组合式塔吊基础技术浅谈

组合式塔吊基础技术浅谈

修鑫唐嵩皓马春梅

中建二局第三建筑工程有限公司北京市100070

摘要：随着高层建筑的逐渐发展，建筑深基坑成为建筑发展的趋势。为了满足现场施工要求，深基坑施工往往需要把塔吊设在基坑内部，当开挖深度大，塔吊基础设在底板下时，遇到地下水位较高的情况，塔吊安装难度更大。这是采用组合式塔吊基础能较好的解决这种问题。本文介绍了组合式塔吊基础的桩、钢格构柱、承台的设计计算，从计算说明和设计要求，在其构造要求、施工方法和注意事项等方面的角度，充分结合现场实际施工情况，完善组合式塔吊基础设计的做法，可供类似工程参考。

关键词：组合式塔吊基础设计施工

土地资源的缺少使得高层建筑如雨后春笋般冒出，空间利用率不断加大，地下空间越来越大，深基坑成为大型建筑“标配”，为保证施工建设要求，塔吊需设在基坑内部，并且在大面积挖土之前需要搭设完成。采用常规的塔吊安装时，如遇到边坡放坡过大，地下水位过高时，就会使得塔吊的安装搭设存在较大的困难，组合式塔吊就能较好的解决这样的问题。

1.组合式塔吊的基本组成

组合式塔吊大多是由基桩、构造承台、钢格构柱、水平连杆及斜撑、钢结构平台或钢筋混凝土承台、塔身等，如下图。

图1组合式塔吊基础组成示意图

2.工程概况

2.1基本概况

该工程为6栋高层住宅楼，层数为33层，建筑高度约为98.85m。场地原为工业厂房，后为荒地、池塘和堆土，经调查原厂房采用浅基础，经勘察单位测量定点期间对池塘和堆土区域进行了测量。基坑规模，面积约为26500㎡，周长约为800m。基坑开挖深度为4.55-8.30m，局部坑中坑开挖深度为1.40-3.35m。

2.2地质条件

根据现场勘探揭露和室内土工试验结果，场地主要分布有人工填土层（Qm）和第四纪全新世海陆相沉积地层（Q4mc）。塔吊灌注桩设计顶标高为-9.9m，桩长15m，根据地勘报告工程地质剖面图，各塔吊灌注桩顶标高位置均处于⑤-1土层。

昆山市地处长江三角洲太湖堆积平原，地形平坦，河网密布。第四纪地层沉积很厚，达180～300m，历经多次地壳升降及海侵及海退，形成了多层地下含水层，上层潜水地下水位较高，下层地下水受上腹土压力作用均为微承压水。该场地③层、④层、⑤D层渗透性较差，均为相对隔水层，其中⑤T层含较多粉土可视为含水层。

3.塔吊基础荷载计算分析（以工程QZT125塔吊组合式基础为例）

3.1格构柱基础受力示意图

3.2塔吊基础载荷

上式中：

Qkmax、Qkmin—格构筑底部的最大、最小压力（正负表示力作用方向，负为拉力）；

Fk—塔吊在独立高度是传到承台顶部的竖向荷载（分为工作状态和非工作状态）；

Gk1—承台（或钢平台）自重；

Gk2—4根格构柱及连接件自重标准值（桩顶以上部分）；

n—格构柱数量，取n=4；

Mk—塔吊传到承台顶部的弯矩；

Fh—塔吊传到承台顶部的水平力标准值（分为工作状态和非工作状态）；

H0—承台顶到桩顶的垂直距离；

L—力臂，对于本工程格构柱和钢筋混凝土承台组合的基础，L取对角线上的格构柱形心之间的距离，具体可参考图1中的1’-1’剖面中的L’。

同时，对于组合式塔吊基础来说，荷载分析中还存在有扭转力矩和土的侧向压力等。但是相对于竖向力及弯矩来说，扭转力矩较小，且根据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程（JGJ/T187-2009）》基础设计不参与计算。土方开挖面以下部分，格构柱四周的压力基本平衡，土压力对格构柱的影响也可以忽略不计。

3.3桩顶作用效应计算

根据塔吊工作状态分析，塔吊在非工作状态时处于不利受载状态，故以非工作受载状态进行计算，对承台下的桩基而言，力矩在承台对角线方向时，桩处于最不利受载状态，故对M最不利方向进行验算，具体根据《建筑桩技术规范》JGJ94-2008。

本工程承台混凝土强度采用C35，混凝土承台长度LC=5000mm，承台宽度BC=5000mm，承台厚度HC=1350mm，承台容重γ=25kN/m³；即桩基承台和承台上土自重计算值Gk1=γ×LC×BC×HC=843.8kN。（此计算中未考虑承台上的覆盖土的重量）

