劉建東 劉中鋒 楊志木

中交路橋建設(shè)有限公司

1 引言

塔吊又名塔式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)相對簡單，起重作業(yè)時工作空間大，能夠給司機(jī)提供開闊的視野，同時操作方式相對便捷，是目前建筑工程不可或缺的起重設(shè)備之一。基礎(chǔ)決定上層建筑，要確保塔吊使用期間的良好性能，必須保證塔吊基礎(chǔ)的牢固，從而滿足其受力需求。然而塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)往往是容易被施工單位忽視的，從而帶來安全隱患，最終導(dǎo)致工程事故。因而，對塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)的研究，對施工安全保證有著十分重大的意義。

2 塔吊基礎(chǔ)的分類

常用的塔吊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有樁基礎(chǔ)、承臺基礎(chǔ)、十字交叉梁基礎(chǔ)及組合式基礎(chǔ)，承臺基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土組成的基礎(chǔ)，十字交叉梁基礎(chǔ)則是由兩道長度和截面相同交叉組成的混凝土基礎(chǔ)，現(xiàn)部分塔吊廠家已配置十字交叉鋼梁基礎(chǔ)，施工時只需對四個角點(diǎn)進(jìn)行錨固即可。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承臺基礎(chǔ)及十字交叉梁基礎(chǔ)較適合在土體相對比較穩(wěn)定，同時地基承載力又比較好的位置進(jìn)行使用。

樁基礎(chǔ)可作為單獨(dú)基礎(chǔ)，也可與上述承臺基礎(chǔ)或十字交叉梁基礎(chǔ)組合，適用于軟弱土層，依靠不同土層的樁側(cè)摩阻力、樁端阻力及土壓力的組合來抵抗塔吊作用在基礎(chǔ)的力，從而使結(jié)構(gòu)整體達(dá)到受力平衡。樁基礎(chǔ)包括預(yù)制混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、鉆孔灌注樁及鋼管樁等，在進(jìn)行樁基類型選擇時，需要分析不同項目的地質(zhì)、周邊環(huán)境情況、施工難易程度以及施工成本等不同因素，保證即能夠追求良好性能同時，又可以為項目節(jié)約成本。組合式基礎(chǔ)則是樁基、承臺及鋼結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，其多變性可適應(yīng)不同項目的不同需求。

3 塔吊基礎(chǔ)的選擇及計算

菲律賓埃斯特?zé)崂?潘塔里恩大橋項目主橋上部為懸澆箱梁，采用掛籃懸澆施工，塔吊的使用便于掛籃的拼裝拆卸以及鋼筋模板的吊運(yùn)。塔吊選址在河岸邊，表層土體不穩(wěn)固，不適用天然基礎(chǔ)，而群樁承臺基礎(chǔ)造價相對較高，同時相比于鉆孔灌注樁及預(yù)應(yīng)力管樁，鋼管樁的成本相對較低，且施工過程簡單，可直接通過焊接進(jìn)行連接。項目采用QTZ80塔式起重機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，使用十字交叉鋼梁+鋼管樁作為基礎(chǔ)，施工簡便，同時也能夠較良好地滿足施工需求。基礎(chǔ)采用四根外徑630mm，壁厚為8mm 鋼管樁作為樁基礎(chǔ)，在靠近樁頂位置的相鄰鋼管樁之間焊接雙拼[20a槽鋼作為平聯(lián)，加強(qiáng)基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性。同時，每根鋼管樁樁頂設(shè)置一個加強(qiáng)墊塊，墊塊由若干2cm鋼板焊接而成，頂部鋼板開孔，通過M30 高強(qiáng)螺栓與十字交叉鋼梁進(jìn)行連接。十字交叉鋼梁與塔吊基礎(chǔ)節(jié)通過銷軸連接，保證塔吊底部穩(wěn)固性。

