深大基坑中格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ)技術(shù)要點(diǎn)

　　1 引言： 

 

　　隨著社會(huì)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的提高，為了充分利用有限的土地資源，人們開始設(shè)計(jì)越來越多的高層并往地下擴(kuò)展空間，地下室的深度及規(guī)模越來越大，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。在深大基坑的施工過程中，創(chuàng)造條件保證塔吊盡早投入使用對(duì)于提高基坑圍護(hù)和地下室施工時(shí)的有著重要的意義，而塔吊基礎(chǔ)的施工是塔吊安裝的制約因素之一。本文結(jié)合一個(gè)工程實(shí)例對(duì)深大基坑條件下塔吊基礎(chǔ)的選擇與施工要點(diǎn)等進(jìn)行解析。 

 

 

　　某商務(wù)寫字樓位于福州市臺(tái)江區(qū)，該商務(wù)寫字樓工程結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積為184944.44m2，其中上部建筑面積為146054.54m2，地下室建筑面積為38889.9m2。寫字樓主樓地上27層、裙房5層，地下三層，地下一層高4.8m，地下二、三層高3.6m。開挖深度從室外地坪算起約為13m。 

 

　　場地地質(zhì)情況如下： 

 

　　巖土層自上而下分別為： 

 

　　2.1 雜填土：堆填時(shí)間大于5年，本層分布于整個(gè)場地，厚度為1.4～3.9米。 

 

　　2.2 填中砂；堆填時(shí)間大于5年。本層僅SK19,SK31,SK38,SK42鉆孔揭露到，厚度為1.1～2.8米。頂面埋深為0.00～2.1m，頂面標(biāo)高為4.12～6.62m。 

 

　　2.3 粉砂夾淤泥：本層分布于整個(gè)場地，分布厚度11.1～17.4m，頂面埋深為1.3～5.1m，頂面標(biāo)高為1.91～5.2m。在SK19、SK21、SK38、SK44H、SK52、SK54、SK55、SK59、SK61、SK62鉆孔地段該層上部厚度0.8～1.9m為流塑狀淤泥夾砂層(編號(hào)為2―1) 

 

　　2.4 淤泥夾砂：本層在SK7、SK9、SK19、SK22、SK29、SK32、SK40～SK45鉆孔地段揭露到，分布厚度1～3.9m，頂面埋深為15.4～20.2m，頂面標(biāo)高為-14.13～-9.19m。 

 

　　2.5 細(xì)砂夾淤泥∶本層分布于整個(gè)場地，厚度8.7～17.4m頂面埋深為16.1～23.3m，頂面標(biāo)高為-17.17～-9.7m。 

 

　　2.6 淤泥質(zhì)土夾砂：本層在SK38鉆孔地段揭露到，分布厚度為2.3米。頂面埋深為34.2m，頂面標(biāo)高為-27.58m。 

 

　　2.7 粉砂：本層分布于整個(gè)場地，分布厚度為2.3～11.1m，頂面埋深為29.4～36.5m，頂面標(biāo)高為-29.88～-22.28m。

 

　　2.8 細(xì)砂：本層分布于整個(gè)場地，本次勘察純地下室及地下室外側(cè)地段鉆孔在該層終孔，揭露厚度0.8～6.9m。其余鉆孔地段均揭穿，厚度13.6～17.3m，頂面埋深為38～41.8m，頂面標(biāo)高為-35.51～-30.88m。 

 

　　2.9 卵石：本次勘察有30個(gè)鉆孔有揭露到，其中有9個(gè)鉆孔揭穿，厚度為5.6～9.05m，其余鉆孔揭露厚度為5.1～8.8m。頂面埋深為51.98～56.86m，頂面標(biāo)高為-50.6～45.45m，層面較平緩。 

 

　　2.10 粉砂：本層僅在SK16,SK21，SK31，SK33，SK37，SK40，SK42，SK43，SK44鉆孔地段揭露，厚度5.60-11.55m，頂面埋深為59.50-64.70m，頂面標(biāo)高為-59.40―53.24m。 

 

　　2.11 卵石：本次勘查sk16,sk21,sk31, sk33,sk37,sk40,sk42,sk44鉆孔地段揭露到，均為揭穿，揭露厚度2.80-6.90m，頂面深埋為67.20-74.20m，頂面標(biāo)高為-67.94―-60.94m。 

 

　　2.12 強(qiáng)風(fēng)化花崗（砂土狀）：本層僅在sk31鉆孔揭露到，分布厚度1.40m，頂面埋深為79.40m，頂面標(biāo)高為-73.22m。 

 

 

