锚固式型钢平台塔吊基础设计与施工

叶春 张浩军

摘  要：塔吊作为一种物料提升机械，因其作业范围广、起吊高度大、占地面积小、吊运速度快等特点，广泛应用于建筑、桥梁施工中。根据工程性质、施工现场布置情况等因素，选择适宜的塔吊基础，是确保塔吊在后续施工过程中正常使用的关键所在。文章结合104国道瓯江大桥项目主墩索塔辅助塔吊施工，详细介绍了一种非常规的组合式塔吊基础——锚固式型钢平台塔吊基础，为类似施工提供借鉴和参考。

关键词：塔吊基础;设计与施工;结构计算;质量控制

Abstract： As a kind of material lifting machinery， tower crane is widely used in construction and bridge construction because of its wide operation range， large lifting height， small area， fast lifting speed and so on. According to the nature of the project， the layout of the construction site and other factors， the selection of a suitable tower crane foundation is the key to ensure the normal use of the tower crane in the follow-up construction process. Combined with the construction of main pier cable tower auxiliary tower crane of Oujiang Bridge on 104 National Highway， a kind of unconventional combined tower crane foundation-anchored steel platform tower crane foundation is introduced in detail in this paper， which can be used as a reference for similar construction.

1 工程概況

104瓯江特大桥全长1332.72m，索塔为钢筋混凝土结构，布置于中分带，竖向呈倒“Y”造型。其中，7、9#索塔高35m，8#索塔高45m。索塔施工起吊设备采用塔式起重机，塔吊型号为QTZ80（即TC5610），基础形式为一种组合式塔吊基础——锚固式型钢平。

2 设计思路

2.1 塔吊型号、布置位置选择

本工程主墩0#块施工过程中，采用塔吊辅助施工：塔吊型号为QTZ160，基础为固定式，预埋于下部承台内，第8节标准节穿过箱梁翼板，塔身高度为46.5m。

由于主桥横断面为整幅式，若直接采用上述QTZ160型塔吊辅助索塔施工，为了满足塔吊使用要求，竖直方向至少需设置两道附墙装置，附墙平面布置，此外，本工程所属区域为亚热带海洋性季风气候，夏季施工跨越台风期，撑杆过长导致附墙装置整体稳定性差。故而，舍弃使用既有的QTZ160型塔吊这一方案。

考虑到上述不利施工因素，需将塔吊基础向靠近索塔方向布置，既将塔吊基础由承台上部转换布置于主墩0#块上。根据施工过程中最大起吊重量，兼顾塔吊施工对0#块结构的影响，设计采用QTZ80型塔吊辅助索塔施工。

2.2 塔吊基础设计

由于0#块横截面为单箱三室，若采用板式塔吊基础：一方面，因箱梁顶板厚度为55cm，塔吊预埋件直接安装于顶板内，基础抗倾覆验算等无法满足各种工况要求;另一方面，因预埋件尺寸较大，影响箱梁横向预应力束安装，对梁体顶板结构受力势必会产生各种不利影响。

故而，根据0#块结构构造，设计采用一种锚固式型钢平台塔吊基础，如图1所示：在0#块横梁内预埋Φ32精轧螺纹钢，箱梁顶板表面预埋δ=20mm的钢板，钢板底面焊接Φ20热轧带肋钢筋，上部利用螺帽锚固;三拼HN500×200承重型钢与预埋钢板焊接，并通过双拼I25a工字钢与精轧螺纹钢锚固形成反压体系，塔吊基础节通过螺栓连接及焊接两种并用形式安装于承重型钢上。

