塔吊格构柱的施工技术
2017-08-16刘平
刘平
福建一建集团有限公司（365000）
塔吊格构柱的施工技术
刘平
福建一建集团有限公司（365000）
随着我国城镇化的快速发展，越来越多的工程项目呈现大型化、集群化的趋势，工程结构复杂，地下室基坑深，工期紧，施工难度大。尽早完成塔吊设备的安装，是整个工程项目的工期进度计划中关键的一环，选择合理的塔吊基础设计、科学的工艺流程、正确的施工方法，可以达到施工现场实际需求。
格构柱；基础；施工；焊接
0 引言
在工程项目施工场地条件限制和工程合同工期的制约下，塔吊选择设置格构柱的型式具有积极的意义，既解决了场地塔吊的设置难题，又提高了塔吊的利用效率，加快了工期。在施工现场格构柱的质量控制尤为重要。
1 工程概况
福建省福州市东二环泰禾购物中心位于福州市晋安区岳峰镇，建筑总高度为39.50 m，7层综合楼，2层地下室，钢筋混凝土框剪结构，地上总建筑面积120 409.4 m2，地下总建筑面积847 19.4 m2，负2层标高为-9.55 m，建筑等级二级，抗震设防烈度为7度,建筑设计使用年限为50年。根据施工现场的实际需要以及安全、高效的布置原则设置格构柱塔吊基础，基础与灌注桩之间由格构柱锚固连接，格构柱与灌注桩间设加固承台于地下室底板位置，塔吊钢格构柱插入灌注桩，钢格构柱进入塔吊承台1 000 mm。
2 工程地质情况
工程场地总体地势较平坦，场地内地表多为素填土。场地土层主要为：杂填土，含碎砖石黏性土；粉质黏土，可塑或局部呈硬塑状态的中等、高压缩性土；淤泥，局部夹薄层粉细砂的饱和、流塑、高压缩性土；中砂，中密性饱和中等压缩性土；粉质黏土，呈可塑状态的中等压缩性土；（含泥）卵石、粉质黏土、淤泥质土；残积砂质黏性土，呈可塑状态，局部呈硬塑状态，属特殊土；全风化花岗岩，风化不均，风化剧烈，呈土状，坚硬程度为极软岩，完整程度为极破碎，浸水易软化、崩解；强风化花岗岩，随深度变化，风化差异明显，呈砂土碎块状；中风化花岗岩，岩芯呈短柱状、中粗粒花岗结构、块状构造。
3 塔吊基础设计
3.1 塔基定位
布置塔吊塔身位置时需考虑避开地下室负一层板和顶板处结构梁、板位置。地下室设置施工缝时，焊接固定施工缝处水平钢板止水带。塔吊预留洞口边搭设钢管临边防护，设置安全警示标志。按照设计施工图准确定位塔吊灌注桩坐标，经过复核无误后，由桩基专业施工队伍进行施工。
图1 塔吊格构柱基础
基础桩采用4根φ1 100 mm冲孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为C40，桩尖持力层为进入中风化花岗岩2 m，有效桩长为20～40 m。塔吊基础桩内插入钢格构柱，格构柱下部插入灌注桩内约4 m，格构柱上部锚入承台内1.0 m。
浇捣格构柱与板连接成整体。拆除塔吊后，割除格构柱。开挖土方过程中，塔吊基础投影1米范围内土方进行人工挖土，严禁钩机斗碰撞格构柱[1]。
3.2 塔吊基座设计
承台采用钢筋混凝土承台，参照塔吊型号ZJ 7013塔式起重机说明书设计承台尺寸为 7 000 mm×7 000 mm×1 700 mm，承台强度等级为C40，保护层厚度为10 cm。考虑锚入承台钢格构节点的补强，在承台内部设置同承台同高度的暗梁。
3.3 支撑格构柱设计
ZJ7013塔吊基础支撑格构柱由四根L180×18角钢通过缀板焊接而成。格构柱截面尺寸为600 mm×600 mm。缀板采用400 mm×12 mm×550 mm钢板，连接焊缝10 mm厚，缀板中心间隔600 mm。格构柱锚入桩内约4 m,锚入承台1.0 m，总长16.3 m。格构柱之间设有二道钢桁架，钢桁架由L75×75×5与L50×50×4角钢焊接而成。及时设置钢桁架水平剪刀撑，竖向剪刀撑采用L180×18角钢，焊缝厚度为10 mm。
3.4 底板基础加固承台
地下室底板基础厚度600 mm，与格构柱连接位置较薄弱，在此处设置加固承台7 000 mm×7 000 mm×1 000 mm。加固承台面标高应在底板面标高低200mm位置设后浇板（按结构设计图底板部位钢筋拉结贯通不截断），在加固承台垫层土方开挖到位后，立即进行垫层混凝土浇捣，增加设置φ10@100 mm的钢筋网片。
图2 加固承台配筋图
3.5 降水及防水做法
加固承台施工过程中保证降水，浇捣前格构柱设置止水带，在塔吊附近设置降水井。
钢格构柱表面应该做好防腐、防锈及防水。钢格构柱材料采用热轧型钢，焊缝及表面处刷两道红丹防锈漆。考虑施工用地为原化工厂厂址，土壤酸化严重，在地下室及负一层位置钢格构柱外露部分表面均满刷沥青防腐漆。
