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地下室桩承台外置塔吊
三角形桩基础施工工法

陈钧颐 蒋跃平 周吉森 成卫东 季鸿
1.前言
随着我国经济建设的不断发展，各大中城市高层建筑不断增多，塔式起重机的应用越来越广泛，塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。目前塔吊基础设计时，对平面尺寸，特别是横向尺寸较小的地下室，常选择将塔吊布置在地下室外侧。当遇到软弱土层时,往往采用在地下室基础外另打4根桩基进行承载，以满足塔吊对基础的承载力的要求，这不仅施工复杂、占用工期长且造价高；我们选取了新的塔吊桩承台基础，即利用地下室边沿工程桩和结构筏板或承台外置塔吊三角形桩基承台施工技术，通过计算可使塔吊基础的成本大大降低，该技术以取得国家实用新型专利，专利证书号为2978385。

2.工法特点
在软弱土层地基的工程中，充分利用地下室边沿工程结构桩和少部分结构筏板，留置筏板施工缝，外置桩基形成三角形塔基承台。这样每个塔吊可以利用两根工程桩，间距宜在4～6米之间，只需在结构外围补打一根桩，组成一个三桩承台塔吊基础，利用建筑物承台与塔吊基础连成一体，通过计算可以满足塔吊对基础的承载力要求，
使塔吊提前安装使用。如图1所示：

图1塔吊基础位置及地下室底板留设施工缝图

3.适用范围
适用于场地较小，地下室塔吊外置、地质条件不良的软弱土层，其地基承载力小于塔基最低要求的塔吊桩基础工程。

4. 工艺原理
在地下室结构筏板施工前，先确定塔吊位置，每个塔吊可以利用两根工程边桩，间距宜在4～6米之间，再在结构外围补打一根桩，组成一个三桩承台塔吊基础，利用建筑物承台与塔吊基础连成一体，使塔吊更加安全可靠，通过计算可以满足塔吊对基础承载力的要求，塔吊基础的成本大大降低，通过留置筏板施工缝，三桩塔吊承台基础混凝土提前灌注，使塔吊提前安装使用。
5.工艺流程及操作要点
仔细研究图纸→结合地下室边沿基布置图选择塔吊合理的安装位置→根据塔吊荷载设计塔吊（工程桩和附加桩）基及承台→根据塔吊荷载设计复核→确定筏板施工缝的留置及处理方法→打桩→桩检测→塔吊基础施工→塔吊安装→正常使用及沉降观测
5.1塔吊安装位置选择要点：
5.1.1充分考虑塔吊安装及拆除是否简单、方便，过于复杂的安拆方法一方面会造成安全隐患的增大，另一方面也不经济可行，所以选取最为方便简单的拆除方法是首要确保的。
5.1.2塔吊使用效率要最大化，尽量做到作业面没有死角。
5.1.3塔吊采用桩基时，尽可能多地支撑在结构工程桩上，使塔吊基础除结构桩外增加的桩基尽可能最少，选取时应结合原工程桩的间距，不宜过大，也不宜过小，以4～5米间距为宜。
5.2塔吊桩基础设计要点：
塔吊桩基选取成等边三角形形状，这样便与计算每个桩上实际的受力情况，找出最不利状态，计算简单易懂易执行。其位置平面图如图2、3所示：

图2塔吊基础位置平面图

图3结构简化图
塔吊桩基计算时应选取塔吊处于的两个最不利方向进行计算，即沿Y轴方向和平行于X轴方向进行计算，选取两者受力大的作为桩基设计（工程桩可满足要求）及承台配筋依据（主体结构施工时，室内地面、墙体等装饰未施工，楼面活荷载也未加上，故工程桩承载力有一定的富余系数可满足塔吊基础荷载）。如图4、5所示

图4 Y轴方向受力简图

图5 平行于X轴方向受力简图
5.3钻孔灌注桩操作要点：
5.3.1孔内的沉渣与沉淤 
沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。用正循环成孔，反循环清孔的工艺。重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。 
5.3.2混凝土的灌注 
成孔后孔内混凝土的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下灌注混凝土要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，砼桩身越均匀。使用大体积砼冲击灌注法，每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去。当砼灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的砼质量不至降低。如图6所示

图6 大体积砼冲击灌注法图
5.4塔吊桩基础操作要点
考虑到塔吊基础与结构筏板或承台有部分重合，塔吊基础钢筋应根据结构图与塔吊基础设计图选取大者；塔吊基础螺栓采用定位框固定，确保预埋螺栓位置准确无误。如图7、8、9、10所示

图7 基础螺栓定位图
塔吊基础与地下室承台结构相连部位埋设300×4（厚）止水钢板，确保施工缝处不渗水。

图8基础与结构相连部位预埋止水钢板

图9基础完成图一

图10基础完成图二
5.5塔吊安装前的调平：
塔吊安装前应对预埋的螺检底面进行抄平，找出塔吊基础节四角的最高点，以最高点为基点，对较低点采用薄钢垫至基点标高。如图11、12所示

