软土地区跨基坑围护的塔吊基础处理措施

王永进 康绪明

1. 温州城建集团股份有限公司 浙江 温州 325016；2. 农业部水产品质量安全检测与评价重点实验室，中国水产科学研究院 黄海水产研究所 山东 青岛 266071

1 工程概况

温州市汤家桥公交总站综合体（一期）工程用地面积19 244.6 m2，总建筑面积104 230.1 m2。建筑层数地下2层，公交停车楼6层，建筑高度33.06 m（错层处为35.575 m），商务办公主楼地上26层，建筑高度99.95 m；裙房5层，建筑高度22.45 m。

本工程现场布置3台塔吊，由于施工现场场地狭小，地下室上方90%的面积被6层的公交停车楼、主楼及裙楼占据，现场塔吊布置困难。为减少塔吊盲区、方便塔吊安拆，对塔吊布置进行了优化（图1）。

图1 塔吊布置平面示意

2 塔吊基础位置与周边环境

本次主要针对最不利工况的2#塔吊进行分析，此塔吊基础为4桩承台基础，承台截面为4 600 mm×4 600 mm×1 500 mm，桩径800 mm，桩长42 m，桩基受力类型为端承桩。承台的一侧为施工主干道，一侧为基坑，由于场地道路宽度有限，为保证施工主干道畅通，此塔吊基础只能骑到基坑冠梁的上方，2根桩位于基坑内，另外2根桩位于基坑外（图2）。由于本基坑在基础底板位置的换撑为满布厚600 mm素混凝土，为保证桩基与地下室外墙的工作面，故基坑内桩基穿过围檩。

图2 塔吊承台与冠梁关系

3 塔吊基础处理方案

3.1 基础周边路面加固

由于本工程位于软土地区，施工道路在运土车的动荷载及基坑变形作用下，对塔吊基础影响较大，造成塔吊桩侧移量较大，从而引起塔吊承台面倾斜。且塔吊基础受弯变形较大，塔吊在工作时基础受力状态复杂，容易引起塔吊基础失稳。为避免基坑失稳，采用三轴水泥搅拌桩在塔吊承台边2 m范围内进行加固，水泥搅拌桩加固深度按照基坑出土口深度施工（图3、图4）。

图3 路面加固平面

图4 路面加固剖面

3.2 降低基坑位移的影响

为避免基坑开挖、地下室施工的变形影响，塔吊承台底部采用柔性材料与冠梁接触，确保在基坑设计变形范围内冠梁与承台有足够的间隙。本工程基坑设计为一级基坑，基坑壁最大允许变形位移为50 mm，冠梁按照最大变形计算即冠梁底发生扭转变形。根据计算，冠梁的最大倾斜高度为32 mm，考虑柔性材料在浇筑承台混凝土的压缩变形，且方便基础承台施工，塔吊承台底与冠梁顶的间隙预留100 mm。

为尽可能减小塔吊桩穿围檩时对围檩的受力影响，基坑内2根塔吊桩采用组合式格构柱桩，减小桩径与围檩的开孔尺寸。格构柱采用4∠160 mm的型钢与250 mm×420 mm的缀板焊接而成，格构柱的截面为450 mm×450 mm。围檩上开设φ600 mm的孔洞，围檩开孔位置为防止应力集中，采用φ22 mm的元宝筋进行洞口加筋。格构柱采用混凝土浇筑至格构柱顶，对格构柱进行混凝土灌心处理，增加格构柱的刚度。待土方开挖后，将格构柱采用∠12 mm的型钢剪刀撑焊接。

基坑底部素混凝土换撑，为防止换撑带对塔吊桩产生剪切应力，在换撑带开孔四周增加钢筋混凝土梁，以传递底板与基坑壁的压力。防止上部支撑拆除后，基坑底部变形过大挤压塔吊桩，故此位置采用钢筋混凝土梁进行加强。

4 主要施工技术

4.1 水泥搅拌桩加固

本工程基坑止水帷幕与被动区加固设计采用三轴水泥搅拌桩施工，故塔吊基础周边道路加固也采用三轴水泥搅拌桩施工。

三轴搅拌机施工前，必须先把工程桩孔填实，然后再进行场地平整，清除搅拌施工区域内的表层杂物和施工堆放材料，路基承重荷载以能行走步履式重型桩架为准。三轴搅拌机进场后，对现场所有电缆和其他管线，要全部清理干净，对工程桩和支护桩桩孔要回填矿渣，并且要进行压实处理，土质不好的地方要铺设走道板或钢板。水泥搅拌桩施工流程为：测量放样→桩机就位→开启空压机送浆→搅拌钻头喷浆、气切割土体下沉至设计桩底→搅拌钻头喷浆、气切割土体提升至设计桩顶→施工结束移至下一桩位[1-3]。

