一、大力矩塔吊基礎簡介
在深基坑中普通塔吊使用先置式基礎已比較普遍，所謂先置式，即在基坑內塔吊先於土方開挖安裝完成。今天要分享的是大力矩塔吊基礎施工工法，適用於基坑平面尺寸大、吊大（鋼構件）、吊運距離遠的施工現場條件。
二、大力矩塔吊基礎工法特點
1、先置式5樁基礎滿足了大力矩塔吊的承載力要求。在原工法4樁基礎的形式上採用在其平面形心位置增設1根鑽孔灌注樁+鋼格構柱來分擔荷重，使各構件截面及尺寸趨於合理；
2、先置式塔吊4樁基礎的暗梁為單跨梁，大力矩塔吊通過在跨度中心增加1樁後使該梁成為兩跨連續梁，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樁承臺的基礎增設1樁及適當擴大混凝土承臺平面尺寸就能使用，且利於操作。
3、布置靈活、機動，不受平面、空間的限制，能夠適應各種大力矩塔吊。
三、大力矩塔吊基礎施工工藝原理
1、塔吊基礎在土方尚未開挖前就先行施工——先施工鑽孔灌注樁同步完成鋼格構柱，達到強度後施工鋼筋混凝土承臺，並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，平面尺寸由構造確定，暗梁配筋通過兩跨連續梁計算確定。塔吊自重及彎矩由承臺內暗梁承受，為主要受力構件。承臺上下面和立面鋼筋按構造配筋。
3、塔吊及鋼筋混凝土承臺所受的力通過暗梁傳遞給5根鋼結構柱，最後傳遞到5根鑽孔灌注樁，最終由基坑以下的土層承擔。
4、在土方開挖過程中，及時通過對鋼格構柱的加固來解決整體穩定性問題，使鋼格構柱群滿足強度、剛度、整體穩定性和局部穩定要求。
大力矩先置式塔吊基礎
大力矩先置式塔吊平面圖
鋼格構柱詳圖
四、工藝流程及操作要點
1、工藝流程
2、設計及施工操作要點
2.1塔吊基礎設計
1、結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，同時使塔吊基礎樁避開地下室梁、柱位置和基礎承臺位置。有內支撐的基坑，還需避開支撐和立柱。
2、塔吊設計要點
1）承臺計算
塔吊在未附牆前、且處於非工作狀態時，所受的力最大。受力參數分別取水平力，豎向荷載，傾覆力矩，扭矩。
承臺的主要受力構件為暗梁，將格構柱視為不動鉸支座，則此暗梁為兩跨等距連續梁，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格構柱頂支座反力計算
將兩跨等距連續梁作為簡單的一次超靜定結構，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餘反力，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
根據現行國家標準《混凝土結構設計規範》GB50010-2010第6.3.4條規定，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造配筋就行，通常配Φ10@150。
⑤承臺配筋
1）按現行《塔式起重機混凝土基礎工程技術規範》JGJ/T187-2009第6.2.4條，對板式承臺基礎上、下面進行構造配筋，通常配Φ14@200二級鋼。
2）鋼格構柱穩定性計算按《塔式起重機混凝土基礎工程技術規範》JGJ/T187-2009第7.3條規定計算。
3）鋼格構柱群外圍的綴條與鋼格構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：
其餘計算內容均按照《塔式起重機混凝土基礎工程技術規範》JGJ/T187-2009第6.3條執行。
3、構造要求
1）塔吊基礎採用5根d=900~1100鑽孔灌注樁，樁間距3d。周邊4根基樁均勻對稱布置，第5根布置在基樁平面中心。
2）鋼格構柱截面尺寸一般取550550mm，主肢L18018，綴板厚度14mm。
3）鋼格構柱埋入鑽孔灌注樁內的深度為3.0m，並與樁鋼筋籠的8根主筋間斷焊接，即每隔200mm焊一段（雙面焊長度為l=100mm）。
4）在承臺底沿格構柱分肢貼腳焊L180mm×18mm的承託角鐵，L=600mm；承臺內格構柱頂沿分肢貼腳焊L180mm×18mm，L=1000mm；焊高均為Hf =8mm。暗梁上翼緣鋼筋端部向下彎曲後與格構柱焊接牢固。
5）正方形混凝土承臺對角線位置設十字正交的暗梁，暗梁由主筋和箍筋構成，鋼筋設置在承臺上下面構造鋼筋之間。
6）在鑽孔灌注樁頂即基礎底板下澆築450厚配筋（Φ16@200雙層雙向）混凝土墊層，以增加鑽孔灌注樁頂的水平向約束，在建築物基礎底板澆築完成前抵抗大力矩塔吊在運行過程中產生的扭矩。
7）隨著基坑土方的分層開挖，在鋼格構柱外側四周及時設置豎向及水平向支撐（均採用L180×18角鋼），將各鋼格構柱連接為整體，各支撐均需與綴板相連。當此節點位置處沒有綴板時可增設一塊綴板，以保證鋼格構柱群的整體穩定性。如圖2.1-2所示。
