特殊工況下塔吊基礎的選型與施工

龔鋒鋒

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

隨著城市化建設的全面提速和老城區的改造升級，工程項目建設的形式日益多樣。城市地下室整體開發與各開發公司的先后進場，或老城區改造利用原有建筑地下室，會面臨上部結構施工時地下室頂板已成形，從而對后期進場施工，特別是給塔吊等大型施工設施布置帶來了諸多困難與挑戰。在上述特殊施工工況下，常采用的方式有：結構開洞，塔吊基礎布設在地下室結構底板；選擇合適場地搭設塔吊基礎專用結構；利用地下室結構，塔吊基礎布設在地下室頂板等[1-6]。本文結合上海市徐匯區黃浦江南延伸段某商辦樓項目工程建設情況，重點研究利用地下室頂板梁柱結構設置鋼筋混凝土塔吊基礎的適用情況、施工方法與具體措施。

1 工程概況

背景工程為上海市徐匯區黃浦江南延伸段某商辦樓項目地上部分（圖1），用地范圍南至龍文路，北至規劃七路南側，東至云謠路西側，西至規劃十一路東側，總用地面積12 540.5 m2，總建筑面積61 921 m2，核心筒對應地下建筑面積3 687 m2。

圖1 工程平面示意

工程地上共6棟建筑，分別為1棟21層辦公塔樓（高120 m）、2棟1層商業樓、3棟2層商業樓。工程地下建筑共3層，為塔樓核心筒及設備機房。地下1層層高7 m，為車庫、設備用房及商業；地下2層層高4.2 m，為車庫及設備用房；地下3層層高3.8 m，為車庫及設備用房。進場施工前，周邊道路規劃七路和規劃十一路暫未完工，地下室頂板已施工完成，僅預留首層插筋、鋼結構勁性柱及圓管柱等。

如何在不破壞原有地下室結構的情況下，在復雜環境下利用現有條件以相對方便、經濟可行的方式設置塔吊。從而滿足地庫頂板上方高120 m建筑順利施工，塔吊基礎的選型及施工成為關鍵難題之一。在考慮利用地下室頂板梁柱結構設置鋼筋混凝土塔吊基礎時，需重點分析塔吊基礎的具體形式、布設位置、傳力方式、承載能力等要求。

2 特殊工況下塔吊布置的影響因素分析

2.1 減少對地下室結構影響

本項目進場時地下結構已完成，上部結構施工階段若因設置塔吊基礎，破壞原地下室主體結構，勢必造成地下室成品破壞。若把塔吊基礎設在地下室，將產生以下不良后果：影響施工過程對地下室的使用；上部結構施工時，塔吊基礎位置易發生雨水回灌，將對地下室已施工完成區域造成破壞；將增加塔吊標準節和附墻的使用；在拆除塔吊基礎梁時增加場內機械運輸成本；后續還需對塔吊位置結構板進行補缺，成本較高。故塔吊基礎宜考慮設置在地下室頂板上方。

2.2 避讓后續拉索幕墻施工

本工程主塔樓為21層辦公塔樓，其中主樓西立面1—3層、南立面10—13層部分、東立面18—21層中庭為高18 m的拉索幕墻挑空層，拉索幕墻區域的外框圓管柱（灌芯）通過鋼箱梁橫向連接。塔吊布置需考慮塔吊附墻連接，附墻應盡可能避讓拉索幕墻區域的圓管柱，避免因附墻拉力造成圓管柱垂直度偏差。

2.3 確?？傮w施工場布合理

上部結構進場施工前，場地周邊道路僅南側龍文路（下方為管廊，不宜通行重型車）和東側云謠路可通車，北側規劃七路及西側規劃十一路暫未完成，不具備通車條件，重型材料運輸只能考慮從東側云謠路進出。塔吊的布置位置需考慮周邊道路交通組織。且本工程主塔樓為核心筒＋外框圓管柱（灌芯）結構，鋼梁、柱等鋼結構近6 000 t，塔吊布置需綜合考慮鋼構件材料卸貨問題，鋼結構臨時堆場需在塔吊覆蓋半徑范圍內。

通過分析上述塔吊基礎布置影響因素，本項目塔吊基礎選型分析如下：

1）若選用裝配式鋼梁通過剪力墻種植筋、抱箍、螺栓等連接，對剪力墻的要求較高，種植筋密而深，對原結構破壞多，鋼梁需通過廠家結合現場情況加工。前期道路不通，沒有起吊機械的情況下，對勞動力要求高。另外，鋼梁抗傾覆能力差，塔吊使用過程中鋼梁易因剪切破壞而發生傾倒。為便于施工，且確保塔吊更加安全、穩定運轉，故本工程不考慮設置單獨搭設的裝配式塔吊基礎承臺。

