摘要：随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑建设规模的不断扩大，高层建筑和深基坑大量出现，房屋建筑的施工场地和作业环境日趋复杂，相应地对施工技术的要求也越来越高，施工难度不断呈现上升的趋势。基于此，文章对塔吊基础设计进行了阐述，并结合帝景苑住宅小区，通过对塔吊荷载的分析，明确了深基坑塔吊的可选形式和放置位置，并通过对桩基进行设计验算，指出了深基坑塔吊基础中应注意的问题。
关键词：高层建筑；深基坑；塔吊桩基础设计
引言
随着社会经济的快速发展和城市建设的不断推进，城市用地日益紧张。为节约用地，最大限度地发挥土地的使用功能，城市中出现越来越多的深基坑项目，而塔吊对施工现场的垂直运输起到非常重要的作用，在建筑施工中具有特殊的作用。因此，施工企业和施工技术人员必须加对深基坑塔吊桩的重视，不断创新深基坑塔吊桩基础施工技术，以推动我国高层建筑项目的顺利实施。
1塔吊基础设计概述
塔吊是建筑施工中最重要的垂直运输工具，在建筑施工中发挥着重要作用。现阶段，我国的塔吊基础设计缺乏专项设计规范，且在相关设计文献中，塔吊基础设计有关问题的说明也不够详细。另外，塔吊基础作为一般的构筑物，适用于一般的建筑设计规范，而塔吊厂家提供的塔吊内力数据是根据机械设计规范得到的，这在很大程度上为塔吊基础设计带来了不确定性。而在塔吊基础设计过程中，相关技术人员应根据工程实际情况和工程特点，针对具体问题作具体分析。下文主要以内蒙古巴彦淖尔帝景苑住宅小区为例，重点对深基坑塔吊桩基础设计方案进行了研究，并探讨了桩基可能出现的问题。
2工程概况
帝景苑住宅小区工程是以住宅为主、商业等配套设施组成的建筑群体，该建筑群体由四栋高层建筑和部分商业用房建筑组成，工程建筑用地面积为25924平方米，其中，2#楼主楼长33.8m，宽17.45m，地下二层，地上32层，建筑高度99.9m。2#商业楼长53.7m，宽17.45m，商业楼超出主楼部分长度16.5m，超出部分宽度13.64m。4#楼地下2层，地上33层，建筑高度104m，总长99.18m，主楼部分长89.1m，宽19.65m，商业楼部分长18m，宽41.75m。
3塔吊基础形式的选择
在地质条件较好、塔吊基础位置的地基土承载力较高的情况下，可采用钢筋混凝土大板基础，但是，在大板基础受到旁边基坑开挖的影响，难以保证足够的安全距离时，可以考虑采用桩基础形式。除此之外，当地质条件较差、地基土承载力不够，塔吊荷载较大，在受到基坑开挖的影响或塔吊对基坑支护产生较大附加荷载等情况下，塔吊基础必须采用桩基础。
4塔吊基础的平面布置
由于高层建筑基坑较深，施工场地相对复杂，这在一定程度上决定了塔吊布置的多样性。而在此工程中，为了最大限度地覆盖地下室及地上建筑物、钢筋加工场和材料堆放区，既不影响结构施工，又便于塔吊安装拆除的情况下，相关技术人员结合工程特点，在2#、4#楼施工期间，采用了三台塔式起重机，其型号为QTZ63型塔式起重机，如图1所示。
图1 塔吊基础的平面布置图
5塔吊基础设计
5.1基础设计概况
本工程所有的塔吊基础采用cfg复合地基，QTZ63型塔吊基础截面均为5.6×5.6×1.35m，由于塔吊均设置于地下室范围内，与独立基础部分相交且需要穿过地下室顶板。为了减少塔吊对本工程结构的影响，相关技术人员将塔吊基础与相交独立基础构成联合基础，并置于防水板之下。同时，塔吊通过地下室顶板时，顶板预留2.1m×2.1m洞口，并在洞口四周增加次梁（配筋参照本跨次梁）具体如下：上层钢筋为Φ25@200，双向配置，下层钢筋为Φ25@200，双向配置，上下拉钩为Φ16@400，与独立基础相交部分钢筋参照变截面筏板钢筋相互锚固配筋。因地下室独立基础为C30P6，因此，塔吊基础采用C30P6砼浇筑。