图11塔吊安装前的调平

图11塔吊安装后图片

6. 材料与设备
6.1主要材料：
6.1.1预拌混凝土标号、承台高度、钢筋：按结构筏板和塔吊图纸要求以高的大的使用。
6.1.2预留钢板止水带：按3mm钢板使用
6.1.3灌注桩混凝土及钢筋以设计计算结果使用
6.1.4塔吊埋件按塔吊图纸使用
6.2主要设备
6.2.1钻孔灌注桩机组一套
6.2.2塔吊基础埋件按原电梯厂家生产图纸配制安装。
6.2.3混凝土浇筑、钢筋加工、混凝土戳桩切割、焊接机械，其它所需机械运输工具，测量放线仪器等。

7. 质量控制
7.1 工程质量控制 参照执行现行国家、地方（行业）标准、规范如下：
《施工塔吊安装说明书》
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011
《建筑工程桩基技术规范》JGJ98-2008
《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）
《大型塔式起重机混凝土基础工程技术规程 》JGJ/T301-2013
《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JGJ6-2011
《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2009
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011版）
《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
《建筑工程质量验收统一标准》（GB50300-2013）
7.2质量保证措施
7.2.1设专人负责对进场材料验收检查，专人负责材料复试，验收合格方可使用。
7.2.2 加强过程控制，施工过程设专人验收检查，确保每一步工程质量符合设计和规范要求。
7.2.3在工程施工中，做到防患于未然。提高工人自我控制的意识和能力，施工中严格按照有关标准、规程、规范进行作业，提高工序质量。
7.2.4加强施工的过程监督、检查，严格实行“三检制”，工序交接必须经质量检查员的检验合格后由有关人员的签字方可进行。
7.2.5地下室底板留设施工缝，板中预留钢板止水带，底板及外墙钢筋按图设置。
7.2.6重视砼灌注前的清孔，保证混凝土桩身质量。塔吊基础螺栓采用定位框固定，确保预埋螺栓位置准确无误。
8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工实际情况，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好安全生产。
8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
8.3进场前，应对工人进行技术交底，并做好记录。
8.4钻孔机械的起重、吊装、运输等涉及到特种设备或特殊工种等特种作业人员的，必须要持有主管部门核发的上岗证。
9.环保措施
9.1将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
9.2对于钻机成孔过程，保持施工现场的干净整洁。
9.3设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
9.4优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。
10.效益分析
本工法与常规施工工艺相比，由于利用现有工程桩及少部分结构筏板，只需在结构外围补打一根桩，形成三角形塔吊承台，作为受力结构其受力性能良好，安全性高，体现了本工法的先进性和新颖性；同时利用建筑物承台与塔吊基础连成一体，使塔吊基础更加安全可靠，使塔吊提前安装使用。能较大幅度降低塔吊基础造价，减少了工程量，缩短了工期，体现了该工法巨大的经济效益。
使用三桩承台塔吊工程主体结构施工阶段，经历了海南建省以来多次大的强台风袭击，塔吊运行正常、安全可靠，受到当地安全设备主管部门的表彰。
11.应用实例
11.1滨江帝景四期工程由海口中金久盛房地产咨询服务有限公司投资兴建，由海南元正建筑设计咨询有限责任公司设计，安徽国汉建设监理咨询有限公司监理。工程由六栋十八～十九层高塔楼及一层人防地下室组成。总建筑面积59581.01 m2，其中A～F栋楼地上面积48154.21 m2，地下室建筑面积：11426.80 m2 需设六台塔吊。该工程地下水位较高，地质条件复杂，地基承载力无法满足塔吊对基础的承载力要求，决定利用现有工程桩另外增加一根灌注桩作为塔吊基础，满足了工程的各项要求，取得了令人满意的结果。
如图12所示

图12塔吊安装后效果图
11.2、西海岸专家公寓工程位于海口市长流起步区长滨东四街，总建筑面积70446.62㎡。四栋塔楼为框架剪力墙结构，18层/1层。需设四台塔吊。该工程地下水位较高，地质条件复杂，地基承载力无法满足塔吊对基础的承载力要求，决定每个塔吊可以利用两根工程桩只需另外增加一根灌注桩，满足了工程的各项要求，取得了令人满意的结果。
11.3四季华庭三期-阳光华府1～4#工程工程，由4栋33层的公寓楼及二层地下室组成，结构型式均为框支剪力墙结构，基础选用钻孔灌注桩，需设三台塔吊。考虑到场地内珊瑚碎屑层的分布不均，其承载力小于塔基对地基承载力的最低要求，且其下方有更不利的软弱层淤泥层，厚度较厚，承载力仅70 KPa，决定塔吊基础选取桩基础。选取三桩承台，每个塔吊可以利用两根工程桩只需另外增加一根灌注桩，通过计算可以满足塔吊对基础的承载力要求，使塔吊基础的成本大大降低。