2）常規在地下室施工時，結合地下室及上部結構情況，在深基坑施工階段，基坑內高承臺塔吊基礎多使用格構柱加鋼筋混凝土基礎承臺形式，少量采用普通鋼結構基礎承臺。而本工程在綜合考慮不破壞原有地下室結構及成品，主塔樓東、西、南三面拉索幕墻區域圓管柱不宜塔吊附墻，周邊2條道路暫未通車，僅1條道路可供上部大量鋼構件通行、吊裝等諸多復雜環境后，不考慮塔吊基礎設置在地下室底板。

綜上所述，結合本工程實際情況，利用地下室頂板梁柱結構設置鋼筋混凝土塔吊基礎是較為合理的選擇。

3 塔吊基礎的設計與實施

3.1 布設位置的選定

根據現場實際情況，計劃在地下室頂板上方布置2臺塔吊，一臺供A主樓核心筒施工使用，另一臺供裙房、主樓外框圓管柱、鋼梁、樓承板等施工使用?？紤]到場地西側和北側道路暫未通行，南側裙房較多，主樓西側空地無法布設塔吊，且A塔樓北側外框圓管柱緊靠用地紅線等情況，結合東側18—21層和西側1—3層有2處高18 m的拉索幕墻挑空層，南側10—13層僅東南角區域有中庭，故考慮一臺塔吊位于主樓南側，另一臺位于主樓北側，2臺塔吊需滿足群塔施工要求。

結合上部結構鋼梁、鋼柱等材料的質量，擬選用1臺STT133型塔吊（北），設于主樓北側外框和核心筒之間，臂長取30 m。取2倍率起升速度，自由高度49.266 m，最終安裝高度135.126 m，端部最大起重量為3 t，附墻連接在核心筒混凝土結構上，能滿足主樓核心筒結構施工使用需求。

（3）問題處理：集裝箱上的鉛封被毀、控制中心發現無效鉛封拒絕開封、電子鉛封內嵌芯片失靈等情況都屬于本系統的問題，需要提出處理問題辦法[2]。

選用1臺QTP250（ZTT7023-12T）型塔吊（南），設于主樓外南側F裙房區域內，臂長取60 m。取2倍率起升速度，初裝最大高度51 m，最終安裝高度148.74 m，端部最大起重量為3.2 t，附墻連接在外框圓管柱上，主要滿足本工程上部結構鋼結構吊裝使用需求，且大臂始終位于北側塔吊上方。

3.2 基礎結構的設計

以STT133型塔吊基礎為例，考慮基礎設置于地下室頂板上方，位于A主樓北側圓管柱與核心筒之間，塔身需避開上部結構鋼梁、柱、樓梯等結構。結合地下室頂板上方可利用的結構柱及剪力墻，利用植筋上做的4根結構柱，在首層板上形成塔吊基礎反梁。通過仔細查閱地下室頂板結構圖紙，并經原結構設計復算整棟樓梁、柱結構受力情況，考慮將STT133型塔吊基礎北側2個柱子（500 mm×500 mm），在地下室2根圓管柱之間的剪力墻部位豎向植筋，避開圓管柱（灌芯）；塔吊基礎南側2根柱子（800 mm×800 mm），利用地下室結構柱部位豎向植筋（原結構柱僅至±0 m）。后利用植筋上做的4根結構柱，在首層板上形成塔吊基礎反梁（根據4根柱的位置關系，整個基礎梁呈梯形，見圖2）。

圖2 STT133塔吊基礎利用結構柱及剪力墻結構示意

為避免對地下室頂板的結構板面質量產生影響，特采用梁-柱傳力的基礎形式，把基礎反梁騰空50～100 cm?？呻S時觀察基礎反梁結構質量，有無結構裂縫、梁柱變形、沉降情況等，也為后續采取結構加固等補救措施提供操作空間。經原結構設計復核受剪承載力及抗傾覆、穩定性，原主體結構可承受該作用力，植筋深度為23倍縱筋直徑，即57.5 cm。

STT133型塔吊基礎南北柱間距有9.6 m，結構梁均由設計用軟件計算，并經原結構設計復核，塔吊基礎反梁由7根基礎梁組成，基礎梁底標高距首層板底500 mm，塔吊基礎范圍首層板標高為－0.10 m，梁高為1 500 mm，塔吊基礎面標高為＋1.90 m。7根基礎梁根據計算，采用截面積為500 mm×1 500 mm、800 mm×1 500 mm及900 mm×1 500 mm的大梁，混凝土等級采用C45，塔吊基礎節地腳螺栓直接預埋于梁內，塔吊底架選用過渡節，底節高為7.74 m，截面為1.67 m×1.67 m。

此4根柱相關范圍地下室頂板以上主體結構緩建，待塔吊拆除后再行施工，地下室頂板以上控制樓面活荷載不大于2 kPa。

同理，ZTT7023-12T型塔吊基礎位于A主樓南側F裙樓區域內，塔吊基礎采用現有的4根結構柱，在首層板上增設7根塔吊基礎梁，基礎梁底標高距首層板底1 100 mm，塔吊基礎范圍首層板標高為－0.10 m，梁高為1 500 mm。根據計算，7根基礎梁采用截面積為600 mm×1 500 mm、700 mm×1 500 mm及900 mm×1 500 mm的大梁，塔吊基礎節地腳螺栓直接預埋在梁內，底架選用固定式底節，底節高為7.76 m，截面為2 m×2 m。