5.2塔吊基础的验算
由于该工程的特殊性，具体可以从以下方面进行验算：
第一，为了保证地基处理的效果，既要进行单桩承载力验算，又要保证复合地基的处理效果。依据相关技术规范要求，单桩竖向承载力特征值计算公式为：
其中，Qsk：单桩总侧阻力特征值；Qpk：单桩总端阻力特征值；μp：桩身周长，取μp=3.14×400=1256mm；qsia：桩第i层土的侧阻力特征值；li：土层厚度，第一层粉细砂层5.33m，第二层细砂层7.17m；qpa：极端阻力值，取qpa=2200kPa；Ap：桩端面积，为0.1256取0.13m2。经计算单桩承载力特载值：Ra=1256/1000×（50×5.33+66×7.17）+2200×0.13=1205.41kN。
另外，需要特别注意的是，塔吊可以在平面360°范围内的任意角度转动，采用五桩计算模型，桩最不利计算模型是吊车吊臂垂直于承台对角线状态，往往只有三根桩来抵抗弯矩，其单桩受力最大复合地基承载力计算公式为：
其中，β桩间土承载力折减系数，取β=0.8；fak：处理后桩间土的承载力特征值，取fak=200kPa；m：水泥粉煤灰碎石桩的面积置换率，取0.02。经计算：fspk=0.02×1205.40832/0.1256+0.80×（1-0.02）×200=348.74kPa。
第二，相关人员应要对塔吊基础自身的偏心距、基础底面压力、基础抗剪、地基变形以及基础配筋进行验算。同时，由于弯矩作用，对应的桩或有向上拔力，还应进行抗拔力验算。
6塔吊基础问题探讨
6.1不均匀沉降影响
塔吊对基础不均匀沉降极为敏感，安装规范对塔吊倾斜度要求甚高。因此，塔吊基础计算时应着重考虑沉降问题。塔吊的荷载变化较大，基础面积比较小，很难准确计算塔吊基础不均匀沉降差。设计和施工时，重点对塔吊基础土的处理，确保在主要持力层内不得有土质变化，在存在不良土质的情况下，要采取可靠的措施，以消除不均匀沉降的影响。
6.2塔吊基础抗浮
在深基坑塔吊基础埋设较深的情况下，塔吊基础都会在地下水范围内，这就要求相关技术人员要对塔吊基础的抗浮进行设计、计算，并根据该工程的设计说明，在施工时应保证地下水位低于基地设计标高不少于0.5米，降水应在地下室顶板覆土全部完成及地下室内隔墙及回填部分全部完成，主楼施工主体封顶后28天方可停止。另外，塔吊基础埋深与筏板基础埋深接近且与独立基础相联为联合基础时故可不计算基础的抗浮。
结束语：综上所述，在深基坑塔吊桩基础设计过程中，相关人员需要考虑施工场地、周围环境、上部结构与地下室的平面形状、基坑支护形式等多种因素的影响，并根据工程情况，因地制宜、科学合理地选择塔吊设计方案，确保塔吊使用、安装以及拆除过程的安全性，减少基坑支护稳定性带来的不利影响，进而有效地提高塔吊的使用效率。
参考文献：
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[2]倪华君.塔吊基础设计计算的若干问题探讨[J].建筑施工，2015，37（04）：490-491+504.
[3]张志强.深基坑中组合式塔吊基础施工技术[J].建筑施工，2014，36（03）：238-239.
论文作者:康华1,蒋海峰2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/25
标签：塔吊论文; 基础论文; 承载力论文; 基坑论文; 深基坑论文; 工程论文; 特征值论文; 《基层建设》2018年第4期论文;