一、大力矩塔吊基礎(chǔ)簡介
在深基坑中普通塔吊使用先置式基礎(chǔ)已比較普遍，所謂先置式，即在基坑內(nèi)塔吊先于土方開挖安裝完成。今天要分享的是大力矩塔吊基礎(chǔ)施工工法，適用于基坑平面尺寸大、吊大（鋼構(gòu)件）、吊運距離遠的施工現(xiàn)場條件。
二、大力矩塔吊基礎(chǔ)工法特點
1、先置式5樁基礎(chǔ)滿足了大力矩塔吊的承載力要求。在原工法4樁基礎(chǔ)的形式上采用在其平面形心位置增設(shè)1根鉆孔灌注樁+鋼格構(gòu)柱來分擔荷重，使各構(gòu)件截面及尺寸趨于合理；
2、先置式塔吊4樁基礎(chǔ)的暗梁為單跨梁，大力矩塔吊通過在跨度中心增加1樁后使該梁成為兩跨連續(xù)梁，從而減小了梁的計算跨度及最大彎矩，提高了整體剛度，使得大力矩塔吊只需在4樁承臺的基礎(chǔ)增設(shè)1樁及適當擴大混凝土承臺平面尺寸就能使用，且利于操作。
3、布置靈活、機動，不受平面、空間的限制，能夠適應(yīng)各種大力矩塔吊。
三、大力矩塔吊基礎(chǔ)施工工藝原理
1、塔吊基礎(chǔ)在土方尚未開挖前就先行施工——先施工鉆孔灌注樁同步完成鋼格構(gòu)柱，達到強度后施工鋼筋混凝土承臺，并在基坑開挖前安裝好塔吊，以滿足工程使用上的要求。
2、塔吊承臺的厚度由塔吊使用說明書確定，平面尺寸由構(gòu)造確定，暗梁配筋通過兩跨連續(xù)梁計算確定。塔吊自重及彎矩由承臺內(nèi)暗梁承受，為主要受力構(gòu)件。承臺上下面和立面鋼筋按構(gòu)造配筋。
3、塔吊及鋼筋混凝土承臺所受的力通過暗梁傳遞給5根鋼結(jié)構(gòu)柱，最后傳遞到5根鉆孔灌注樁，最終由基坑以下的土層承擔。
4、在土方開挖過程中，及時通過對鋼格構(gòu)柱的加固來解決整體穩(wěn)定性問題，使鋼格構(gòu)柱群滿足強度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定要求。
大力矩先置式塔吊基礎(chǔ)
大力矩先置式塔吊平面圖
鋼格構(gòu)柱詳圖
四、工藝流程及操作要點
1、工藝流程
2、設(shè)計及施工操作要點
2.1塔吊基礎(chǔ)設(shè)計
1、結(jié)合塔吊說明書與工程圖紙及其總平面布置圖，合理確定塔吊平面位置，同時使塔吊基礎(chǔ)樁避開地下室梁、柱位置和基礎(chǔ)承臺位置。有內(nèi)支撐的基坑，還需避開支撐和立柱。
2、塔吊設(shè)計要點
1）承臺計算
塔吊在未附墻前、且處于非工作狀態(tài)時，所受的力最大。受力參數(shù)分別取水平力，豎向荷載，傾覆力矩，扭矩。
承臺的主要受力構(gòu)件為暗梁，將格構(gòu)柱視為不動鉸支座，則此暗梁為兩跨等距連續(xù)梁，傾覆力矩m按其中任一梁縱向作用，豎向荷載f由全部基樁承受。暗梁計算簡圖如下:
①塔吊立柱荷載計算
塔機塔身截面對角線上立柱的荷載計算
②格構(gòu)柱頂支座反力計算
將兩跨等距連續(xù)梁作為簡單的一次超靜定結(jié)構(gòu)，其受力可用力法和位移法求解，下面為最簡單的變形比較法求解過程。
解除b點支座約束反力代以多余反力，得基本靜定簡支梁。
③暗梁彎矩配筋計算
④暗梁抗剪承載力計算
根據(jù)現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》gb50010-2010第6.3.4條規(guī)定，計算出所需的抗剪鋼筋。
一般情況，大截面的承臺暗梁只需按構(gòu)造配筋就行，通常配φ10@150。
⑤承臺配筋