　　本工程地下室基坑占地面積大，基坑面積約23000m2，開挖深度達(dá)13m；地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置兩道鋼筋混凝土水平支撐，鋼筋、模板、混凝土等材料用量大，運(yùn)輸距離長，為提高工作效率，塔吊必須盡早投入使用，必須在水平支撐施工及地下室結(jié)構(gòu)施工前安裝到位。但由于本工程地處市中心，基坑四周施工空間狹小，且北面有河道溝渠、東面緊臨居民住宅等，不具備塔吊安裝條件；同時(shí)考慮到塔機(jī)安裝位置應(yīng)有利于塔機(jī)的安裝和拆卸、能使其發(fā)揮最大使用效率、便于安裝附墻等因素；以及群塔布置既要最大限度減少平面交叉，又要盡可能減少盲區(qū)。綜合考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際情況、建筑物的平面位置和地下室基坑圍護(hù)支撐梁布置情況，本工程計(jì)劃安裝四臺(tái)QTZ63塔式起重機(jī)，安裝位置全部設(shè)置在基坑范圍內(nèi)。 

 

　　針對(duì)該深大基坑內(nèi)的塔吊基礎(chǔ)施工，有三種方案可供選擇： 

 

　　3.1 傳統(tǒng)方式：先行開挖塔吊基礎(chǔ)處土方，開挖深度為地下室三層底板底標(biāo)高，將塔吊基礎(chǔ)落在設(shè)計(jì)地下室底板處。 

 

　　該方案施工難度大，原因有：

 

（一）開挖深度達(dá)13m，且地質(zhì)報(bào)告顯示擬開挖范圍內(nèi)的土質(zhì)為雜填土、填中砂、粉砂夾淤泥等，地下水位高。土方開挖深度較深，放坡困難，地下水影響，邊坡支護(hù)復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)大。

 

（二）塔吊安裝完成后土方全面開挖前塔身的保護(hù)難度大，也不利于塔吊自身的穩(wěn)定和保護(hù)；

 

（三）由于塔吊位置基坑中間，也會(huì)影響基坑土方的大面積開挖。

 

（四）必然要采取相應(yīng)的降水措施和塔吊基礎(chǔ)深基坑圍護(hù)措施，增加了工期和成本。 

 

　　3.2 在塔吊底部4角對(duì)稱分布4根水下沖孔混凝土樁作為塔吊基礎(chǔ)，樁頂標(biāo)高為-7.4m。 

 

　　該方案有以下特點(diǎn)：

 

（一）每臺(tái)塔吊需四根灌注樁作為支撐，四臺(tái)塔吊共需16根，材料用量大，施工成本高；

 

（二）灌注樁混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，無法進(jìn)行塔吊基礎(chǔ)的施工，否則易造成樁身的破壞。

 

（三）塔吊使用過程中灌注樁樁身長時(shí)間裸露在外，不易保護(hù)，難于保證混凝土的強(qiáng)度。

 

（四）這部分樁身需在塔吊拆除后進(jìn)行拆除，易造成大量混凝土塊垃圾； 

 

　　3.3 采用鋼平臺(tái)或鋼筋混凝土承臺(tái)加格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ)，格構(gòu)柱頂標(biāo)高為-7.4。 

 

　　該方案具體如下：在塔吊底部4角對(duì)稱分布4根Φ900水下沖孔混凝土樁，從地下室底板至塔吊基礎(chǔ)高度采用4根鋼格構(gòu)柱分別插入4根混凝土樁中作為塔吊基礎(chǔ)荷載傳遞構(gòu)件，塔吊基礎(chǔ)作為塔吊底部加強(qiáng)節(jié)安裝的基座，使得上部塔吊安裝方式與正常安裝的塔吊一樣。塔吊基礎(chǔ)可采用鋼平臺(tái)或鋼筋混凝土平臺(tái)。鋼格構(gòu)柱可以提前制作，不影響工期。 

 

　　該方案具有施工方法簡便，相對(duì)工期較短；質(zhì)量安全有保證；格構(gòu)柱材料可回收，成本相對(duì)較低的特點(diǎn)。 

 

　　對(duì)以上三種方案進(jìn)行綜合分析比較后，確定采用第三種方案。 

 

　　經(jīng)過設(shè)計(jì)及驗(yàn)算本工程塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)如下：（計(jì)算書詳見附件） 

 

　　3.3.1 支撐灌注樁：塔吊基礎(chǔ)采用四根鉆孔灌注樁，內(nèi)插鋼格構(gòu)柱。樁徑Φ900，樁長約32m（自-13.3m標(biāo)高算起），主筋12Φ18，箍筋Φ8@200，加強(qiáng)鋼筋2Φ14@1500。混凝土等級(jí)為水下C25。樁頂標(biāo)高-10.8m，施工時(shí)混凝土泛漿高度為2.5米，此段混凝土在支架焊制橫撐、斜撐時(shí)逐段鑿除。定位誤差在20mm以內(nèi)。 

