无承台塔吊基础的设计采用、施工构造做法、施工控制要点及有特点，同时结合项目实例，在对等情况下与有承台塔吊基础的施工难度、对工程质量影响、使用效率及经济效益方面等进行了分析总结。

关键词：塔吊基础；深基坑；钢结构；格构柱；塔吊基础节；施工技术

引言

近年来，由于城市现代化建设飞速发展，使得城市地下空间的开发建设日益增多，大型综合体项目结合深基坑施工的工程亦日趋增多。由于项目开发设计需求，基坑支护常常做到规划红线位置，地上部分多数为大面积多层商业及部分高层主楼为一体模式。大型地下商场、地下停车场、人防工程等，施工所需材料（包括钢筋、模板及构配件等）数量相对较大，垂直运输较为突出，塔吊成为不可或缺的首选运输工具。传统的塔吊基础形式已经不利于该类项目基坑和主体的施工，为了同时满足施工对工作半径、工期及施工空间等多方面的要求，以有效覆盖深基坑平面，主楼高层为定点布置原则来综合布置塔吊。该类工程施工中塔吊基础为主要施工难点，文章结合当下行业施工技术，提出一种先置式无承台塔吊基础施工做法，主要介绍先置式无承台塔吊基础在大型综合体深基坑工程中的应用。

1 工程概况

马鞍山宝龙华庭项目，总建筑面积119838m2，其中地下室24334m2，1#楼48250m2，2#楼47255m2。地下2层、埋深9.35m；地上1#楼31层、建筑高度98m；2#楼32层、建筑高度94m。建筑结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，基坑面积约13000m2，本工程位于马鞍山市中心城区，西北两侧临街，南侧为已建高层小区，东面为同步在建高层，结合基坑周边环境影响、基坑与高层主楼施工垂直运输任务，在基坑内依附1#、2#主楼各设两台塔吊。

2 塔吊基础设计

先置式无承台塔吊基础设计主要包含基底下基础（一般采用灌注桩设计）、正负零下支撑件及转换结构等，常用设计为钻孔灌注桩基础、钢结构格构柱、格构柱頂封头钢板及钢结构格构柱体系加固件等，具体做法如下。

2.1 钻孔灌注桩基础

根据选定的塔吊型号，确定的塔身标准尺寸、安装高度、附墙间距及附墙分布，进行塔吊荷载及桩心距，结合场地地质勘察报告，按照《建筑桩基技术规范》JGJ-2008进行桩基承载力计算，同时对钻孔灌注桩设计。结合现场塔吊基础节尺寸、地质勘察报告及钢结构格构柱尺寸，选用？准800钻孔灌注桩作为地下室基底以下塔吊基础。

2.2 钢结构格构柱体系

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003进行设计验算，钢结构格构柱一般选用450mm×450mm规格，格构柱角柱采用？骔160×14作四肢柱，加焊380mm×300mm×12mm钢板作缀条，焊缝厚度12mm，缀条间距600mm。随着土方分层开挖，在各钢结构格构柱之间加焊水平撑与剪刀撑，水平撑及剪刀撑均采用？骔140×12，水平撑按间距1600mm设置，剪刀撑与水平撑45°夹角，剪刀撑上下左右相邻方向按异向设置。

2.3 格构柱顶封头钢板

钢结构格构柱顶封头钢板一般选用较厚、截面大于格构柱截面钢板制作，本项目选用600mm×600mm×50mm钢板，钢板焊接固定前，应根据塔吊标准节螺栓孔位置进行放线打孔，定位对中，调整水平度及校准孔位置后，点焊固定，然后分层施焊到设计要求的焊缝厚度。

3 无承台塔吊基础构造原理及施工优特点

3.1 构造原理

先置式无承台塔吊基础由钻孔灌注桩、钢结构格构柱体系、格构柱封头钢板与周围土体系统组成，土方开挖前由钻孔灌注桩、钢格构柱、封头钢板与周围土体形成的复合基础，土方开挖后，在格构柱之间加设水平撑与剪刀撑，钢结构格构柱与封头钢板联合形成传力构件，将塔吊荷载传递给灌注桩与周边土层形成的复合地基。