地下室底板混凝土浇捣前应设置好后浇板环形施工缝，施工缝防水采用焊接5 mm厚水平钢板止水带（止水钢板拼缝应满焊，严禁焊透），底板部位钢筋应按结构设计施工图拉结贯通，不截断。后浇板至塔吊及格构柱拆卸完成后再进行浇捣，施工后浇带的混凝土采用微膨胀混凝土，其混凝土强度等级应提高5 MPa，浇捣前做好施工缝的凿毛清理及止水钢板的除锈工作。
4 施工工艺流程
场地平整→塔吊桩位测量定位→格构柱制作→桩机就位→塔吊桩成孔 （保证成孔垂直度、清渣清孔等）→下钢筋笼→吊装格构柱并焊接钢筋笼锚固端→下放格构柱→用模具固定焊接格构柱吊筋 （保证混凝土浇捣过程不偏位）→桩身混凝土灌注→塔吊上部基础承台模板安装→承台钢筋制作安装及接地施工→承台混凝土浇捣及养护→塔吊安装→塔吊基坑土方开挖→格构柱土方分层开挖→格构柱钢桁架及剪刀撑焊接施工（随土方开挖及时施工）→底板及加固承台土方开挖→塔吊加固承台模板安装→加固承台垫层 （配筋）→地下室底板及加固承台钢筋安装→地下室底板及加固承台混凝土浇捣养护→地下室底板结构施工→地下室负一层结构施工→地下室顶板结构施工→塔吊四周设防护→挂设安全警示标志牌。
5 塔吊基础施工
塔吊灌注桩浇捣至设计标高处，按施工规范要求养护至设计强度。
安装塔吊上部基础模板，施工垫层混凝土。
安装承台钢筋，并由塔吊单位进场定位及安装塔吊预埋件。
钢筋、预埋件、接地等经隐蔽验收检查合格后，方可进行塔吊上部承台混凝土浇捣。
浇捣完成后，安排专人对承台进行覆盖浇水养护。
待承台混凝土强度达到90%设计强度后，再进行塔吊安装、调试工作。
6 格构柱施工要求
格构柱锚入桩基中的长度约为4 000 mm，与桩钢筋笼搭接范围内需增加箍筋和主筋。主筋与格构柱焊接牢固，确保焊接质量。
格构柱及其剪刀撑施工焊缝厚度为10 mm，焊缝施工时应严格按照相关规范要求进行。
吊（插）入桩孔时，现场施工人员操作经纬仪对格构柱进行垂直和水平方向的偏位控制，重点控制混凝土后浇捣钢格构的偏位，施工过程中应采取模具、支架等定位防偏位措施[2]。
浇捣钢构柱内部混凝土时应采取有效手段保证混凝土的填充率在95%以上。
开挖土方时，塔吊基础投影范围内土方采取人工开挖，分层开挖钢格构柱周围土方，水平撑、剪刀撑、连接板等构件必须随土方开挖及时设置[3]。
钢构柱露出端顶部设置承压板，水平校正后用承压板刚性定位，四块承压钢板的上表面平面度不大于1/500。
保证焊接质量，钢构柱由持上岗证专业人员进行施焊。
钢筋安装需与塔吊安装公司配合预埋一节地下节，地下节预埋安装需按塔吊说明书中施工方法进行。
7 施工要求及注意事项
塔吊桩施工严格按设计图纸进行，做好成孔过程中质量控制，保证成孔持力层、孔径、垂直度等符合桩基规范的验收要求，桩底桩端持力层符合设计验收要求。
最后一节钢筋吊装完，使用相互垂直角度方向的两台经纬仪严格控制格构柱的垂直、水平偏差满足规范验收要求，确保格构柱焊接安装符合验收要求，保证浇捣混凝土后格构柱的不移位、偏位。
钢格构柱型钢材料进场时要有质量证书，现场焊接水平杆与斜撑杆。焊接应由持证专业人员进行，杆件型号、规格、间距严格按设计图进行焊接。
用吊车或钩机运输格构柱过程中，应保证格构柱不碰撞变形。
确保格构柱锚入塔吊承台长度不小于1 m，且在塔吊承台设置暗梁，锚入灌注桩长度4 m。钢格构柱进入桩芯4 m范围内，桩身钢筋笼箍筋必须加密，箍筋间距100 mm。
开挖塔吊基础土方，需进行钢筋、塔吊预埋件、接地等隐蔽验收，合格后方可进行下道工序。
地下室底板混凝土浇捣完成后做好塔吊承台基础的放排水工作。
塔吊在施工使用过程中,由监测人员对基础沉降、水平位移情况进行观测，并认真作好监测记录，如发生较大偏位等危险，应及时报告并采用相应措施。
塔吊必需在混凝土试块达到强度要求后才可实施安装，承台混凝土强度达到90%设计强度后进行安装、调试。考虑到施工时应安全，塔吊首次安装高度不得超过15 m,并应尽快完成地下室底板混凝土浇捣，并应一同浇捣完成塔吊加固承台。
开挖塔吊基础周边土方时，现场应有技术人员指挥小型挖掘机进行土方开挖。当挖至塔吊基础范围内时，必须进行人工开挖。塔吊桩严禁被挖掘机等机械碰撞，造成桩身的损伤或变形。
8 结语
在工程施工现场仍会存在各种问题，按照设计图进行施工焊接安装,从严把控各道施工工序，严格控制焊接质量，满足工程对塔吊的正常需求和格构柱必要的强度、稳定性的质量安全要求。
[1]孙勇.逆作法格构式塔吊基础设计与施工[J].房地产导刊, 2015(6)：23-25.
[2]厉建华,夏峰海,徐惠如,汤彬.深基坑中塔吊的基础桩格构柱承台的设计[J].建筑施工2012,34(2)：123-125.
[3]石宝娟,张德伟.浅谈钢格构柱在塔机基础逆作法施工中的应用[J].四川建材,2005,31(6)：45-47.