2.3 结构计算

2.3.1 倾覆力矩计算

（1）工作状态下倾覆力矩

（2）非工作状态下倾覆力矩

2.3.2 承载力计算

倾覆力矩按照最不利的对角线方向作用，并取最不利的非工作状态荷载进行验算。

（1）塔吊支腿承载力验算

偏心竖向力作用下

（2）型钢平台承载力验算

偏心竖向力作用下

2.3.3 焊缝计算

（1）固定支腿底托焊缝计算

在非工作状态下，承受弯矩及拉力侧的支腿受力最为不利（支腿所受拉力Q=Qmin=345.77kN，所受弯矩M=0.25M'k=260.34kN·m）

（2）型钢平台焊缝计算

3HN500×200两端焊接在预埋钢板上，并辅以预埋的精轧螺纹钢锚固，计算时忽略精轧螺纹钢锚固效应（所受拉力Q=Qmin=209.45kN，所受弯矩M=0.25M'k=260.34kN·m），计算方法同上：

3 塔吊基础施工

3.1 预埋件加工与安装

塔吊基础预埋件包括：精轧螺纹钢，共计16根;厚度为δ=20mm的预埋钢板，共计4块。

精轧螺纹钢安装过程中，在其底部加设垫板，并用螺帽限位。经测量放样确定平面位置后，垂直下放。安装完毕，与箱梁钢筋点焊固定，防止后续施工中平面偏移、垂直度等发生变化为增强预埋钢板与混凝土的结合力，钢板加工过程中，在其底部焊接10道等距锚固筋，锚固筋与预埋钢板之间焊缝饱满。预埋钢板安装过程中，整体调节至同一水平面;同时，在钢板中部切割孔洞，便于混凝土浇筑过程中对钢板下部进行充分振捣。

3.2 型钢平台加工与安装

型钢平台分为上下两层：下层为2组HN500×200承重型钢，上层为4组双拼I25a工字钢反压梁，型钢与型钢平面、上下层间焊接连接。

型钢加工过程中，根据设计在对应承重部位、精轧螺纹钢锚固部位安装加劲板，增强型钢工作性能，提高其结构受力能力，加劲板与型钢之间焊接连接。

型钢平台安装之前，清除预埋钢板上部混凝土，使露出钢板面，并安装精轧螺纹钢螺帽;根据测量、放线，将加工完毕的承重型钢安装至预定位置，复查顶部间距后将承重型钢与预埋钢板焊接，局部区域因缝隙过大需塞焊钢筋条;然后，将I25a工字钢成双紧贴于精轧螺纹钢两侧，与承重型钢垂直形成反压体系，安装、拧固螺帽，并将反压梁与承重型钢紧贴处进行焊接。

3.3 安装基础节

型钢平台安装完毕，安装塔吊基础节，基础节底托与承重型钢采取螺栓连接及焊接连接组合形式进行连接。

4 质量控制措施

（1）施工過程中，严格控制焊接质量，确保焊接工艺、焊条质量、焊缝长度、焊脚高度等满足设计要求;同时，现场加强检测，对所有焊缝凿除焊渣，并检测焊缝饱满情况、焊缝及焊脚尺寸等。（2）预埋钢板、I25a工字钢反压梁与精轧螺纹钢锚固，螺栓拧固过程中使用扭矩扳手，并分初拧、复拧、终拧三级操作形式进行控制，确保同一类型受力点各点均匀受力。（3）预埋钢板安装过程中整体调整于同一水平面后，利用钢筋进行限位，确保后续施工过程中无沉降、位移;其次，承重型钢安装时，其顶面需调整水平，因箱梁混凝土限位导致上部倾斜的需提前凿除该部分混凝土，因预埋钢板局部沉降的需加垫钢板并做焊接处理。

5 结束语

通过采用锚固式型钢平台塔吊基础，本工程主墩索塔辅助塔吊实现了在0#块上部安装，使得塔吊附墙安装规范、受力合理。目前，8#主墩索塔塔吊已顺利投入使用，在索塔劲性骨架、钢筋、模板安装及混凝土浇筑过程中，运转良好，起到了良好的施工辅助效果。通过本工程积累了宝贵的技术、施工经验，可作为以后类似工程参照。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业推荐性标准.公路桥涵施工技术规范（JTGTF50-2011）[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范（GB50017-2003）[M].北京：中国计划出版社，2013.

[3]中华人民共和国行业标准.大型塔式起重机混凝土基础工程技术规程（JGJ/T301-2013）[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.