深基坑邊坡上的大型塔式起重機設置及拆除技術研究

李寧寧，高 杰，龔可軍，馮路路，黃梅坤，曾 政

（中建科工集團有限公司，廣東 深圳518040）

1 工程概況

駐馬店農產品展示交易中心位于駐馬店市驛城區開源大道與城西大道交叉口西北側，總建筑面積12.35萬㎡，建筑高度26.45m（見圖1，2）。南側劇場基礎為“獨立基礎+筏板基礎”，地下室為鋼筋混凝土框架結構，采用型鋼混凝土柱，地上為鋼框架結構，屋面結構為鋼屋蓋。其中，劇場看臺及舞臺下方采用筏板基礎，筏板厚700mm，筏板面標高為-6.200m，臺倉部位筏板面標高為-15.200m。

圖1 駐馬店農產品展示交易中心效果鳥瞰

2 施工重難點

1）劇場深基坑施工擬選用塔式起重機作為垂直運輸設備，需綜合考慮鋼柱、鋼梁和鋼屋蓋分段重量確定塔式起重機型號。

2）根據結構特點和基坑支護設計圖紙，塔式起重機最合適位置位于深基坑支護邊坡上，如何處理塔式起重機基礎和深基坑邊坡位置沖突及如何設計塔式起重機基礎保證深基坑邊坡穩定是難點。

3）塔式起重機位于建筑內部，主體結構施工完成后，塔式起重機采取降節后用起重機拆除，為避免采用起重機拆除塔式起重機時抗桿，影響塔式起重機拆除的部分屋蓋需預留后裝，同時因拆除空間狹小，起重機站位及施工組織是重點。

圖2 1層建筑平面

3 塔式起重機選型

塔式起重機選型取決于結構特點、設備租賃成本和設有地下室區域鋼柱的分段重量，鋼柱的分段取決于樓層標高、運輸限制、塔式起重機位置和起重性能，通過這2個原則不斷優化分析，最終選用TC7052塔式起重機，臂長70m。

對于劇場、常年展廳及與之相鄰的大展廳吊裝設備選擇情況：[1]設有地下室區域的地下鋼骨柱及地上鋼框架，以塔式起重機吊裝為主，汽車式起重機配合吊裝；[2]無地下室區域地上鋼框架采用汽車式起重機吊裝；[3]鋼屋蓋以履帶式起重機吊裝為主，塔式起重機配合吊裝。

鋼柱截面形式為箱形和圓管形，根據起重設備性能、結構特點等因素，不同位置的鋼柱豎向分段分為2，3，4節3種情況，如圖3所示。

4 塔式起重機基礎設置

4.1 深基坑支護設計

現場自然地面標高為-2.050m，基底開挖深度為自然地面下約5.0～14.0m。該基坑為坑中坑，分2級開挖，第1級基底標高-7.050m，開挖深度5m；第2級為臺倉部位基坑，基底標高-16.050m，開挖深度14m。

圖3 鋼柱最重分段吊裝工況分析

根據基坑四周環境條件、土層性能狀況、基坑深度等，并考慮安全、經濟、施工可行等因素，采用復合土釘墻支護及土釘墻支護2種方案（見圖4）。其中，第1級開挖的基坑最外圍采用土釘墻支護方案，圍護長度251m，按照1∶0.4自然放坡后掛鋼板網噴護；第2級開挖的基坑根據邊坡情況采用復合土釘墻或土釘墻支護2種方案，按照1∶0.3～1∶0.4放坡。

圖4 基坑支護平面

4.2 塔式起重機基礎與基坑邊坡位置沖突處理

根據基坑支護設計圖紙，塔式起重機平面定位與基坑邊坡位置沖突（見圖5），處理方法如下：將塔式起重機基礎頂標高與筏板面標高設定于同一標高（即-6.200m），塔式起重機基礎土方與深基坑第1級土方同步開挖，坑底預留0.8m操作空間，按照1∶0.4放坡，采用土釘墻支護方案（見圖6）。

圖5 塔式起重機基礎與基坑邊坡位置沖突

圖6 基坑邊坡根據塔式起重機基礎調整后

4.3 塔式起重機基礎做法

塔式起重機基礎平面尺寸為8m×8m，高1.6m。因塔式起重機基礎距深坑較近，為減少塔式起重機作業過程中對深坑支護邊坡穩定的影響，塔式起重機基礎下設5根混凝土鉆孔灌注樁，樁徑800mm，樁間距6m，有效樁長18m，樁心距基礎外邊緣1m。混凝土強度等級C35，樁身縱向受力鋼筋22主筋，12根，8環筋20cm一環，14加強筋2m一環，樁頂伸入基礎100mm，樁頂標高-7.700m，樁底標高-25.700m，樁頭錨固鋼筋最短長度35d，如圖7，8所示。經驗算滿足承載力及穩定性要求。

5 塔式起重機拆除

5.1 塔式起重機與鋼屋蓋沖突位置處理

塔式起重機平面位置位于劇場、常年展廳、大展廳交界處的走廊區域，此處走廊為室內走廊，屋面結構采用鋼屋蓋。

圖7 樁基平面

為便于塔式起重機后期拆除，影響塔式起重機拆除區域的走廊頂部鋼屋蓋先預留不裝（見圖9），待塔式起重機拆除后，預留鋼構件再采用履帶式起重機進行補裝。

5.2 塔式起重機拆除

現場塔式起重機最終安裝高度為55.2m，拆塔前首先下降4節（4×標準節高度5.95m=23.8m），即此時塔臂高度為31.4m，然后開始進行塔式起重機拆除（見圖10）。

圖10 塔式起重機起重臂拆除

塔式起重機拆除的設備選型主要考慮2點因素：[1]盡量采用現場鋼結構吊裝已進場的履帶式起重機或汽車式起重機；[2]需對塔式起重機的各部件重量進行吊裝工況分析，起重設備性能滿足塔式起重機拆除要求。

因此，塔式起重機采用現場現有的150t履帶式起重機（主臂工況，主臂長58m）進行拆除，最不利工況為拆除塔式起重機70m長起重臂的工況。塔式起重機起重臂重量為18.87t，而履帶式起重機在12m作業半徑的起重量為36.1t＞18.87t，負荷率為52.3%，滿足起重性能要求。

6 結語

1）對于設有地下室區域的鋼結構合理分段分節后，使之能采用大型塔式起重機進行直接吊裝，可提高施工工效，并降低施工成本。

2）對于塔式起重機基礎與基坑邊坡的位置沖突情況合理優化，并在塔式起重機基礎下方增設鉆孔灌注樁，增強地基承載力，保證深基坑邊坡穩定。

3）當建筑物主體結構為鋼結構，且塔式起重機設于建筑物內部時，可合理預留部分鋼構件后裝，達到順利拆除塔式起重機的目的。