1）按現(xiàn)行《塔式起重機混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)范》jgj/t187-2009第6.2.4條，對板式承臺基礎(chǔ)上、下面進行構(gòu)造配筋，通常配φ14@200二級鋼。
2）鋼格構(gòu)柱穩(wěn)定性計算按《塔式起重機混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)范》jgj/t187-2009第7.3條規(guī)定計算。
3）鋼格構(gòu)柱群外圍的綴條與鋼格構(gòu)柱的焊縫連接強度計算
4）樁基承載力計算
單樁樁頂豎向承載力標準值：
其余計算內(nèi)容均按照《塔式起重機混凝土基礎(chǔ)工程技術(shù)規(guī)范》jgj/t187-2009第6.3條執(zhí)行。
3、構(gòu)造要求
1）塔吊基礎(chǔ)采用5根d=900~1100鉆孔灌注樁，樁間距3d。周邊4根基樁均勻?qū)ΨQ布置，第5根布置在基樁平面中心。
2）鋼格構(gòu)柱截面尺寸一般取550550mm，主肢l18018，綴板厚度14mm。
3）鋼格構(gòu)柱埋入鉆孔灌注樁內(nèi)的深度為3.0m，并與樁鋼筋籠的8根主筋間斷焊接，即每隔200mm焊一段（雙面焊長度為l=100mm）。
4）在承臺底沿格構(gòu)柱分肢貼腳焊l180mm×18mm的承托角鐵，l=600mm；承臺內(nèi)格構(gòu)柱頂沿分肢貼腳焊l180mm×18mm，l=1000mm；焊高均為hf =8mm。暗梁上翼緣鋼筋端部向下彎曲后與格構(gòu)柱焊接牢固。
5）正方形混凝土承臺對角線位置設(shè)十字正交的暗梁，暗梁由主筋和箍筋構(gòu)成，鋼筋設(shè)置在承臺上下面構(gòu)造鋼筋之間。
6）在鉆孔灌注樁頂即基礎(chǔ)底板下澆筑450厚配筋（φ16@200雙層雙向）混凝土墊層，以增加鉆孔灌注樁頂?shù)乃较蚣s束，在建筑物基礎(chǔ)底板澆筑完成前抵抗大力矩塔吊在運行過程中產(chǎn)生的扭矩。
7）隨著基坑土方的分層開挖，在鋼格構(gòu)柱外側(cè)四周及時設(shè)置豎向及水平向支撐（均采用l180×18角鋼），將各鋼格構(gòu)柱連接為整體，各支撐均需與綴板相連。當此節(jié)點位置處沒有綴板時可增設(shè)一塊綴板，以保證鋼格構(gòu)柱群的整體穩(wěn)定性。如圖2.1-2所示。
2.1-2 支撐與格構(gòu)柱間的連接節(jié)點
2.1-3水平剪刀撐與格構(gòu)柱的連接節(jié)點
8）當土方開挖到離塔吊砼基礎(chǔ)底面約8m深時，在5根格構(gòu)柱間增設(shè)一道水平剪刀撐（l180×18角鋼），以下每開挖8m深后增設(shè)一道水平剪刀撐，以增加構(gòu)格柱群極慣性矩，確保鋼格構(gòu)柱群的抗扭性能。如圖5.2.1-3所示。
9）格構(gòu)柱主肢連接接頭位置最好錯開500mm，單肢單向坡口對接滿焊，焊高hf=10mm；內(nèi)襯同型號角鋼與立柱角鋼三面圍焊，hf=12mm；外貼500x380x18綴板，hf=12mm。
2.2施工操作要點
1）鉆孔灌注樁鋼筋節(jié)間的主筋、主筋與鋼格構(gòu)柱須按規(guī)定認真焊接，確保鉆孔灌注樁和鋼格構(gòu)柱抗拔性能。
2）鋼格構(gòu)柱隨鋼筋籠就位后須對格構(gòu)柱加固定位，確保格構(gòu)柱平面位置規(guī)整、正確。
3）塔吊承臺墊層完成后，彈出承臺邊線和暗梁位置。綁扎好承臺底面構(gòu)造鋼筋后開始綁扎暗梁鋼筋。
4）十字交叉暗梁鋼筋同時配合進行綁扎，完成后在進行承臺面層筋綁扎。