 

　　3.3.2 支撐格構(gòu)柱：單根格構(gòu)柱由4L180×16加-70×8橫條及L70×8綴條組成，柱截面尺寸550×550，長8.5 m，錨入鉆孔灌注樁3m伸入鋼筋混凝土承臺(tái)600mm。為增加格構(gòu)柱截面性能并減小長細(xì)比，確保整體穩(wěn)定，在四根根格構(gòu)柱上焊接斜（橫）撐。在開挖過程中，每開挖到橫撐節(jié)點(diǎn)標(biāo)高立即進(jìn)行該撐段的橫撐和斜撐制作，橫撐和斜撐采用L140×14角鋼，上下間距2000mm。 

 

 

　　3.3.3 塔吊混凝土承臺(tái)：采用鋼筋混凝土承臺(tái)，尺寸為4500×4500×1350，內(nèi)配鋼筋雙層雙向Φ22@150，箍筋Φ16@450。承臺(tái)混凝土強(qiáng)度C35。 

 

　　3.3.4 塔吊混凝土承臺(tái)與格構(gòu)樁構(gòu)造措施 

 

　　塔吊格構(gòu)柱錨進(jìn)承臺(tái)內(nèi)，上口保持水平，用鋼板封口，塔吊底座直接放在四根格構(gòu)柱上，與格構(gòu)柱焊牢。塔吊格構(gòu)柱錨進(jìn)承臺(tái)600mm，然后四周加焊12支Φ22鋼筋錨進(jìn)承臺(tái)。 

 

 

　　4.1 施工順序： 

 

　　施工準(zhǔn)備��樁基施工��塔吊混凝土承臺(tái)施工��塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝 

 

　　4.2 施工準(zhǔn)備過程： 

 

　　4.2.1 塔吊基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)分非工作狀態(tài)荷載和工作狀態(tài)荷載進(jìn)行，計(jì)算內(nèi)容包括：（一）、鋼筋混凝土承臺(tái)驗(yàn)算；（二）、單肢格構(gòu)柱截面驗(yàn)算；（三）、整體格構(gòu)柱基礎(chǔ)驗(yàn)算；（四）、樁承載力驗(yàn)算樁；（五）、豎向極限承載力驗(yàn)算； 

 

　　4.2.2 原材料檢查：對(duì)鋼格構(gòu)柱材質(zhì)等進(jìn)行進(jìn)場檢驗(yàn)，按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50205-2001)》對(duì)其原材料及焊接進(jìn)行驗(yàn)收，并形成資料。鋼材應(yīng)有出廠合格證書，并有鋼結(jié)構(gòu)制造廠商對(duì)每批鋼材按規(guī)定進(jìn)行自檢合格的資料。鋼材的表面缺陷(銹蝕、麻點(diǎn)、劃痕等)不得超過現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。按構(gòu)件明細(xì)表核對(duì)使用的構(gòu)件，查驗(yàn)產(chǎn)品合格證和保證書。核對(duì)鋼材、連接材料的質(zhì)量證明書或試驗(yàn)報(bào)告；鋼格構(gòu)柱所選構(gòu)件的材質(zhì)應(yīng)該等同塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的材質(zhì)，且鋼格構(gòu)柱的強(qiáng)度和穩(wěn)定性必須大于塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。 

 

　　4.2.3 格構(gòu)柱制作：格構(gòu)柱在施工現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)制，格構(gòu)柱制作前，應(yīng)對(duì)鋼構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行檢查，鋼構(gòu)件的變形、缺陷超出允許偏差時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理。拼裝前，應(yīng)清除飛邊、毛刺、焊接飛濺物。同一柱的各柱頂高度偏差為5mm，同1根梁兩端頂面高差為L/1000，結(jié)構(gòu)整體平面彎曲偏差為L/1500。格構(gòu)柱吊裝前應(yīng)清除其表面上的油污、泥砂和灰土等雜物； 

 

　　4.3 樁基施工： 

 

　　4.3.1 沖孔灌注樁施工過程按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，在此不詳述。要點(diǎn)：必須根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)選定的塔吊的平面位置進(jìn)行測量放線，定出4根鉆孔灌注樁的中心位置，要確保位置準(zhǔn)確，以免影響格構(gòu)柱及混凝土承臺(tái)的安裝。 

 

　　4.3.2 格構(gòu)柱吊裝前應(yīng)清除其表面上的油污、泥砂和灰土等雜物；將制作好的鋼格構(gòu)柱同鋼筋籠鋼筋焊接固定一起放入孔內(nèi)，復(fù)核鋼格構(gòu)柱位置和標(biāo)高，下柱時(shí)采用經(jīng)緯儀對(duì)垂直度糾偏，用水準(zhǔn)儀控制格構(gòu)柱柱頂標(biāo)高。立柱樁垂直度要符合≤L/1000規(guī)范要求，保證樁體垂直受荷。鋼格構(gòu)柱的位置、方向、標(biāo)高固定后，按要求進(jìn)行二次清孔并澆筑混凝土。 

