“一基二用”塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

劉洋，韓立勛，劉鑫，黃帥，李雯艷 （合肥建工集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

塔式起重機(jī)是建筑行業(yè)進(jìn)行垂直運輸、吊裝作業(yè)的重要設(shè)備，大部分建筑材料的垂直運輸都是依靠塔式起重機(jī)完成。為保證塔吊的平穩(wěn)安全，塔吊基礎(chǔ)必須滿足將塔吊上部負(fù)荷均勻地傳遞給塔吊基礎(chǔ)，再由基礎(chǔ)作用于地基，并且能使塔吊在各種不利工況下保持整體穩(wěn)定的要求。

傳統(tǒng)建筑工程塔式起重機(jī)吊裝功能較為單一，對塔吊基礎(chǔ)的需求僅為“一基一用”（一只基礎(chǔ)供一臺塔機(jī)使用）。隨著大型公建項目的普及，主體結(jié)構(gòu)地下室及底部加強層多型鋼柱、型鋼梁等超重載構(gòu)件，其運輸、吊裝需采用大功率塔吊，但在上部結(jié)構(gòu)無超重載構(gòu)件后無法充分利用其吊裝性能，易造成塔吊起重功率的冗余，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費。為解決此類問題，通過自主創(chuàng)新和工程實踐，采用雙預(yù)埋件組，交錯排列的塔吊基礎(chǔ)形式，有效的解決了塔吊基礎(chǔ)“一基二用”（一只基礎(chǔ)供前后二臺塔機(jī)使用，即大功率塔吊使用完畢后更換小功率塔吊）的問題，提高了塔吊利用率，極大的降低了施工成本。

1 工程概況

合肥市某商辦樓項目位于安徽省合肥市核心區(qū)，由1棟超高層及附屬裙房、地下車庫組成，總建筑面積為10.97萬m2。其中超高層建筑高度為129.85m。

該項目大截面圓形勁性柱共計20根，截面尺寸為φ1800mm，位于地下3層至地上11層3-A～3-F交3-1～3-2軸核心筒區(qū)域，且相互依靠型鋼梁連接，混凝土強度為C60。根據(jù)設(shè)計深化圖紙，型鋼柱最大起重量5.525t，型鋼梁最大起重量6.63t，根據(jù)現(xiàn)場情況，為了滿足吊裝起重額度，地下3層至地上11層勁性柱采用大功率塔吊TC7052分段進(jìn)行吊裝。11層至結(jié)構(gòu)頂無型鋼柱、型鋼梁等超重載起吊構(gòu)件后，更換起重功率小的塔機(jī)W6013進(jìn)行后續(xù)施工的起重吊裝作業(yè)。

2 “一基二用”塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)簡介

2.1 工藝原理

本技術(shù)涉及的“一基二用”塔吊基礎(chǔ)包括大功率塔吊混凝土基座與兩組預(yù)埋件組，第一預(yù)埋件組與第二預(yù)埋件組交錯成梅花狀排列，每一預(yù)埋件組分別安裝16根九字地腳螺栓與對應(yīng)功率的塔吊基座，同時為保證預(yù)埋件的受力安全合理，除將九字地腳螺栓末端圓環(huán)與下排鋼筋交點焊接勾住外，第一預(yù)埋件組和第二預(yù)埋件組上部螺栓分別與上排鋼筋網(wǎng)焊接，并在焊接處通過附加加強筋補強后澆筑基礎(chǔ)混凝土?；A(chǔ)混凝土尺寸、強度要求按照所需大功率塔吊廠家提供的圖紙嚴(yán)格施工。后期根據(jù)施工部位的起重吊裝需求分別安拆相應(yīng)功率的塔吊至對應(yīng)預(yù)埋件即可完成操作。

圖1 “一基二用”塔吊基礎(chǔ)原理圖

2.2 技術(shù)分析

本技術(shù)的塔吊基礎(chǔ)設(shè)計將參考塔吊獨立狀態(tài)下的非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)的荷載，分別計算其最不利的荷載進(jìn)行組合設(shè)計。為了滿足兩臺塔機(jī)的使用，需求出起重功率大的塔機(jī)荷載作用，本文結(jié)論均以TC7052為例分析得出的結(jié)論。同時起重功率小的塔機(jī)W6013的荷載效應(yīng)基本傾覆力矩M、沖切力及軸心壓力N設(shè)計値均應(yīng)滿足TC7052基礎(chǔ)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值要求。同時也必須考慮到塔吊更換時，基礎(chǔ)所受的疲勞應(yīng)力后對預(yù)埋件組合受力影響。

