“一基二用”塔吊基础施工技术分析

刘洋，韩立勋，刘鑫，黄帅，李雯艳 （合肥建工集团有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

塔式起重机是建筑行业进行垂直运输、吊装作业的重要设备，大部分建筑材料的垂直运输都是依靠塔式起重机完成。为保证塔吊的平稳安全，塔吊基础必须满足将塔吊上部负荷均匀地传递给塔吊基础，再由基础作用于地基，并且能使塔吊在各种不利工况下保持整体稳定的要求。

传统建筑工程塔式起重机吊装功能较为单一，对塔吊基础的需求仅为“一基一用”（一只基础供一台塔机使用）。随着大型公建项目的普及，主体结构地下室及底部加强层多型钢柱、型钢梁等超重载构件，其运输、吊装需采用大功率塔吊，但在上部结构无超重载构件后无法充分利用其吊装性能，易造成塔吊起重功率的冗余，造成经济上的浪费。为解决此类问题，通过自主创新和工程实践，采用双预埋件组，交错排列的塔吊基础形式，有效的解决了塔吊基础“一基二用”（一只基础供前后二台塔机使用，即大功率塔吊使用完毕后更换小功率塔吊）的问题，提高了塔吊利用率，极大的降低了施工成本。

1 工程概况

合肥市某商办楼项目位于安徽省合肥市核心区，由1栋超高层及附属裙房、地下车库组成，总建筑面积为10.97万m2。其中超高层建筑高度为129.85m。

该项目大截面圆形劲性柱共计20根，截面尺寸为φ1800mm，位于地下3层至地上11层3-A～3-F交3-1～3-2轴核心筒区域，且相互依靠型钢梁连接，混凝土强度为C60。根据设计深化图纸，型钢柱最大起重量5.525t，型钢梁最大起重量6.63t，根据现场情况，为了满足吊装起重额度，地下3层至地上11层劲性柱采用大功率塔吊TC7052分段进行吊装。11层至结构顶无型钢柱、型钢梁等超重载起吊构件后，更换起重功率小的塔机W6013进行后续施工的起重吊装作业。

2 “一基二用”塔吊基础施工技术简介

2.1 工艺原理

本技术涉及的“一基二用”塔吊基础包括大功率塔吊混凝土基座与两组预埋件组，第一预埋件组与第二预埋件组交错成梅花状排列，每一预埋件组分别安装16根九字地脚螺栓与对应功率的塔吊基座，同时为保证预埋件的受力安全合理，除将九字地脚螺栓末端圆环与下排钢筋交点焊接勾住外，第一预埋件组和第二预埋件组上部螺栓分别与上排钢筋网焊接，并在焊接处通过附加加强筋补强后浇筑基础混凝土。基础混凝土尺寸、强度要求按照所需大功率塔吊厂家提供的图纸严格施工。后期根据施工部位的起重吊装需求分别安拆相应功率的塔吊至对应预埋件即可完成操作。

图1 “一基二用”塔吊基础原理图

2.2 技术分析

本技术的塔吊基础设计将参考塔吊独立状态下的非工作状态和工作状态的荷载，分别计算其最不利的荷载进行组合设计。为了满足两台塔机的使用，需求出起重功率大的塔机荷载作用，本文结论均以TC7052为例分析得出的结论。同时起重功率小的塔机W6013的荷载效应基本倾覆力矩M、冲切力及轴心压力N设计値均应满足TC7052基础的荷载效应标准值要求。同时也必须考虑到塔吊更换时，基础所受的疲劳应力后对预埋件组合受力影响。

2.3 技术特点

①采用双预埋件组，交错排列的塔吊基础形式，能适应前后不同功率塔吊对预埋件的需求；

②降低塔吊租赁费，节约成本；

③无需重做塔吊基础，无场地约束；

④施工操作简便，工艺原理简单，易掌握，适应性强。

3 施工工艺流程及适用范围

3.1 施工工艺流程

施工准备—测量放线—塔吊基础承台施工—双预埋件组定位、放样—预埋件组焊接安装—混凝土浇筑—基础验收—安装、更换相应功率的塔吊。

3.2 适用范围

本工程适用于施工工期长，需通过更换不同功率塔吊应对不同施工部位构件、材料对吊装性能需求以提高塔机利用率，降低施工成本的大型公共建筑及装配式建筑工程。

4 施工要点

4.1 施工准备

①根据拟采用的双功率塔吊，分析其作用于基础的竖向荷载、水平荷载及倾覆力矩与扭矩，编制施工方案，确认预埋件的预埋方式。

②“一基二用”塔吊预埋方式经塔吊厂家确认后，组织实施。

③组织项目管理人员和一线施工人员进行专项技术交底，熟悉和掌握方案中钢筋绑扎、预埋件定位、安装与焊接的具体要求。

④两种不同功率塔吊基础的九字地脚螺栓配备和施工机具准备。

⑤通过计算软件和有限元分析基础预埋件的受力和基础混凝土所受的疲劳应力是否满足施工相关需求。

4.2 塔基承台定位、开挖

①塔吊基础位置定位、放线。

②对“一基二用”塔吊基础位置的地基承载力进行复核，检验是否满足后期上部塔吊所传递的荷载。

③塔式起重机基础土方开挖采用机械加人工的形式，按照大功率塔吊厂家提供的基础尺寸 7.1m×7.1m×2.1m 施工。根据工程地质勘察报告资料，对塔式起重机基础开挖边界外5m范围内进行卸土处理，卸土高度为1500mm。卸土完成后塔吊基础开挖深度在2.5m～3m间，采用分级放坡开挖。

