塔吊基礎綠色施工與BIM技術的應用

中建八局第一建設有限公司 濟南 250100

1 工程概況

某工程位于上海市閔行區，東至申長路，西至申濱南路，南側為舟虹路，北側為紹虹路，為3 層地下結構，基坑深16.7 m。地下結構施工階段分為C、D和E 3 個區域。

按照現場要求，D、E區布置5 臺塔吊。3#、6#塔吊為TCT6016，4#、5#塔吊為TC6015A-10B，7#塔吊為TCT7015-10E。平面布置見圖1。

圖1 平面布置

2 構思理念

2.1 整體設想思路

塔吊基礎設計與施工的整個過程，圍繞綠色施工的理念，引入BIM技術全程跟蹤和指導，成功地規避掉施工的技術缺陷，節約了材料，同時提早使塔吊投入了現場使用，節約了工期。

2.2 綠色施工理念

以往格構式塔吊的基礎采用混凝土承臺，不僅施工工期長還占地面積大，而且施工完畢后不能重復利用還得進行機械破碎拆除外運處理。這種工藝對一些工期要求短緊、可利用面積緊張的施工現場是極其不利的。一般來說，格構式塔吊都必須進行樁基施工，如果可以利用部分工程樁作為塔吊樁的話，能節約成本的投入。

為此，我方構思從綠色施工理念出發，利用原設計結構和材料替換兩方面進行了塔吊的設計，力求達到節材、節地、環境保護的目的。具體有以下兩方面：將混凝土+格構柱塔吊承臺基礎替換為型鋼+格構柱塔吊承臺基礎；部分塔吊樁可利用結構設計的工程樁替代。

2.3 BIM應用理念

鋼基礎的構造復雜，如果提前結合BIM技術，便可建立可視化思路，讓圖紙與構件形成三維立體實物。整個過程的策劃和實施都在可視化的狀態下進行?，F場操作遇到問題需要開會協調，找原因出變更解決問題。BIM技術可提前處理這種問題，可在施工前對碰撞進行協調解決，減少了返工，設計過程中BIM技術可以構思復雜節點的優化。

鋼基礎復雜構造使鋼結構工程量多而雜，手算極其麻煩而且不準確。若引入BIM技術，能精確計算各個構件的實物量，變更后的量也可隨要隨來。減少材料浪費，加快了工程量計算。

3 總體部署

3.1 設計階段

（a）技術工程師結合現場的實際需求，編制塔吊基礎設計方案圖紙，經專家論證通過。某塔吊立面示意見圖2。

圖2 塔吊立面示意

（b）設計鋼承臺的塔吊，BIM工程師根據設計圖紙進行BIM族與模型的建立。

3.2 施工階段

（a）塔吊鋼承臺基礎，根據BIM模型，結合設計，進行廠家加工半成品構件。

（b）鋼承臺基礎現場連接安裝。結合現場實際誤差情況，調整BIM模型，尤其是一些加強鋼板構件具體位置和尺寸的確定，確定好后再讓廠家加工。

3.3 拆除階段

塔吊的鋼承臺按照要求切割、維修打磨后，進行下一工地的重復使用。

4 施工安排[1-2]

4.1 塔吊基礎

（a）塔吊采用灌注樁+格構柱+鋼承臺形式?；A底板下為Φ800 mm鉆孔灌注樁。3#～6#塔吊樁距2.4 m，7#塔吊樁距2.8 m。格構柱為4∠160 mm×160 mm×16 mm組成600 mm×600 mm格構柱，綴板520 mm×320 mm×12 mm@700 mm，插入灌注樁4 m。格構柱間采用槽鋼焊接加強。

（b）鋼承臺采用Q345型，H400 mm×400 mm×13 mm×21 mm型鋼制作。上層與下層采取焊接方式。3#、4#～7#塔吊底座與鋼結構采用焊接螺栓加強的方式連接。5#塔吊則采用高強螺栓的方式連接。

4.2 塔吊樁利用工程樁設計

塔吊樁利用工程樁時要考慮2 點。一是工程樁與塔吊樁性能比較，性能強的優先選用。二是工程樁位置一般都是承臺的位置，設計與施工要考慮高低差（圖3）。

圖3 承臺位置示意

4.3 鋼基礎BIM應用設計

BIM技術工程師根據設計圖紙，進行BIM模型的建立，流程如下：

部分構件族的建立→格構柱模型的建立→進行1層鋼承臺模型的建立→進行2層鋼承臺模型的建立→進行塔吊基礎連接件模型的建立→進行格構柱加固件模型的建立。

4.4 設計與BIM結合檢查

設計圖紙審閱完成后，立即進行BIM模型的建立，過程進行跟蹤和檢查，發現1 處設計欠考慮的部位。5#塔吊鋼基礎塔吊機座安裝節點與槽鋼連接處沖突，在安裝過程中，對槽鋼進行了切割，并在6#、7#塔吊設計時進行了改進。

4.5 現場與BIM結合施工

塔吊鋼基礎加工前，結合BIM模型，拆分了3 個施工步驟。

第一步，現場1層承臺測量后廠家加工；第二步，廠家按照設計圖紙加工2 層承臺；第三步，現場進行1層、2層鋼承臺及加勁板的焊接連接工作。

4.6 工程量計算

BIM技術精確計算單個塔吊鋼基礎的各個構件的工程實物量。

4.7 BIM節點優化

6#、7#塔吊底座與鋼結構采用螺栓和焊接結合方式連接。原設計的圖紙很難讓施工人員讀懂圖紙，經過BIM三維模型的確立，對塔吊與鋼承臺節點的改進了如指掌。由原焊接改成螺栓連接，使得塔吊的基礎連接件可重復多次利用（圖4、圖5）。

圖4 原設計BIM節點

圖5 優化設計BIM節點

5 注意事項

（a）設計圖紙一旦確認，必須馬上進行BIM建模。建模時，所有材質必須和設計一致。建模過程中發現與圖紙不吻合之處，馬上通知技術員進行圖紙檢查完善。模型建立后，及時進行工程量的編制和匯總。

（b）施工中，根據模型拆分過程，確定哪些構件可以根據圖紙直接加工，哪些必須考慮現場實際情況測量后才能加工。

（c）三維渲染動畫建立后，立即組織相關人員進行交底，讓員工帶著真實感去施工。

（d）下層鋼承臺和涉及到的加勁板，考慮到現場誤差，需進行實際量取，再回廠家加工。鋼承臺涉及到的所有焊縫，必須全部進行探傷檢測，檢測報告合格后，方可進行現場施工。

6 結語

（a）將混凝土+格構柱塔吊基礎替換為型鋼+格構柱塔吊基礎，鋼承臺可重復利用至少3 次，并且不需破除外運，拆除方便，節約了材料，保護了施工環境。

（b）部分塔吊樁基利用結構設計的工程樁替代后，成本降低了約1/3。

（c）每個鋼承臺占地面積比原混凝土承臺占地面積少了約16 m2，對于施工可利用場地極少的工地相當有利。并且在后期結構施工時，樓層預留面積也會減少。

（d）結合BIM技術，從技術、施工到成本控制各個方面進行優化，增加了效益。

總體來說，塔吊基礎設計及施工的整個周期，圍繞綠色施工的理念，引入BIM技術全程的管控，在安全、質量、工期各方面均取得了良好的效益。這種施工技術與理念，可以在類似的項目中進行推廣與應用。