塔吊基礎(chǔ)荷載可從廠家提供的《塔吊使用說明書》中獲得，其中包括作用在基礎(chǔ)的水平力、垂直力、彎矩及扭矩，此荷載為上部作用于基礎(chǔ)的作用力，計算時還需加入基礎(chǔ)自身的重力及考慮其他周邊環(huán)境對基礎(chǔ)的影響?；A(chǔ)的計算可以直接通過Midas進(jìn)行建模，并施加上述荷載，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性多方面復(fù)核，加以驗證設(shè)計的合理性，也便于及時進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時，鋼管樁的軸向抗壓承載力計算可以參考JTS 167—2018《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[1]，而鋼管樁的穩(wěn)定性可以參考GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[2]。

4 施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

4.1 導(dǎo)向架安裝

在進(jìn)行塔吊基礎(chǔ)施工前，由測量放樣出基礎(chǔ)的邊線，先將基礎(chǔ)范圍內(nèi)原地面的雜物清理干凈，表層土體如有較大碎石也需清理，以免造成較大的樁位偏差。就原場地組裝導(dǎo)向架，導(dǎo)向架由I20a工字鋼焊接而成，為上下兩層框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)邊尺寸略大于鋼管樁的外徑，上下框應(yīng)確保垂直，保證鋼管樁插打的垂直度。導(dǎo)向架放置前，測量先放樣出將鋼管樁中心的點(diǎn)位，導(dǎo)向架中心對齊鋼管樁中心點(diǎn)位安裝，并將其臨時固定在周邊結(jié)構(gòu)上，防止插打過程中發(fā)生偏移。安裝完成后，檢查導(dǎo)向架與樁中心的偏位及導(dǎo)向架的垂直度，并根據(jù)誤差及時進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行鋼管樁的插打過程中，如若振樁錘振幅較大，會對導(dǎo)向架產(chǎn)生較大影響，因而導(dǎo)向架的固定必須確保牢固，同時在施工過程中也需要實(shí)時進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)松動及時停止插打并矯正，避免因?qū)蚣茉驅(qū)е螺^大的樁位偏差。

4.2 鋼管樁插打及平聯(lián)焊接

采用4 根外徑630mm 壁厚8mm 的鋼管樁作為塔吊基礎(chǔ)，考慮現(xiàn)場地質(zhì)情況、場地使用情況以及費(fèi)用等多個因素，使用DZJ-90型振樁錘+徐工55t履帶吊組成打樁機(jī)進(jìn)行鋼管樁的插打。鋼管樁插打前，必須對其進(jìn)行檢驗，確保其外觀尺寸及各方面指標(biāo)滿足施工要求。鋼管樁插打時，首先用振樁錘夾住鋼管樁上端，不得在夾持器與樁頭部之間留有空隙，同時在單根鋼管頂對撐割開兩個小孔，通過卸扣和鋼絲繩將鋼管樁和振樁錘連接，形成安全保障措施，防止因振樁錘未夾緊鋼管樁而導(dǎo)致高空墜落，造成施工事故。檢查振樁錘與鋼管樁的連接無誤后，將鋼管樁吊裝至設(shè)計位置，調(diào)整樁的平面位置及樁身的垂直度，偏差滿足要求后即可開始鋼管樁的插打。鋼管樁插打過程中，由專人進(jìn)行指揮，確保各個工作面完好的配合。同時，插打樁的過程中必須及時進(jìn)行垂直度及偏位的跟蹤，偏差過大及時進(jìn)行調(diào)整，過程中一點(diǎn)一滴控制，避免返工。

由于單根鋼管樁的長度無法滿足設(shè)計的入土深度及承載力的要求，因而，單根鋼管樁下沉完成后須進(jìn)行接樁處理。接樁時，在底節(jié)鋼管樁上端口臨時焊接兩塊鋼板作為限位板，將上節(jié)鋼管樁吊裝并與底節(jié)鋼管樁對接，調(diào)整兩鋼管口完美對其之后，在兩鋼管之間接縫處進(jìn)行滿焊連接，焊接質(zhì)量嚴(yán)格按照規(guī)范要求。接口焊接完成后，在接縫四周空間對稱布置8 塊長寬厚為20×20×1cm的鋼板，同樣通過滿焊連接，確保連接質(zhì)量滿足使用性能需求。