④承台开挖、地基整平完成后浇筑垫层。

⑤挖至基底后应及时进行基槽验收，合格后进行下一道工序施工，尽量避免土体暴露，防止土体水分蒸发损失或因下雨浸泡土体，必要时进行基底覆盖等措施。

4.3 钢筋绑扎、双预埋件组的安装

①按照塔吊厂家验证过的大功率塔吊基础方案，绑扎钢筋，钢筋排布形式严格按照双层双向的HRB400φ25@120mm的形式布设，上下层钢筋网采用HRB400φ16@600的拉筋固定，形成一个整体有效的钢筋受力体系，确保基础承载力满足要求。

②当承台底部钢筋绑扎完毕后，将装配好的固定支腿和预埋支腿固定基节整体放入钢筋笼中，固定支腿预埋必须位置准确，并且使用厂家提供的支腿并准确定位预埋件组，将两组九字地脚螺栓分别按照要求交错成梅花状排列埋置。

③九字地脚螺栓的长度与塔吊基础深度相符，保证埋入混凝土的锚固长度和外露长度不得小于塔吊说明书的相关要求。

④确保九字螺栓末端钢圆环拉住下排双向钢筋交点后焊接固定，螺栓上部分别上排钢筋网焊接，并在焊接处通过附加16加强筋补强，抵抗集中应力。加强筋可成正方排列，均匀布设在九字地脚螺栓周围。

4.4 混凝土浇筑

①混凝土浇筑前，严格检查验收钢筋、预埋件及承台尺寸等关键节点，合格后方可浇筑混凝土。

②混凝土浇筑过程中，应加强振捣，不得触碰预埋件。

③浇筑完成后，按照规定严格安排人员铺设毛毡、洒水进行保温、保湿养护，持续时间不得低于14天。

4.5 基础验收

①检查预埋螺栓定位水平，保证预埋后定位框中心线与水平面的垂直度小于1.5/1000。

②应检查预留的塔吊避雷装置，绝缘铜电缆横截面不应小于16mm²，且横截面30mm×3.5mm表面经电镀的金属条直接与基础底板钢筋焊接相连。

③基础塔吊应设置沉降观测点，并完成初始高程测设，在塔式起重机首次安装和更换前均应进行测量，同时标准节添加后每半月测试一次，发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用，并汇报相关部门分析处理检查验收。

④验收合格后，将预埋螺栓上附着的混凝土浮浆清理干净，并在丝扣上抹防锈油，并用特制塑料套加以保护，以防止丝扣生锈和损坏，影响安装。

4.6 塔吊安装、更换

①待基础承台混凝土达到设计强度要求后，安装大功率塔吊时，应对小功率塔吊外露的地脚螺栓采用定型化PVC套管保护，并用强力胶带密封，避免锈蚀。

②采用汽车吊机严格按照塔吊使用说明书将大功率塔吊准确安装在对应预埋件组上，并保证吊车的稳定。

③待结构施做到无超重载构件的上部结构时即可更换塔吊。更换塔吊时，在汽车吊机进场固定时，应对其行车路线、固定点地下室楼板进行回顶加固。回顶加固前必须对地下室楼板进行承载力验算，设计合理的回顶方式，必要时可回顶至地下室底板，满足安全性要求。

④拆除大功率塔吊时，保留其基础的避雷接地装置，待小功率塔吊按照塔吊说明书安装完成后，应将避雷引下线变换至塔机的主弦杆上。

5 结语

结合合肥某商办楼工程实际进行分析，该工程为大型公共商业写字楼建筑，结构复杂，外部环境复杂，地下室至11层结构存在型钢柱、梁等超重载构件，其运输、吊装需采用大功率塔吊。但后期结构无超重载构件，按照施工总进度计划，主体结构11层至塔吊拆除需历时近一年，故若一直采用大功率塔吊则无法充分利用其吊装性能，易造成塔吊起重功率的冗余，造成经济上的浪费。

经过核算，本工程大功率塔吊的月租金为6.2万元，小功率塔吊的月租金为1.8万元，且塔吊安拆一次服务费为该型号塔吊的一个月租金。考虑到增加的两次安拆服务费，并以11层结构为节点将塔吊进行更换的话，预计可节约费用44.8万元。

由此可见塔式起重机基础采用“一基二用”的施工方法，对施工工期长，需通过更换不同功率塔吊应对不同施工部位构件、材料对吊装性能需求以提高塔机利用率，降低施工成本的大型公共建筑及装配式建筑工程提供了一种新的思路。