5）正確定位后，將塔吊的基礎(chǔ)埋件放在暗梁鋼筋內(nèi)，并用短鋼筋與主筋點焊固定，期間用水準儀找平標高，控制好埋件的垂直度。
6）基坑土方開挖時，每層土方（2.5m）挖凈后，鋼格構(gòu)柱間的l180×18鋼斜桿、鋼水平桿及時安裝并焊接牢固，所有鋼結(jié)構(gòu)焊縫滿足設(shè)計要求，焊縫不得有氣孔、夾渣、缺肉等現(xiàn)象，確保由5個鋼格構(gòu)柱組成架體的整體穩(wěn)定性。每隔8m焊接l180×18的水平剪刀撐。
7）當土方開挖到底板下500mm時，澆筑450厚配筋混凝土加強層，增加樁頂?shù)乃椒较蚣s束?；炷翉姸鹊燃?。
8）塔吊投入使用過程中，加強對塔吊傾斜檢測，加強對鋼格構(gòu)柱架體各焊縫的檢查。
9）鋼格構(gòu)柱穿過地下室底板時，在鋼格構(gòu)柱的肢件角鋼上設(shè)置止水板，作為地下室底板在該結(jié)構(gòu)的止水處理。
五、材料與設(shè)備
由于基坑中先置式塔吊基礎(chǔ)由鉆孔灌注樁組、鋼格構(gòu)柱群、鋼水平桿斜桿和鋼筋混凝土承臺組成，然后安裝所選用的塔吊。所投入的均為常用的材料和設(shè)備。
1、材料
1.1 塔吊：按工程需要選用合適、合格的塔吊，要有使用說明書。
1.2 鋼材：角鐵、鋼板、鋼筋等采用q235鋼，其質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》gb/t700-2006的規(guī)定。
1.3 混凝土：混凝土強度滿足設(shè)計要求，其質(zhì)量符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（gb50204-2002）、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（jgj55-2000）的規(guī)定。
2、機具設(shè)備和勞動力
2.1 施工機械設(shè)備
2.2 檢測儀器：水準儀，經(jīng)緯儀，鋼卷尺，坍落度筒，混凝土試模。
2.3 勞動力組織
六、質(zhì)量控制
1、質(zhì)量控制標準
1.1 本工法必須符合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》jgj94-2008、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》gb50017-2003、《鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》gb50205-2001、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》gb50204-2002、《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》jgj18-2003。
2、施工操作中的質(zhì)量控制
2.1 嚴格控制鋼格構(gòu)柱的鋼材質(zhì)量及加工質(zhì)量，鋼材的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)在國家產(chǎn)品標準和設(shè)計要求，采用的原材料及成品實行進場驗收制度，各工序按施工規(guī)范、標準進行質(zhì)量控制，每道工序完成后，進行檢查，相關(guān)各專業(yè)工種之間，進行交接檢驗。