1）测量放样：根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时保护标志。放样定位后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收签证。确认无误后进行搅拌施工。

2）三轴搅拌桩孔位定位：按照设计要求，该工程三轴水泥土深层复合搅拌桩桩径650 mm、间距450 mm，桩机轴与轴中心间距为450 mm，根据这个尺寸，在平行沟槽部位打桩并且带上丝线，再用红漆画线定位。

3）桩机就位：桩机就位移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱进行垂直定位观测以确保桩机的垂直度。桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于3 cm。

4）浆液拌制：水泥浆搅拌为自动搅拌上料系统，开机前需对上料计量系统进行认真的检查，设置的水泥掺入量、水灰比是否符合设计要求，计量是否准确等。在三轴搅拌桩机开机前，自动搅拌上料系统应进行浆液的搅制，水泥浆配制好后放置时间不得超过2 h，因故搁置超过2 h以上的拌制浆液，应作为废浆处理，严禁再用。搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔，不得超过12 h。开钻前要对拌浆工作人员做好交底工作，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。

5）搅拌速度：三轴水泥搅拌桩止水帷幕和被动区土体加固，采用“两搅两喷”的施工工艺，水泥和淤泥须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：下沉速度为0.5～1.0 m/min，提升速度为1.0～1.5 m/min。

6）注浆：按照三轴搅拌桩的施工工艺，在下钻时，注浆的水泥用量占定额量的70%～80%，而提升时为20%～30%，在桩底部分宜重复搅拌注浆。按照技术要求，搅拌要均匀，并且应连续注入拌制好的水泥浆液。注浆时利用2台注浆泵，通过2条管路同Y形接头在H口进行混合，注浆压力应为1.5～2.5 MPa，每台泵的注浆流量为80～120 L/min。钻头下沉到设计标高后，应停滞5～10 s再上升，要确保底部搅拌复合土体与水泥浆液能够充分拌和。

4.2 格构柱安装

1）缀条柱采用汽车吊配合进行安装，当支撑立柱钻孔灌注桩浇筑结束后，立即采用吊车把型钢缀条支撑柱插入到灌注桩上面。

2）吊装前需测出立柱桩孔口标高，然后由灌注桩孔口标高，计算缀条支撑柱以及第1道支撑底部标高，要保证格构柱水平和高度位置安放正确。

3）安放前在缀条柱上端中间部位焊一根φ48 mm×2.5 mm钢管，并标上需要进入孔深上端终止标记到孔口的位置标记，在安放时要正确控制好标高。

4）吊装时采用14#钢丝绳，先拴住缀条柱的上端，塔吊起吊后，进入孔口时要保持缀条柱垂直并在孔口中心位置，由2人扶住对照钻孔中心缓慢放下，插入钻孔灌注桩混凝土内。

5）为保证缀条柱插入灌注桩位置准确并且垂直，缀条柱缓慢放下时，要和上部的钢管始终保持垂直，并且要始终扶正以确保位于灌注桩孔中心位置，安放时要控制好格构柱上端的标高。插入混凝土桩达到设计标高后，在孔口上部采用16#槽钢固定吊住。

6）在基坑土方开挖时，格构柱外侧的混凝土要及时清理干净，并随基坑开挖深度的加大，及时进行格构柱剪刀撑加固。

5 塔吊基础变形监测

本工程塔吊基础在2013年5月浇筑完成，2013年6月塔吊安装，2016年5月塔吊拆除，塔吊基础最大沉降量为20 mm，塔吊承台面高差累计最大10 mm，塔吊位移10 mm，此位置基坑深土层位移最大为15 mm。塔吊基础在地下室底板浇筑时位移达到最大，此后基本无位移变形。

6 实施效果

在长达3年的使用过程中，从基坑开挖到主体结构施工结束，本塔吊基础的变形始终处于受控范围内，满足塔吊运行的受力工况，相对地降低了工程造价，节约工程施工成本，最大限度地方便了塔吊的安装与拆除工作。随着城市建设用地的日趋紧张，施工场地狭小、机械设备布置困难，考虑的因素繁多，是将来城市建设施工面临的一大挑战，本塔吊基础为软土地区、复杂环境下，塔吊基础应用的另一途径。