當(dāng)鋼管樁的入土深度接近設(shè)計深度，而樁貫入量＜5cm/min時，繼續(xù)持荷5min并進(jìn)行觀察，此時仍然沒有明顯下沉即可認(rèn)為此根樁滿足要求。最終沉樁偏差控制如下：樁平面位置偏差控制在5cm 以內(nèi)，樁身垂直度≤1%。由于土層可能與設(shè)計出現(xiàn)偏差，因而在施工時施工過程可能出現(xiàn)鋼管樁無法達(dá)到設(shè)計深度或者達(dá)到設(shè)計深度后仍然可以輕松插打的狀況。當(dāng)出現(xiàn)第一種情況時，如無法證明鋼管樁的承載力滿足設(shè)計要求，則可以考慮在樁兩側(cè)各對撐增設(shè)一根鋼管樁，距離與原樁位保持在1m 以上，以保障土體的側(cè)摩阻力，使得結(jié)構(gòu)整體受力滿足施工過程要求。當(dāng)出現(xiàn)第二種情況時，樁承載力此時無法滿足要求，因而必須接長繼續(xù)插打，直至滿足樁貫入量要求。

四根鋼管樁插打完畢后，為保證樁間的緊密連接，確保結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，需采用雙拼[20a槽鋼作為平聯(lián)，焊接在兩根相鄰鋼管樁之間，連接處的焊接應(yīng)當(dāng)保證滿焊。平聯(lián)的中心必須對應(yīng)兩鋼管樁的中心，同時，由于下料尺寸不當(dāng)?shù)仍蚩赡軙?dǎo)致平聯(lián)與鋼管樁無法完美的貼合，故必須在無法貼合的面增設(shè)連接板并焊接，確保平聯(lián)能夠以良好的發(fā)揮其作用。

4.3 加強(qiáng)墊塊安裝

加強(qiáng)墊塊是設(shè)置在鋼管樁與十字交叉鋼梁之間的連接件，也是塔吊基礎(chǔ)的關(guān)鍵組成部位，不容出錯。由于加強(qiáng)墊塊對塔吊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有十分重大的意義，故其組成件均采用20mm厚鋼板。加強(qiáng)墊塊與上部十字交叉鋼梁通過高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，故其水平板布置兩層，層間預(yù)留高強(qiáng)螺栓施工空間，層間距控制在30cm左右。墊塊下層鋼板焊接在鋼管樁樁頂，除了接縫處需要滿焊外，四周還需對稱布置12塊加勁板對其進(jìn)行加固。墊塊上層鋼板根據(jù)上部十字交叉鋼梁的螺栓孔位提前預(yù)留孔洞，兩層水平板之間通過若干豎向連接板和加勁板進(jìn)行連接，保證墊塊的穩(wěn)定性，豎向連接板及加勁板的位置最好距螺栓孔5cm左右，保障施工作業(yè)空間。整個加強(qiáng)墊塊的各構(gòu)件之間均通過滿焊進(jìn)行連接，嚴(yán)格把控焊接質(zhì)量，確保施工安全。

4.4 十字交叉鋼梁安裝

十字交叉鋼梁可在廠家定做，條件滿足也可工地自行加工制作，此構(gòu)件建議從廠家直接購買，可以保證結(jié)構(gòu)的精度要求以及使用的安全性。其結(jié)構(gòu)形式為十字鋼結(jié)構(gòu)，主梁可采用鋼板焊接或者直接采用大規(guī)格型鋼進(jìn)行制作，四個十字邊之間通過型鋼平聯(lián)形成一個整體，使結(jié)構(gòu)整體性更加良好。十字交叉鋼梁安裝前，將其吊裝至安裝位置，人工調(diào)節(jié)其位置使其螺栓孔與下方加強(qiáng)墊塊預(yù)留孔對齊，連接高強(qiáng)螺栓，此時結(jié)構(gòu)即成為一個整體。十字交叉鋼梁安裝完成即所有塔吊基礎(chǔ)施工完成，后續(xù)在基礎(chǔ)上完成塔吊各組成構(gòu)件的拼裝。

