深基坑边坡上的大型塔式起重机设置及拆除技术研究

李宁宁，高 杰，龚可军，冯路路，黄梅坤，曾 政

（中建科工集团有限公司，广东 深圳518040）

1 工程概况

驻马店农产品展示交易中心位于驻马店市驿城区开源大道与城西大道交叉口西北侧，总建筑面积12.35万㎡，建筑高度26.45m（见图1，2）。南侧剧场基础为“独立基础+筏板基础”，地下室为钢筋混凝土框架结构，采用型钢混凝土柱，地上为钢框架结构，屋面结构为钢屋盖。其中，剧场看台及舞台下方采用筏板基础，筏板厚700mm，筏板面标高为-6.200m，台仓部位筏板面标高为-15.200m。

图1 驻马店农产品展示交易中心效果鸟瞰

2 施工重难点

1）剧场深基坑施工拟选用塔式起重机作为垂直运输设备，需综合考虑钢柱、钢梁和钢屋盖分段重量确定塔式起重机型号。

2）根据结构特点和基坑支护设计图纸，塔式起重机最合适位置位于深基坑支护边坡上，如何处理塔式起重机基础和深基坑边坡位置冲突及如何设计塔式起重机基础保证深基坑边坡稳定是难点。

3）塔式起重机位于建筑内部，主体结构施工完成后，塔式起重机采取降节后用起重机拆除，为避免采用起重机拆除塔式起重机时抗杆，影响塔式起重机拆除的部分屋盖需预留后装，同时因拆除空间狭小，起重机站位及施工组织是重点。

图2 1层建筑平面

3 塔式起重机选型

塔式起重机选型取决于结构特点、设备租赁成本和设有地下室区域钢柱的分段重量，钢柱的分段取决于楼层标高、运输限制、塔式起重机位置和起重性能，通过这2个原则不断优化分析，最终选用TC7052塔式起重机，臂长70m。

对于剧场、常年展厅及与之相邻的大展厅吊装设备选择情况：[1]设有地下室区域的地下钢骨柱及地上钢框架，以塔式起重机吊装为主，汽车式起重机配合吊装；[2]无地下室区域地上钢框架采用汽车式起重机吊装；[3]钢屋盖以履带式起重机吊装为主，塔式起重机配合吊装。

钢柱截面形式为箱形和圆管形，根据起重设备性能、结构特点等因素，不同位置的钢柱竖向分段分为2，3，4节3种情况，如图3所示。

4 塔式起重机基础设置

4.1 深基坑支护设计

现场自然地面标高为-2.050m，基底开挖深度为自然地面下约5.0～14.0m。该基坑为坑中坑，分2级开挖，第1级基底标高-7.050m，开挖深度5m；第2级为台仓部位基坑，基底标高-16.050m，开挖深度14m。

图3 钢柱最重分段吊装工况分析

根据基坑四周环境条件、土层性能状况、基坑深度等，并考虑安全、经济、施工可行等因素，采用复合土钉墙支护及土钉墙支护2种方案（见图4）。其中，第1级开挖的基坑最外围采用土钉墙支护方案，围护长度251m，按照1∶0.4自然放坡后挂钢板网喷护；第2级开挖的基坑根据边坡情况采用复合土钉墙或土钉墙支护2种方案，按照1∶0.3～1∶0.4放坡。

图4 基坑支护平面

4.2 塔式起重机基础与基坑边坡位置冲突处理

根据基坑支护设计图纸，塔式起重机平面定位与基坑边坡位置冲突（见图5），处理方法如下：将塔式起重机基础顶标高与筏板面标高设定于同一标高（即-6.200m），塔式起重机基础土方与深基坑第1级土方同步开挖，坑底预留0.8m操作空间，按照1∶0.4放坡，采用土钉墙支护方案（见图6）。

图5 塔式起重机基础与基坑边坡位置冲突

图6 基坑边坡根据塔式起重机基础调整后

4.3 塔式起重机基础做法

塔式起重机基础平面尺寸为8m×8m，高1.6m。因塔式起重机基础距深坑较近，为减少塔式起重机作业过程中对深坑支护边坡稳定的影响，塔式起重机基础下设5根混凝土钻孔灌注桩，桩径800mm，桩间距6m，有效桩长18m，桩心距基础外边缘1m。混凝土强度等级C35，桩身纵向受力钢筋22主筋，12根，8环筋20cm一环，14加强筋2m一环，桩顶伸入基础100mm，桩顶标高-7.700m，桩底标高-25.700m，桩头锚固钢筋最短长度35d，如图7，8所示。经验算满足承载力及稳定性要求。

5 塔式起重机拆除

5.1 塔式起重机与钢屋盖冲突位置处理

塔式起重机平面位置位于剧场、常年展厅、大展厅交界处的走廊区域，此处走廊为室内走廊，屋面结构采用钢屋盖。

图7 桩基平面

为便于塔式起重机后期拆除，影响塔式起重机拆除区域的走廊顶部钢屋盖先预留不装（见图9），待塔式起重机拆除后，预留钢构件再采用履带式起重机进行补装。

5.2 塔式起重机拆除

现场塔式起重机最终安装高度为55.2m，拆塔前首先下降4节（4×标准节高度5.95m=23.8m），即此时塔臂高度为31.4m，然后开始进行塔式起重机拆除（见图10）。

图10 塔式起重机起重臂拆除

塔式起重机拆除的设备选型主要考虑2点因素：[1]尽量采用现场钢结构吊装已进场的履带式起重机或汽车式起重机；[2]需对塔式起重机的各部件重量进行吊装工况分析，起重设备性能满足塔式起重机拆除要求。

因此，塔式起重机采用现场现有的150t履带式起重机（主臂工况，主臂长58m）进行拆除，最不利工况为拆除塔式起重机70m长起重臂的工况。塔式起重机起重臂重量为18.87t，而履带式起重机在12m作业半径的起重量为36.1t＞18.87t，负荷率为52.3%，满足起重性能要求。

6 结语

1）对于设有地下室区域的钢结构合理分段分节后，使之能采用大型塔式起重机进行直接吊装，可提高施工工效，并降低施工成本。

2）对于塔式起重机基础与基坑边坡的位置冲突情况合理优化，并在塔式起重机基础下方增设钻孔灌注桩，增强地基承载力，保证深基坑边坡稳定。

3）当建筑物主体结构为钢结构，且塔式起重机设于建筑物内部时，可合理预留部分钢构件后装，达到顺利拆除塔式起重机的目的。