本工程承台底部保护层厚度h1=55mm，长度方向保护层厚度L1=50mm，宽度方向保护层厚度B1=50mm，承台计算截面处的计算长度L0=5000mm，承台计算截面处的计算宽度b0=5000mm，承台计算截面处的有效高度h0=1295mm；采用4根桩，桩型采用钻孔灌注桩，桩径D=800mm，桩长L=15m，桩主筋数量n1=12根，桩主筋直径d1=25mm；格构柱自重计算值Gk2=16.04kN，格构柱间距a=3400mm，塔身标准节宽度b=2000mm，基础承台顶面至桩顶高度H0=10.3m；即荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩基或复合桩基平均竖向力：

4.组合式塔吊基础施工要求

4.1灌注桩施工

该工程组合式塔吊基础采用灌注桩，其具体施工流程较为常见，在施工过程中应当注意：（1）采用坐标法进行桩中心部位放样后，四周应设护桩并复测，误差控制在5mm以内；（2）埋设护筒时，应高出自然地面10-20cm，埋设后进行桩位复测；（3）灌注桩采用水下C30，灌注过程中严格控制导管埋深，严禁导管埋深小于2m，并不得大于6m，同时经常用测锤探砼面的上升高度，严格控制成桩质量、桩顶标高。

4.2格构柱施工

该工程格构柱深入灌注桩3.0m，灌注桩顶部留设0.8m长钢筋焊接于格构柱上，格构柱深入承台0.8m。格构柱吊（插）入桩孔时，在格构柱两个方向同时架设两台经纬仪，严格控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位。在浇捣混凝土时格构柱上部需用角钢焊接固定（伸出自然地坪标高）防止在浇捣后钢构柱的偏位，格构柱施工应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定。使用汽车吊或其他起重设备将个够钢珠插入桩孔内部应保证：（1）沿钢柱轴线方向每隔1.5-2.0m焊一道与桩钢筋笼直径相同的定位箍筋，在定位箍筋上绑混凝土穿心块，用来控制钢柱在桩孔中的位置；（2）在桩孔四周搭设固定支架将钢筋笼及钢桩悬挂在桩孔内，不得直接搁置在桩孔的底的岩土上；（3）在浇筑混凝土前应校正钢柱的平面位置，四个面和建筑轴线的夹角、四根钢柱的相对位置，当混凝土初凝前另需再校正一次。

4.3基础土方施工

塔吊基础承台施工前需对承台区域进行局部放坡开挖；（2）挖土前必须进行充足的降水，确保水位降到当前挖土层层底以下1米；（3）严格控制土坡坡度，确保边坡稳定，该工程每层土的放坡按1：2进行；（4）严禁挖土机械碰撞钢立柱；塔吊钢立柱附近30cm和内侧必须采用人工挖土,塔吊基础土方开挖时必须对称开挖，为方便加固，一次开挖深度不宜超过1.5米。边开挖边加固，上部加固完成后方可继续开挖下层土方。以免造成结构失稳。

4.4基础施工

安装预埋件，需将预埋件吊放于马凳上，进行调平，调平后将预埋件和马凳焊接在一起，并对其进行加固；（2）浇注混凝土（不低于C35）并捣实，在此过程中必须随时监测预埋件的水平度，如有变化，随时进行调整，确保塔吊预埋件水平度。混凝土不得往一个方向浇注，以免动摇预埋件；（3）基础强度达80%以上并经质量安全部门验收合格后，方能安装塔吊。

5.结语

采用组合式塔吊基础能够解决大面积、深基坑地下室施工期间塔吊正常使用的问题，有效的减少人工搬运材料的时间、资金、人力的消耗，有效避免了材料的二次搬运问题，提供了塔吊的使用效率，降低施工成本，加快施工进度，增大工程效益。

组合式塔吊基础设计作业面较多，知识面广，施工工序要求高且较为繁琐，在施工过程中的每一个环节都要严格把控，否则可能会影响塔吊的正常施工使用，出现安全问题。认真对待设计和验算流程，加强检查和验收过程，确保成品质量。在工程后期，仍需对其进行沉降、位移、倾斜检测，尽早附墙。本文给出了昆山某工程的设计整体思路，为后期相似工程建设提供思路和借鉴。

参考文献

[1]华锦耀，罗文龙，王兼嵘等.JGJ/T187-2009塔式起重机混凝土基础工程技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]黄强，刘金砺，高文生等.JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社。2008.

[3]张启文，夏志斌，黄友明等.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[4]崔秀光，张士平.组合式塔吊基础的设计与施工[J].浙江建筑，2012（11）：28-32.