2.2 鋼格構(gòu)柱加工采用電焊成型，焊接材料的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)在國家產(chǎn)品標準和設(shè)計要求，鋼才切割面、剪切面無裂紋、夾層、分層和大于1mm的缺棱，鋼格構(gòu)柱成品構(gòu)件連接處的截面幾何尺寸允許偏差3.0mm。
2.3 塔吊基礎(chǔ)樁在吊放鋼筋籠、鋼格構(gòu)柱時，注意控制鋼格構(gòu)柱的水平度、垂直度及平面位置，確保上部鋼格構(gòu)柱的中心距和邊距位置準確，符合設(shè)計要求，垂直度偏差控制在l/1000以內(nèi)，且不大于10mm，剛格構(gòu)柱頂標高偏差控制在3.0mm以內(nèi)。
2.4 鋼筋籠與鋼格構(gòu)柱電焊搭接長度不小于3m，搭接位置須確保8根主筋與鋼格構(gòu)柱連接，增強箍筋不得少于6只。
2.5 在混凝土承臺施工前，應(yīng)用黃砂或粘土將格構(gòu)柱周邊的孔隙填實，保證在綴條未連接之前格構(gòu)柱群的整體穩(wěn)定。
2.6 開挖土方前，在塔吊基礎(chǔ)部位，須分層開挖，鋼柱之間的外部垂直剪刀撐，每隔3.5m加固一次;內(nèi)部水平剪刀撐，每隔8m加固一次。
2.7 土方挖至基底標高后，立即做好塔吊基礎(chǔ)底部配筋混凝土加強墊層，增強五根塔吊基礎(chǔ)樁的水平向約束。
2.8 對已完成安裝的塔吊，在使用過程中，對鋼格構(gòu)柱焊接點，采用角向磨光機打磨平焊縫，用砂皮打磨平光后，用15倍放大鏡觀察焊縫有無裂縫產(chǎn)生。
七、安全措施
1、在鋼格構(gòu)柱、塔吊基礎(chǔ)樁施工和塔吊安裝前，必須向各操作人員進行詳細安全，技術(shù)交底，施工人員分工明確，任務(wù)明確，責任明確及工作位置明確。
2、作業(yè)人員必須經(jīng)過上崗培訓，持證上崗，進入現(xiàn)場必須戴安全帽，穿防滑鞋，高空作業(yè)必須系安全帶。
3、基坑土方開挖過程中，嚴禁挖機碰撞塔吊鋼格構(gòu)柱群，鋼格構(gòu)柱群區(qū)域內(nèi)、外土方應(yīng)由人工控除。
4、在有鋼筋混凝土水平支撐的基坑中，鋼格構(gòu)柱的周圍混凝土水平支撐拆除時，不得使用炸藥爆破，應(yīng)采用人工鑿除。
5、塔吊安拆由專業(yè)隊伍負責施工，并編制相應(yīng)的塔吊專項方案報公司審批。
6、樁鋼筋籠各鋼格構(gòu)柱吊裝和塔吊安裝時，作業(yè)區(qū)派人警戒，提醒行人注意空中落物傷人。
7塔吊安裝后必須經(jīng)主管部門檢查驗收合格后，掛牌方可使用，塔吊司機須持有效操作證上崗，嚴格執(zhí)行“十個不準吊”。
8、在使用中要經(jīng)常觀察、檢查鋼格構(gòu)柱各連接部位的情況，發(fā)現(xiàn)問題立即暫停塔吊作業(yè)，并進行分析加固。
八、效益分析
1、大力矩塔吊使用先置式基礎(chǔ)的形式，使得他和原工法的先置式塔吊基礎(chǔ)一樣，在土方開挖前安裝完畢，保證了基坑土方開挖、深基坑水平支撐（鋼筋混凝土）結(jié)構(gòu)施工、地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工大宗材料等的垂直運輸，極大地提高勞動生產(chǎn)率、減輕了工人勞動強度，加快了施工進度。
2、深基坑內(nèi)大力矩塔吊是在原工法的基礎(chǔ)上優(yōu)化和創(chuàng)新形成的，是在傳統(tǒng)的4樁基礎(chǔ)上在平面形心位置增加1跟樁及適當擴大混凝土承臺平面尺寸，即可投入使用，通過較小的投入，解決了當前在大空間、大面積共用地下室及鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)施工過程中，吊重大（鋼構(gòu)件）、吊運距離遠時，小力矩塔吊不能滿足使用功能的難題，經(jīng)過了多次工程實踐，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