2.3 技術(shù)特點

①采用雙預(yù)埋件組，交錯排列的塔吊基礎(chǔ)形式，能適應(yīng)前后不同功率塔吊對預(yù)埋件的需求；

②降低塔吊租賃費，節(jié)約成本；

③無需重做塔吊基礎(chǔ)，無場地約束；

④施工操作簡便，工藝原理簡單，易掌握，適應(yīng)性強。

3 施工工藝流程及適用范圍

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備—測量放線—塔吊基礎(chǔ)承臺施工—雙預(yù)埋件組定位、放樣—預(yù)埋件組焊接安裝—混凝土澆筑—基礎(chǔ)驗收—安裝、更換相應(yīng)功率的塔吊。

3.2 適用范圍

本工程適用于施工工期長，需通過更換不同功率塔吊應(yīng)對不同施工部位構(gòu)件、材料對吊裝性能需求以提高塔機(jī)利用率，降低施工成本的大型公共建筑及裝配式建筑工程。

4 施工要點

4.1 施工準(zhǔn)備

①根據(jù)擬采用的雙功率塔吊，分析其作用于基礎(chǔ)的豎向荷載、水平荷載及傾覆力矩與扭矩，編制施工方案，確認(rèn)預(yù)埋件的預(yù)埋方式。

②“一基二用”塔吊預(yù)埋方式經(jīng)塔吊廠家確認(rèn)后，組織實施。

③組織項目管理人員和一線施工人員進(jìn)行專項技術(shù)交底，熟悉和掌握方案中鋼筋綁扎、預(yù)埋件定位、安裝與焊接的具體要求。

④兩種不同功率塔吊基礎(chǔ)的九字地腳螺栓配備和施工機(jī)具準(zhǔn)備。

⑤通過計算軟件和有限元分析基礎(chǔ)預(yù)埋件的受力和基礎(chǔ)混凝土所受的疲勞應(yīng)力是否滿足施工相關(guān)需求。

4.2 塔基承臺定位、開挖

①塔吊基礎(chǔ)位置定位、放線。

②對“一基二用”塔吊基礎(chǔ)位置的地基承載力進(jìn)行復(fù)核，檢驗是否滿足后期上部塔吊所傳遞的荷載。

③塔式起重機(jī)基礎(chǔ)土方開挖采用機(jī)械加人工的形式，按照大功率塔吊廠家提供的基礎(chǔ)尺寸 7.1m×7.1m×2.1m 施工。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告資料，對塔式起重機(jī)基礎(chǔ)開挖邊界外5m范圍內(nèi)進(jìn)行卸土處理，卸土高度為1500mm。卸土完成后塔吊基礎(chǔ)開挖深度在2.5m～3m間，采用分級放坡開挖。

④承臺開挖、地基整平完成后澆筑墊層。

⑤挖至基底后應(yīng)及時進(jìn)行基槽驗收，合格后進(jìn)行下一道工序施工，盡量避免土體暴露，防止土體水分蒸發(fā)損失或因下雨浸泡土體，必要時進(jìn)行基底覆蓋等措施。

4.3 鋼筋綁扎、雙預(yù)埋件組的安裝

①按照塔吊廠家驗證過的大功率塔吊基礎(chǔ)方案，綁扎鋼筋，鋼筋排布形式嚴(yán)格按照雙層雙向的HRB400φ25@120mm的形式布設(shè)，上下層鋼筋網(wǎng)采用HRB400φ16@600的拉筋固定，形成一個整體有效的鋼筋受力體系，確?；A(chǔ)承載力滿足要求。

②當(dāng)承臺底部鋼筋綁扎完畢后，將裝配好的固定支腿和預(yù)埋支腿固定基節(jié)整體放入鋼筋籠中，固定支腿預(yù)埋必須位置準(zhǔn)確，并且使用廠家提供的支腿并準(zhǔn)確定位預(yù)埋件組，將兩組九字地腳螺栓分別按照要求交錯成梅花狀排列埋置。

③九字地腳螺栓的長度與塔吊基礎(chǔ)深度相符，保證埋入混凝土的錨固長度和外露長度不得小于塔吊說明書的相關(guān)要求。

④確保九字螺栓末端鋼圓環(huán)拉住下排雙向鋼筋交點后焊接固定，螺栓上部分別上排鋼筋網(wǎng)焊接，并在焊接處通過附加16加強筋補強，抵抗集中應(yīng)力。加強筋可成正方排列，均勻布設(shè)在九字地腳螺栓周圍。