3.2 施工优特点

（1）利用封头钢板取代了格构柱与塔吊基础节之间的钢筋混凝土承台，减轻了塔吊基础自重，减小了对地下室结构空间影响，节约了大量的混凝土施工成本。（2）土方开挖之前即可进行塔吊安装，加大了塔吊的使用效率，有利于现场基坑支护施工进度。（3）地下结构施工期间，在塔吊基础位置无须留设后浇施工带，通过焊接止水片措施完成一次性浇筑，有利于结构施工质量。（4）节省了塔吊安装及拆除施工费用。

4 施工流程与工艺做法要点

4.1 施工流程

钻孔灌注桩定位放样→钻孔灌注桩施工→插格构柱→浇筑灌注桩顶混凝土→格构柱顶找平找正→封头钢板螺栓孔定位、钢板焊接→格构柱水平撑与剪刀撑焊接→格构柱与封头钢板防锈处理。

4.2 钻孔灌注桩定位放样

根据塔吊平面位置及基础节尺寸，用全站仪测量确定桩位，用可靠的定位桩确定桩心位置，在桩外径撒上石灰线。

4.3 钻孔灌注桩施工

根据常规的正循环钻孔灌注桩施工要求进行，重点把握桩定位、钻孔、清孔的质量控制，钢筋笼与桩身混凝土质量控制。

4.4 插格构柱浇桩顶混凝土

将格构柱点焊在最后一节钢筋笼上，将其垂直插入孔内，确定好设计的插入深度后，用桩基吊钩吊住格构柱，使其不再下沉。随即浇筑水下混凝土，浇筑过程中不断条节格构柱平面与竖向位置，使其满足设计的平面位置与竖直度要求。

4.5 格构柱顶端找平

当混凝土达到设计强度后，测量格构柱顶端标高，根据设计安装的标高要求，在4根格构柱标记切割水平线，作为切割作业的标志。切割完成后，用砂轮机将切割面打磨平整，以便封头钢板充分接触吻合，为焊接后平整度打好基础。

4.6 封头钢板定位、焊接

将裁好过的4块钢板分别布置在格构柱顶，根据设计位置微调校正，是格构柱顶处于钢板正中心，点焊固定钢板，然后将塔吊基础节吊放至钢板上，用撬棍进行调整使基础节尽可能处于每块钢板正中心，调好后根据基础节螺栓孔进行钢板打孔位置标记，标记完成后吊离基础节，取下钢板送工厂钻床开孔。开孔完成后，即对钢板与格构柱之间接缝焊接，完成后进行加强板焊接。在封头钢板焊接完成后，进行4个格构柱之间的十字交叉钢梁连接焊接，先电焊固定然后正式施焊。

4.7 格构柱之间的水平撑及剪刀撑焊接

随基坑内土方分层开挖，没开挖一段，应及时在4根格构柱之间加焊水平撑及剪刀撑，直至土方开挖完毕，以增强格构柱的整体刚度。

4.8 钢结构体系防锈处理

格构柱顶钢结构完成后，应及时在封头钢板及上部加强部件表面涂刷2遍防锈漆。

5 常见塔吊基础施工对比与分析

深基坑内塔吊基础主要有以下布置方法：（1）直接利用建筑物地下室底板作为基础，在原有底板上适当加强处理；（2）将塔吊基础置于地下室底板结构下部；（3）增设灌注桩，利用格构柱作为坑内过渡节，在其顶部浇筑塔吊基础承台；（4）增设灌注桩，利用格构柱作为坑内过渡节，格构柱支承作为塔吊基础。下面将上述塔吊基础做法，在施工难度、对结构影响、使用效率、经济效益方面做个简单对比分析。