九、應(yīng)用實例
1、近鐵城市廣場南塊項目
1.1 工程位于上海市普陀區(qū)長征鎮(zhèn)，長風生態(tài)商務(wù)區(qū)的西北角。由附屬設(shè)施、辦公樓以及商業(yè)裙房組成，地下三層，地上六層?；右话阃谏?5.56m，基坑面積9146㎡。
1.2 工程主體形式結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，地下室為勁性柱，地上為全鋼結(jié)構(gòu)，其中箱型鋼柱最大截面為口1000mm×1000mm×50mm，每米重1.49t，鋼管柱最大截面為φ1050×50mm，每米重1.36噸；鋼梁最大截面為800~500mm×350mm×15mm×24mm。鋼柱采用二層一節(jié)柱進行吊裝，局部采用一層一節(jié)吊裝。鋼柱二層一節(jié)的最大重量為17.91t，鋼柱一層一吊的最大重量為8.7t。
1.3 為完成遠距離、大噸位鋼構(gòu)件的吊裝任務(wù)，同時考慮到場地限制，在基坑內(nèi)設(shè)置了2臺jl7050型大力矩塔吊，其中1臺采用先置式基礎(chǔ)。樁基用5根φ900的鉆孔灌注樁，樁長23m；剛格構(gòu)柱截面尺寸為550×550mm，由4根l180×18的肢件與500×380×18的綴板焊接而成。塔吊承臺外形尺寸5.0×5.0×1.8m，暗梁尺寸1.1×1.8m。
1.4 自2012年2月20日吊裝第一根鋼柱，至2012年9月底完成全部吊裝任務(wù)。歷時7個多月完成了約8000t的鋼結(jié)構(gòu)吊裝任務(wù)。整個過程塔吊基礎(chǔ)場未出現(xiàn)任務(wù)安全隱，吊裝非常順利。
2、鎮(zhèn)江高鐵站北廣場一號地塊項目
2.1工程位于江蘇省鎮(zhèn)江市南徐新城，棗林路東側(cè)，站北廣場西側(cè)，五洲山路南側(cè)，站北路北側(cè)。地下二層，地上為三個單體：38層的超高層1#商辦樓（總建筑高度164.20米）、14層的高層2#商辦樓（總建筑高度54.75米）及2層的3#商業(yè)樓（總建筑高度11.15米）。本工程基坑面積約16480m2，平面尺寸為134m×123m ，基坑挖深：商業(yè)裙房9.7m 、公寓酒店10.30m 、辦公樓11.6m。
2.2 1#主塔樓為框架核心筒結(jié)構(gòu)，平面尺寸：50×50m。框筒結(jié)構(gòu)，四周共18個勁性柱，至15層轉(zhuǎn)為鋼砼柱。型鋼柱有“十”和“h” 型兩種型號，最大截面尺寸900*900，板厚55mm，型鋼大多采用二層一吊，局部一層一吊，二層一吊最大重量為7.8t。考慮到場地限制、挖土階段材料的運輸、塔樓超高及大噸位鋼構(gòu)件的吊裝，在基坑內(nèi)主塔樓旁布置一臺大力矩塔吊，塔吊型號為tc7030，臂長l=33m時，吊重為7.8t，臂長l=48m時，吊重為4.9t。在挖土之前安裝完畢，在基坑內(nèi)采用5樁的大力矩先置式塔吊基礎(chǔ)，待施工到一定樓層后，及時將附著桿件將塔吊與結(jié)構(gòu)主體連接。
2.3 自2013年10月底安裝大力矩塔吊開始吊裝地下室鋼柱，預(yù)計到2014年10月完成地上15層的型鋼柱吊裝，現(xiàn)已施工至10層。鋼結(jié)構(gòu)總重量約870t。它在保證塔吊自身安全的同時，提高了吊裝效率，加快了工程進度。