4.4 混凝土澆筑

①混凝土澆筑前，嚴(yán)格檢查驗收鋼筋、預(yù)埋件及承臺尺寸等關(guān)鍵節(jié)點，合格后方可澆筑混凝土。

②混凝土澆筑過程中，應(yīng)加強振搗，不得觸碰預(yù)埋件。

③澆筑完成后，按照規(guī)定嚴(yán)格安排人員鋪設(shè)毛氈、灑水進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，持續(xù)時間不得低于14天。

4.5 基礎(chǔ)驗收

①檢查預(yù)埋螺栓定位水平，保證預(yù)埋后定位框中心線與水平面的垂直度小于1.5/1000。

②應(yīng)檢查預(yù)留的塔吊避雷裝置，絕緣銅電纜橫截面不應(yīng)小于16mm2，且橫截面30mm×3.5mm表面經(jīng)電鍍的金屬條直接與基礎(chǔ)底板鋼筋焊接相連。

③基礎(chǔ)塔吊應(yīng)設(shè)置沉降觀測點，并完成初始高程測設(shè)，在塔式起重機(jī)首次安裝和更換前均應(yīng)進(jìn)行測量，同時標(biāo)準(zhǔn)節(jié)添加后每半月測試一次，發(fā)現(xiàn)沉降過大、過快、不均勻沉降等異常情況應(yīng)立即停止使用，并匯報相關(guān)部門分析處理檢查驗收。

④驗收合格后，將預(yù)埋螺栓上附著的混凝土浮漿清理干凈，并在絲扣上抹防銹油，并用特制塑料套加以保護(hù)，以防止絲扣生銹和損壞，影響安裝。

4.6 塔吊安裝、更換

①待基礎(chǔ)承臺混凝土達(dá)到設(shè)計強度要求后，安裝大功率塔吊時，應(yīng)對小功率塔吊外露的地腳螺栓采用定型化PVC套管保護(hù)，并用強力膠帶密封，避免銹蝕。

②采用汽車吊機(jī)嚴(yán)格按照塔吊使用說明書將大功率塔吊準(zhǔn)確安裝在對應(yīng)預(yù)埋件組上，并保證吊車的穩(wěn)定。

③待結(jié)構(gòu)施做到無超重載構(gòu)件的上部結(jié)構(gòu)時即可更換塔吊。更換塔吊時，在汽車吊機(jī)進(jìn)場固定時，應(yīng)對其行車路線、固定點地下室樓板進(jìn)行回頂加固?；仨敿庸糖氨仨殞Φ叵率覙前暹M(jìn)行承載力驗算，設(shè)計合理的回頂方式，必要時可回頂至地下室底板，滿足安全性要求。

④拆除大功率塔吊時，保留其基礎(chǔ)的避雷接地裝置，待小功率塔吊按照塔吊說明書安裝完成后，應(yīng)將避雷引下線變換至塔機(jī)的主弦桿上。

5 結(jié)語

結(jié)合合肥某商辦樓工程實際進(jìn)行分析，該工程為大型公共商業(yè)寫字樓建筑，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外部環(huán)境復(fù)雜，地下室至11層結(jié)構(gòu)存在型鋼柱、梁等超重載構(gòu)件，其運輸、吊裝需采用大功率塔吊。但后期結(jié)構(gòu)無超重載構(gòu)件，按照施工總進(jìn)度計劃，主體結(jié)構(gòu)11層至塔吊拆除需歷時近一年，故若一直采用大功率塔吊則無法充分利用其吊裝性能，易造成塔吊起重功率的冗余，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費。

經(jīng)過核算，本工程大功率塔吊的月租金為6.2萬元，小功率塔吊的月租金為1.8萬元，且塔吊安拆一次服務(wù)費為該型號塔吊的一個月租金。考慮到增加的兩次安拆服務(wù)費，并以11層結(jié)構(gòu)為節(jié)點將塔吊進(jìn)行更換的話，預(yù)計可節(jié)約費用44.8萬元。

由此可見塔式起重機(jī)基礎(chǔ)采用“一基二用”的施工方法，對施工工期長，需通過更換不同功率塔吊應(yīng)對不同施工部位構(gòu)件、材料對吊裝性能需求以提高塔機(jī)利用率，降低施工成本的大型公共建筑及裝配式建筑工程提供了一種新的思路。