格構(gòu)式鋼柱塔吊基礎(chǔ)施工

陳翠麗

(山西省第五建筑工程公司，山西太原 030013)

0 引言

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，地下室深度及規(guī)模越來越大，為了施工需要，有些塔吊必須安裝于地下室部位。考慮塔吊需要盡早使用，同時(shí)減少塔吊基礎(chǔ)施工時(shí)的開挖深度及難度，塔吊基礎(chǔ)可以采用格構(gòu)式鋼柱塔吊基礎(chǔ)。采用格構(gòu)式鋼柱塔吊基礎(chǔ)可以在基坑開挖前及時(shí)安裝使用，其受力明確、安全適用、施工方便。

與埋于地下室筏板下的塔吊基礎(chǔ)相比，可不必先為塔吊基礎(chǔ)施工進(jìn)行土方開挖、臨時(shí)支護(hù)及降水。

1 工法特點(diǎn)

1)格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)施工以及塔吊安裝工作在基坑土方開挖之前完成，使之在土方及基坑施工階段就可投入使用，縮短了工期，提高了工效。2)塔吊設(shè)置在地下室部位，加大了塔吊回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)對工作面的覆蓋面積，減少了塔吊的覆蓋盲區(qū)，提高了塔吊的工作效率。3)當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，采用格構(gòu)式鋼柱塔吊基礎(chǔ)減少了塔吊基礎(chǔ)施工時(shí)的降水工作。4)格構(gòu)式鋼柱穿過基礎(chǔ)底板的位置加設(shè)了止水環(huán)和加強(qiáng)鋼筋，保證了底板防水能力，減小了對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板的受力影響。5)適用范圍廣，可適用于軟土、較厚填土層、較高地下承壓水位等不良地質(zhì)條件下的塔吊布置。

2 適用范圍

塔吊需安裝在地下室基坑內(nèi)，地下室基礎(chǔ)底標(biāo)高較深，尤其是地下水位較高的工程。

3 工藝原理

格構(gòu)式鋼柱塔吊基礎(chǔ)由承臺基礎(chǔ)、格構(gòu)式鋼柱、鋼筋混凝土灌注樁等三部分組成，在土方開挖前施工完，待承臺基礎(chǔ)、灌注樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，安裝塔吊，驗(yàn)收后即可使用(見圖1)。土方開挖過程中隨挖土深度按分段逐段焊接水平支撐、斜撐。

4 施工工藝流程和操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

塔吊基礎(chǔ)施工流程圖見圖2。

4.2 塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.2.1 塔吊基礎(chǔ)位置設(shè)計(jì)

1)灌注樁、格構(gòu)柱的位置應(yīng)避開后澆帶、地梁、工程樁等位置。

2)承臺基礎(chǔ)的投影位置應(yīng)避開頂部的框梁，避免框梁斷開。

3)承臺基礎(chǔ)的底標(biāo)高應(yīng)控制在地下水位以上。

4.2.2 塔吊基礎(chǔ)計(jì)算

當(dāng)塔身沿塔基對角線方向傾覆時(shí):

承臺基礎(chǔ)、格構(gòu)式鋼柱所承受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(ωk)按下式計(jì)算:

其中，ωk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2;βz為風(fēng)振系數(shù);μs為風(fēng)荷載體型系數(shù);μz為風(fēng)壓等效高度變化系數(shù);ω0為基本風(fēng)壓，kN/m2。

承臺基礎(chǔ)、格構(gòu)式鋼柱所承受的風(fēng)荷載對格構(gòu)式鋼柱產(chǎn)生的彎矩為:

其中，M風(fēng)為承臺基礎(chǔ)、格構(gòu)式鋼柱所承受的風(fēng)荷載對格構(gòu)式鋼柱產(chǎn)生的彎矩，kN·m;h臺為承臺基礎(chǔ)的高度，m;a臺為承臺基礎(chǔ)的邊長，m;H格為格構(gòu)式鋼柱凈高度，m;4為格構(gòu)式鋼柱的根數(shù);a格為格構(gòu)式鋼柱的邊長，m。

當(dāng)塔身沿塔基對角線方向傾覆時(shí)，格構(gòu)式鋼柱底部、灌注樁頂部所承受的荷載:

其中，F(xiàn)1，2為當(dāng)塔身沿塔基對角線方向傾覆時(shí)，格構(gòu)式鋼柱底部、灌注樁頂部所承受的荷載，kN;V為塔吊非工作工況時(shí)，對承臺基礎(chǔ)產(chǎn)生的垂直力，kN;G臺為承臺基礎(chǔ)的自重，kN;G格為4根格構(gòu)式鋼柱的自重，kN;M為塔吊非工作工況時(shí)，對承臺基礎(chǔ)產(chǎn)生的彎矩，kN·m;H為塔吊非工作工況時(shí)，對承臺基礎(chǔ)產(chǎn)生的水平力，kN;l為格構(gòu)柱的中心距離，m。

格構(gòu)式鋼柱受壓整體穩(wěn)定性應(yīng)符合下列要求:

其中，Nmax為格構(gòu)式鋼柱單柱最大軸心受壓力設(shè)計(jì)值，即當(dāng)塔身沿塔基對角線方向傾覆時(shí)，格構(gòu)式鋼柱底部、灌注樁頂部所承受的荷載;A為格構(gòu)式鋼柱毛截面面積，即分肢毛截面面積之和;φ為格構(gòu)式鋼柱軸心受壓穩(wěn)定系數(shù);f為鋼材的抗壓、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

鋼筋混凝土灌注樁單樁豎向極限承載力特征值應(yīng)符合下列要求:

其中，Ra為單樁豎向極限承載力特征值;K為安全系數(shù)，取K=2;Quk為單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值;Qsk，Qpk分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;u為樁身周長;qsik為用靜力觸探比貫入阻力值估算的樁周第i層土的極限側(cè)阻力;li為樁周第i層土的厚度;α為樁端阻力修正系數(shù);psk為樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標(biāo)準(zhǔn)值(平均值);Ap為樁端面積。

4.3 施工要點(diǎn)

1)當(dāng)灌注樁在水下澆筑時(shí)，應(yīng)提高一個(gè)強(qiáng)度等級。2)當(dāng)工程基礎(chǔ)筏板混凝土為抗?jié)B混凝土?xí)r，應(yīng)在格構(gòu)柱分肢四周焊接止水鋼板;當(dāng)格構(gòu)柱內(nèi)混凝土不能剔鑿清除時(shí)，在格構(gòu)柱分肢四周滿焊綴板，待格構(gòu)柱拆除后，頂部加焊鋼板(按降水井封井處理)。3)承臺基礎(chǔ)下的土方開挖應(yīng)待承臺基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行;格構(gòu)鋼柱下的斜撐應(yīng)隨挖土隨焊接，嚴(yán)禁超挖。4)承臺基礎(chǔ)的厚度應(yīng)大于塔吊地腳螺栓的長度。格構(gòu)柱錨入承臺基礎(chǔ)內(nèi)的長度不應(yīng)小于承臺基礎(chǔ)高度的一半，且不應(yīng)小于600 mm。5)塔機(jī)安裝應(yīng)在基礎(chǔ)驗(yàn)收后進(jìn)行，一次性安裝高度不宜超高《塔機(jī)使用說明書》規(guī)定的最大獨(dú)立高度的一半，宜分次升高至所需的最大獨(dú)立高度。6)塔吊的附墻高度應(yīng)從格構(gòu)鋼柱底部算起。7)塔吊基礎(chǔ)的防雷接地應(yīng)通過格構(gòu)鋼柱分肢接入大地，確保防雷接地安全。

5 安全措施

1)塔機(jī)安裝完畢后，應(yīng)按要求進(jìn)行驗(yàn)收、備案，取得準(zhǔn)用證后方可使用。2)土方開挖時(shí)應(yīng)分層開挖，每層的挖土深度同水平支撐、斜撐的間距，每層土開挖后，待水平支撐、斜撐焊接完畢驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一層土方開挖。3)塔吊安裝后、每步土方開挖前后，鋼支撐焊接前，應(yīng)進(jìn)行塔吊垂直度、位移檢測。

［1］ 齊延年.格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2012，38(34):85-86.