綜上，本工程通過原結構設計單位復算受剪承載力及抗傾覆、穩定性，確認基礎梁的大小及種植筋長短。塔吊基礎通過地腳螺栓把力傳至基礎梁上，結構反梁傳遞至豎向結構柱及剪力墻上。塔吊基礎的受力通過轉換，有效改變其力學傳播路徑，直接將塔吊基礎的反力作用在原結構柱上，從而以梁-柱傳力的基礎形式實現了塔吊基礎布設在地下室結構頂板。

3.3 塔吊基礎實施與要點

本工程進場前地下室已經完工，在上部結構實施過程中，為了盡可能減少對原有地下室結構的破壞及對地下成品的保護，通過分析復雜環境，在既有地下室頂板上方利用周邊結構柱及剪力墻設置鋼筋混凝土基礎承臺，塔吊通過地腳螺栓與超大基礎反梁連接在一起，把力傳至基礎梁上，基礎結構反梁傳遞至豎向結構柱及剪力墻上。塔吊基礎的受力通過轉換，有效改變其力學傳播途徑，直接將塔吊基礎的反力作用在原結構柱上，從而以梁-柱傳力的基礎形式實現了板頂設塔。該塔吊基礎專項施工方案經專家論證后按評審方案要求組織施工。塔吊基礎施工完成經養護后投入使用，塔吊使用過程中，塔吊基礎梁及承臺做好每月沉降觀測。

經實踐，地庫頂板上方利用周邊結構柱及剪力墻設置鋼筋混凝土基礎承臺安全、穩定、可靠。STT133型塔吊基礎位置在主塔樓核心筒與外框之間，塔吊基礎范圍內壓型鋼板待塔吊使用完成并拆除后，再鋪設壓型鋼板，采用比原混凝土等級高一級的微膨脹混凝土進行結構補缺。該塔吊基礎結構均為臨時結構，將采用繩鋸切割吊運的方式進行拆除。

而ZTT7023-12T型塔吊基礎位于F棟裙房（僅1層）內，該裙房結構待塔吊拆除后施工。該塔吊除基礎4根結構柱為永久結構外，其他梁、板均為臨時結構，將采用繩鋸切割吊運的方式進行拆除。

3.3.2 塔吊基礎施工要點

1）植筋施工要點。植筋采用直徑25 mm的鋼筋注膠植筋，7 d后結構膠完全固化，進行拉拔試驗（無損傷檢驗），試驗值達到設計要求（每根鋼筋強度設計值的80%）后卸荷。注膠48 h后方可進行下道工序施工，48 h內不得對鋼筋有任何擾動。植筋錨固的關鍵是清孔，結構膠必須有檢驗報告。

2）基礎承臺排架施工。2個塔吊基礎梁均屬超限梁，按照梁底立桿根數按每根立桿支撐梁混凝土體積0.25 m3以內布置，故基礎梁現澆混凝土施工：鋼管φ48 mm×3.0 mm，立桿間距700 mm×700 mm，步距900 mm，900 mm×1 500 mm的超限梁跨度方向立桿間距350 mm，梁底增加3根支撐，梁、板底支撐用雙扣件。

3）塔吊基礎沉降觀測?；A塔吊混凝土拆模后應在四角設置沉降觀測點，并完成初始高程測設，在上部結構安裝前再測1次，以后在上部結構安裝后每半月測設1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，并等待相關部門分析處理后，方可決定可斷續使用或不能使用。

4）塔吊基礎周邊臨邊圍護措施。塔吊安裝完畢后，基礎承臺四周搭設高1 200 mm的圍護欄桿，并布置警示牌，夜間加設紅燈標志。搭設完畢并經施工員、安全員檢查通過后方可正式啟用（圖3）。

圖3 塔吊基礎周邊臨邊圍護示意

4 結語

本工程在實施過程中，針對地下室頂板已完成的情況，系統分析地下結構及周邊復雜環境等諸多因素，因地制宜，通過利用地庫頂板上方既有柱、剪力墻等對塔吊基礎的受力進行轉換，有效改變其力學傳播途徑，直接將塔吊基礎的反力作用在原結構柱上，從而實現通過結構梁-柱傳力的方式在首層板上布置鋼筋混凝土塔吊異形基礎的目標。

與傳統的組合式塔吊基礎（鉆孔灌注樁＋鋼格構柱＋鋼筋混凝土承臺）及普通鋼結構基礎承臺相比，本項目的塔吊基礎對原有梁柱的破壞更小，抗塔吊傾覆力更強。與其他塔吊基礎布置方案相比，該方案更具有可操作性與經濟性。不僅盡可能減小了對地下室結構的影響，同時節省了約50 t鋼材及56 m3混凝土，減少了機械設備及勞動力的投入，從而達到了綠色施工的目的，取得了良好的社會效益及經濟效益，為后續同類工程施工提供了一定的借鑒經驗。