 

　　4.3.3 鋼格構(gòu)柱之間的桿件連接在沖孔灌注樁澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)塔吊基礎(chǔ)周圍的土方進(jìn)行分層開挖;土方開挖達(dá)到一定的深度后，隨即對(duì)鋼格構(gòu)柱內(nèi)外的混凝土進(jìn)行鑿除并焊接水平和斜撐桿件。為保證格構(gòu)柱樁體質(zhì)量，土方開挖時(shí)要對(duì)稱進(jìn)行，挖機(jī)禁止碰撞樁體，格構(gòu)柱周邊土體應(yīng)人工挖鏟。后期格構(gòu)柱外圍混凝土剝離時(shí)，不允許使用空壓機(jī)，而應(yīng)手工鑿除。 

 

　　4.4 塔吊混凝土承臺(tái)施工： 

 

　　土方開挖至承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)對(duì)承臺(tái)基底進(jìn)行夯實(shí)平整后，承臺(tái)底可采用混凝土墊層或木模，安放鋼筋籠并進(jìn)行格構(gòu)柱加強(qiáng)筋的焊接，然后進(jìn)行混凝土的澆搗。施工要點(diǎn)：要保證格構(gòu)柱的位置準(zhǔn)確和伸入承臺(tái)的長度。 

 

　　格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ) 

 

　　5 技術(shù)安全控制措施 

 

　　5.1 鋼格構(gòu)柱在樁孔中的位置應(yīng)放置準(zhǔn)確，應(yīng)控制好垂直與水平的偏差，避免鋼格構(gòu)柱偏位過大，導(dǎo)致塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)無法安裝。沖孔樁澆筑在放置鋼格柱時(shí)，要做好定位措施，派專人看管，確保鋼格柱位置的正確性，以利于水平、斜撐的焊接； 

 

　　5.2 為保證焊接質(zhì)量，焊接水平桿件、斜撐桿件、承壓板和加勁板時(shí)的焊接操作人員必須持焊接上崗證上崗。 

 

　　5.3 在塔吊基礎(chǔ)部位，挖機(jī)挖土?xí)r，要注意保護(hù)鋼格柱，這一點(diǎn)要引起注意，在施工現(xiàn)場常有遇到?jīng)]人指揮導(dǎo)致挖機(jī)無意碰到鋼格柱，產(chǎn)生鋼柱的偏位、頭部扭曲，對(duì)塔吊的運(yùn)行埋下隱患； 

 

　　5.4 因鋼格構(gòu)柱直接穿通地下室底板，易造成地下室底板與鋼格構(gòu)柱角鋼的交接處滲水，本工程采用在交接處加焊6mm厚的鋼格構(gòu)柱止水片，以防止?jié)B漏。 

 

　　5.5 在塔吊基礎(chǔ)和鋼格構(gòu)柱的施工過程中，塔機(jī)生產(chǎn)廠家應(yīng)對(duì)塔吊基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)并參與驗(yàn)收，塔機(jī)安裝好后需對(duì)塔吊的整體情況進(jìn)行測試并試運(yùn)轉(zhuǎn)。 

 

　　5.6 塔吊加節(jié)時(shí)需考慮獨(dú)立高度的安全系數(shù)，對(duì)使用說明書規(guī)定的獨(dú)立高度H，再乘以0．8的安全系數(shù)。施工過程應(yīng)對(duì)塔吊垂直度和格構(gòu)柱的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)行必要的監(jiān)測和檢查，保證施工的正常運(yùn)行。 

 

　　6 結(jié)語 

 

　　隨著建筑業(yè)的發(fā)展，沖孔灌注樁樁插入格構(gòu)柱塔吊基礎(chǔ)這種作法在深大基坑工程中的運(yùn)用也會(huì)越來越普遍。這種做法不僅解決了基坑圍護(hù)支撐體系結(jié)構(gòu)施工和土方開挖階段的運(yùn)輸問題，還在一定程度上加快了工程的施工進(jìn)度。采用沖孔灌注樁插入鋼格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ)，與普通承臺(tái)式的塔吊基礎(chǔ)相比，特別是在深大基坑中可減少塔吊基礎(chǔ)施工時(shí)的難度，從而降低施工成本，加快施工進(jìn)度，確保地下室工程的順利進(jìn)行。 

 

　　參考文獻(xiàn) 

 

　　[1]《建筑施工手冊(cè)》（第四版）編寫組 建筑施工手冊(cè)（第4版）縮印本 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003 

　　[2]規(guī)范：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003、《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程》JGJ196-2010