“一基二用”塔吊基礎施工技術分析

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

0 前言

塔式起重機是建筑行業進行垂直運輸、吊裝作業的重要設備，大部分建筑材料的垂直運輸都是依靠塔式起重機完成。為保證塔吊的平穩安全，塔吊基礎必須滿足將塔吊上部負荷均勻地傳遞給塔吊基礎，再由基礎作用于地基，并且能使塔吊在各種不利工況下保持整體穩定的要求。

傳統建筑工程塔式起重機吊裝功能較為單一，對塔吊基礎的需求僅為“一基一用”（一只基礎供一臺塔機使用）。隨著大型公建項目的普及，主體結構地下室及底部加強層多型鋼柱、型鋼梁等超重載構件，其運輸、吊裝需采用大功率塔吊，但在上部結構無超重載構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，造成經濟上的浪費。為解決此類問題，通過自主創新和工程實踐，采用雙預埋件組，交錯排列的塔吊基礎形式，有效的解決了塔吊基礎“一基二用”（一只基礎供前后二臺塔機使用，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，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軸核心筒區域，且相互依靠型鋼梁連接，混凝土強度為C60。根據設計深化圖紙，型鋼柱最大起重量5.525t，型鋼梁最大起重量6.63t，根據現場情況，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分段進行吊裝。11層至結構頂無型鋼柱、型鋼梁等超重載起吊構件后，更換起重功率小的塔機W6013進行后續施工的起重吊裝作業。

2 “一基二用”塔吊基礎施工技術簡介

2.1 工藝原理

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

圖1 “一基二用”塔吊基礎原理圖

2.2 技術分析

本技術的塔吊基礎設計將參考塔吊獨立狀態下的非工作狀態和工作狀態的荷載，分別計算其最不利的荷載進行組合設計。為了滿足兩臺塔機的使用，需求出起重功率大的塔機荷載作用，本文結論均以TC7052為例分析得出的結論。同時起重功率小的塔機W6013的荷載效應基本傾覆力矩M、沖切力及軸心壓力N設計値均應滿足TC7052基礎的荷載效應標準值要求。同時也必須考慮到塔吊更換時，基礎所受的疲勞應力后對預埋件組合受力影響。

2.3 技術特點

①采用雙預埋件組，交錯排列的塔吊基礎形式，能適應前后不同功率塔吊對預埋件的需求；

②降低塔吊租賃費，節約成本；

③無需重做塔吊基礎，無場地約束；

④施工操作簡便，工藝原理簡單，易掌握，適應性強。

3 施工工藝流程及適用范圍

3.1 施工工藝流程

施工準備—測量放線—塔吊基礎承臺施工—雙預埋件組定位、放樣—預埋件組焊接安裝—混凝土澆筑—基礎驗收—安裝、更換相應功率的塔吊。

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對不同施工部位構件、材料對吊裝性能需求以提高塔機利用率，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 施工準備

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

②“一基二用”塔吊預埋方式經塔吊廠家確認后，組織實施。

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

④兩種不同功率塔吊基礎的九字地腳螺栓配備和施工機具準備。

⑤通過計算軟件和有限元分析基礎預埋件的受力和基礎混凝土所受的疲勞應力是否滿足施工相關需求。

4.2 塔基承臺定位、開挖

①塔吊基礎位置定位、放線。

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

③塔式起重機基礎土方開挖采用機械加人工的形式，按照大功率塔吊廠家提供的基礎尺寸 7.1m×7.1m×2.1m 施工。根據工程地質勘察報告資料，對塔式起重機基礎開挖邊界外5m范圍內進行卸土處理，卸土高度為1500mm。卸土完成后塔吊基礎開挖深度在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挖至基底后應及時進行基槽驗收，合格后進行下一道工序施工，盡量避免土體暴露，防止土體水分蒸發損失或因下雨浸泡土體，必要時進行基底覆蓋等措施。

4.3 鋼筋綁扎、雙預埋件組的安裝

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

②當承臺底部鋼筋綁扎完畢后，將裝配好的固定支腿和預埋支腿固定基節整體放入鋼筋籠中，固定支腿預埋必須位置準確，并且使用廠家提供的支腿并準確定位預埋件組，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要求。

④確保九字螺栓末端鋼圓環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焊接，并在焊接處通過附加16加強筋補強，抵抗集中應力。加強筋可成正方排列，均勻布設在九字地腳螺栓周圍。

4.4 混凝土澆筑

①混凝土澆筑前，嚴格檢查驗收鋼筋、預埋件及承臺尺寸等關鍵節點，合格后方可澆筑混凝土。

②混凝土澆筑過程中，應加強振搗，不得觸碰預埋件。

③澆筑完成后，按照規定嚴格安排人員鋪設毛氈、灑水進行保溫、保濕養護，持續時間不得低于14天。

4.5 基礎驗收

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

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

③基礎塔吊應設置沉降觀測點，并完成初始高程測設，在塔式起重機首次安裝和更換前均應進行測量，同時標準節添加后每半月測試一次，發現沉降過大、過快、不均勻沉降等異常情況應立即停止使用，并匯報相關部門分析處理檢查驗收。

④驗收合格后，將預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，以防止絲扣生銹和損壞，影響安裝。

4.6 塔吊安裝、更換

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

②采用汽車吊機嚴格按照塔吊使用說明書將大功率塔吊準確安裝在對應預埋件組上，并保證吊車的穩定。

③待結構施做到無超重載構件的上部結構時即可更換塔吊。更換塔吊時，在汽車吊機進場固定時，應對其行車路線、固定點地下室樓板進行回頂加固。回頂加固前必須對地下室樓板進行承載力驗算，設計合理的回頂方式，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，應將避雷引下線變換至塔機的主弦桿上。

5 結語

結合合肥某商辦樓工程實際進行分析，該工程為大型公共商業寫字樓建筑，結構復雜，外部環境復雜，地下室至11層結構存在型鋼柱、梁等超重載構件，其運輸、吊裝需采用大功率塔吊。但后期結構無超重載構件，按照施工總進度計劃，主體結構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，造成經濟上的浪費。

經過核算，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費，并以11層結構為節點將塔吊進行更換的話，預計可節約費用44.8萬元。

由此可見塔式起重機基礎采用“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對不同施工部位構件、材料對吊裝性能需求以提高塔機利用率，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。