4.5 施工注意事項

4.5.1 垂直度及偏位的控制

要讓鋼管樁的垂直度及偏位達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，必須在施工全過程中進(jìn)行監(jiān)測，而且每個控制過程精益求精，避免最終偏差累積過大。首先，在導(dǎo)向架安裝時，必須精確放樣出鋼管樁的坐標(biāo)，導(dǎo)向架的中心嚴(yán)格與樁位中心對齊。其次，鋼管樁插打前需嚴(yán)格與放樣點(diǎn)位對中，控制好垂直度后再進(jìn)行施打。插打過程中，由專人對其垂直度進(jìn)行監(jiān)測，可通過調(diào)整眼睛觀察角度，將鋼管樁與周邊垂直建筑物進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)角度后及時停止并進(jìn)行糾偏，采用水平尺確保垂直后方可繼續(xù)進(jìn)行施工，直至鋼管樁插打完成。

4.5.2 振樁錘使用注意事項

振樁錘與起重機(jī)之間連接必須有防脫落的保護(hù)裝置，鋼管樁與振樁錘之間也應(yīng)而外增加連接鋼絲繩作為安全繩使用。在使用過程中必須保持振樁錘垂直，以保證鋼管樁垂直度，這個過程需要吊車司機(jī)適當(dāng)控制提吊的力度，力度過大會影響樁下沉，力度小則會導(dǎo)致振樁錘傾斜，對吊車司機(jī)水平要求較高。同時，施工過程中由專人管理振樁錘的線纜，避免纏繞并損壞。鋼管樁下沉遇到硬物時，先分析原因，切忌可蠻干硬干，造成鋼管樁損傷。

4.5.3 加強(qiáng)墊塊安裝注意事項

加強(qiáng)墊塊作為重要的連接件，必須保證每個焊接及拴接點(diǎn)均連接完成。安裝時，先將墊塊放置于鋼管樁頂且調(diào)整好角度和位置，暫時不做任何連接，待十字交叉鋼梁吊裝在其上方并通過銷軸連接好之后，再將其焊接在鋼管樁之上，并施焊加勁板補(bǔ)強(qiáng)。按此順序進(jìn)行施工可避免因為墊塊位置不精確而致使鋼梁銷軸無法連接的情況產(chǎn)生，加快施工進(jìn)度。

4.5.4 其他注意事項

由于該基礎(chǔ)均是由鋼結(jié)構(gòu)組成，作為塔吊根基，其完好連接性將影響的整個塔吊的使用。在整個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，除了加強(qiáng)墊塊與十字交叉鋼梁之間的連接采用銷接外，其他結(jié)構(gòu)均采用焊接，為保證焊接質(zhì)量，所以構(gòu)件的尺寸均應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行下料，避免因尺寸不吻合而造成部分連接空隙過大。焊接時，所有焊縫均應(yīng)飽滿平順，滿足施工規(guī)范要求。

5 結(jié)束語

塔吊基礎(chǔ)是塔吊不可缺少的組成結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工質(zhì)量的好壞將直接影響到后期塔吊施工作業(yè)的安全性，在建筑施工中有著重要的意義。塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于塔吊基礎(chǔ)的選型、施工工藝和設(shè)備的選擇以及施工過程質(zhì)量的控制。通過對上述關(guān)鍵點(diǎn)的合理把控，能夠節(jié)省項目成本并加快施工進(jìn)度，為項目帶來很大的收益。本文通過對菲律賓埃斯特?zé)崂?潘塔里恩大橋項目塔吊基礎(chǔ)施工技術(shù)的研究，可以供類似工程項目塔吊施工借鑒，并提供一個清晰的施工思路，確保塔吊基礎(chǔ)施工的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及可操作性。