5.1 施工难度方面

采用（2）塔吊基础，由于基础埋深过大，打桩、挖塔吊基础、浇筑混凝土等均为坑中坑作业，增加基坑安全措施及基坑内部作业时间，且需采用大型吊车下深基坑吊装进行塔吊安装作业，增加基坑施工风险。同样的，（1）塔吊基础，需待地下室底板混凝土到达设计强度后才安装塔吊，给安装与结构施工带来相当大施工难度。采用格构柱过渡节做法塔吊基础，逆作法施工，无须土方开挖即可进行塔吊基础施工，特别是（4）无承台塔吊基础，占用场地空间较小，不影响其他工序与结构施工。

5.2 对地下结构施工质量影响

采用（1），（2）两类塔吊基础，塔吊基础节在穿地下室结构楼板、顶板时需要留置后浇块，不利于结构整体性，且基础节穿结构楼板、顶板时，对结构钢筋有很大影响，特别是拆除基础节过程中，易造成钢筋损伤。利用格构柱作为过渡节塔吊基础，在穿结构楼板及地库顶板时无须留设后浇块，只需在过渡节角钢上焊接止水片就好了，有利于结构与防水施工质量。

5.3 使用效率方面

格构柱无承台塔吊基础采用逆作法施工，在基坑土方开挖前即可完成塔吊安装和使用，可以全过程为现场施工服务，有利于基坑施工进度。采用（1），（2）均须在基坑支护与土方施工后才能进行塔吊基础施工，且须带基础混凝土强度达到设计要求后才能安装使用，塔机使用效率低，影响整个工程施工进度。

5.4 经济效益分析

通过对使用效率、施工难度及对结构质量影响方面，对于城市内深基坑工程塔吊基础，采用（1），（2）方式塔吊基础施工方案可能性较小，大多采用格构柱过渡节施工方案施工。结合本工程实例，对钢结构格构柱钢筋混凝土承台基础和钢格构柱支承无承台基础施工成本做个简单分析。两种塔吊基础共同点：同样的灌注桩基础、同样的格构柱体系。不同点：有承台基础承台尺寸为3600mm×3600mm×1250mm，无承台基础在格构柱顶部加焊4块600mm×600mm×50mm钢板各一块，4根格构柱之间沿水平方向加焊4根？骔140×12，沿对角方向每两根立柱之间加焊1根？骔140×12，共4根。混凝土承台费用（包含钢筋、混凝土、模板、人工费）：混凝土（C35）：380×3.6×3.6×1.25=6156元，钢筋：2400×1.3=3120元，模板：18×（3.6×3.6+4×3.6×1.25）=557.3元，人工费（模板工、钢筋工、混凝土工）：6×250+8×200+4×180=3020元。承台费用合计：6156+3120+577.3+3020=12873.3元。无承臺基础费用：钢板：2300元/每吨×0.6m×0.6m×0.05m×7.8t/m3×4=1291.7元，角钢：2400元/每吨×0.3t=720元，开孔及人工费：2000元。无承台费用合计：1291.7+720+2000=4011.7元。无承台措施节约费用为：12873.3-4011.7=8861.6元。成本节约率：8861.6/12873.3=68.8%。综合上述分析，钢结构格构柱支承无承台塔吊基础较钢结构格构柱钢筋混凝土承台塔吊基础经济效益明显，在深基坑工程中具有良好的推广价值。

6 结束语

本项目采用钢结构格构柱无承台塔吊基础，灌注桩与建筑结构桩同步施工实施，塔吊先于基坑与土方施工前即投入使用，两层地下室包含地下室底板、负2层顶板、地库顶板均未设后浇块，方便了地库结构施工，保证了混凝土结构质量。目前该工程已完工，塔吊已安全拆除，自2012年10月安装以来使用效果良好，塔吊基础稳固，格构柱穿楼板位置混凝土质量良好，未出现任何渗漏及其他质量缺陷。

参考文献

[1]李炯.深基坑内钢格构柱支承无承台塔式起重机基础施工工法（2011-2012年度上海市级工法）[R].2012.

[2]北京钢铁设计研究总院.GB50017-2003.钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[3]中国建筑科学研究院.JGJ-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.