2.1-2 支撐與格構柱間的連接節點
2.1-3水平剪刀撐與格構柱的連接節點
8）當土方開挖到離塔吊砼基礎底面約8m深時，在5根格構柱間增設一道水平剪刀撐（L180×18角鋼），以下每開挖8m深後增設一道水平剪刀撐，以增加構格柱群極慣性矩，確保鋼格構柱群的抗扭性能。如圖5.2.1-3所示。
9）格構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）鑽孔灌注樁鋼筋節間的主筋、主筋與鋼格構柱須按規定認真焊接，確保鑽孔灌注樁和鋼格構柱抗拔性能。
2）鋼格構柱隨鋼筋籠就位後須對格構柱加固定位，確保格構柱平面位置規整、正確。
3）塔吊承臺墊層完成後，彈出承臺邊線和暗梁位置。綁紮好承臺底面構造鋼筋後開始綁紮暗梁鋼筋。
4）十字交叉暗梁鋼筋同時配合進行綁紮，完成後在進行承臺面層筋綁紮。
5）正確定位後，將塔吊的基礎埋件放在暗梁鋼筋內，並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）挖淨後，鋼格構柱間的L180×18鋼斜杆、鋼水平杆及時安裝並焊接牢固，所有鋼結構焊縫滿足設計要求，焊縫不得有氣孔、夾渣、缺肉等現象，確保由5個鋼格構柱組成架體的整體穩定性。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，澆築450厚配筋混凝土加強層，增加樁頂的水平方向約束。混凝土強度等級。
8）塔吊投入使用過程中，加強對塔吊傾斜檢測，加強對鋼格構柱架體各焊縫的檢查。
9）鋼格構柱穿過地下室底板時，在鋼格構柱的肢件角鋼上設置止水板，作為地下室底板在該結構的止水處理。
五、材料與設備
由於基坑中先置式塔吊基礎由鑽孔灌注樁組、鋼格構柱群、鋼水平杆斜杆和鋼筋混凝土承臺組成，然後安裝所選用的塔吊。所投入的均為常用的材料和設備。
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、鋼筋等採用Q235鋼，其質量符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700-2006的規定。
1.3 混凝土：混凝土強度滿足設計要求，其質量符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》（GB50204-2002）、《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2000）的規定。
2、機具設備和勞動力
2.1 施工機械設備
2.2 檢測儀器：水準儀，經緯儀，鋼捲尺，坍落度筒，混凝土試模。
2.3 勞動力組織
六、質量控制
1、質量控制標準
1.1 本工法必須符合《建築樁基技術規範》JGJ94-2008、《鋼結構設計規範》GB50017-2003、《鋼結構結構施工質量驗收規範》GB50205-2001、《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB50204-2002、《鋼筋焊接及驗收規程》JGJ18-2003。
2、施工操作中的質量控制
2.1 嚴格控制鋼格構柱的鋼材質量及加工質量，鋼材的品種、規格、性能等應符合現在國家產品標準和設計要求，採用的原材料及成品實行進場驗收制度，各工序按施工規範、標準進行質量控制，每道工序完成後，進行檢查，相關各專業工種之間，進行交接檢驗。
2.2 鋼格構柱加工採用電焊成型，焊接材料的品種、規格、性能等應符合現在國家產品標準和設計要求，鋼才切割面、剪切面無裂紋、夾層、分層和大於1mm的缺稜，鋼格構柱成品構件連接處的截面幾何尺寸允許偏差3.0mm。
2.3 塔吊基礎樁在吊放鋼筋籠、鋼格構柱時，注意控制鋼格構柱的水平度、垂直度及平面位置，確保上部鋼格構柱的中心距和邊距位置準確，符合設計要求，垂直度偏差控制在L/1000以內，且不大於10mm，剛格構柱頂標高偏差控制在3.0mm以內。
2.4 鋼筋籠與鋼格構柱電焊搭接長度不小於3m，搭接位置須確保8根主筋與鋼格構柱連接，增強箍筋不得少於6隻。
2.5 在混凝土承臺施工前，應用黃砂或粘土將格構柱周邊的孔隙填實，保證在綴條未連接之前格構柱群的整體穩定。
2.6 開挖土方前，在塔吊基礎部位，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，立即做好塔吊基礎底部配筋混凝土加強墊層，增強五根塔吊基礎樁的水平向約束。
2.8 對已完成安裝的塔吊，在使用過程中，對鋼格構柱焊接點，採用角向磨光機打磨平焊縫，用砂皮打磨平光後，用15倍放大鏡觀察焊縫有無裂縫產生。
七、安全措施
1、在鋼格構柱、塔吊基礎樁施工和塔吊安裝前，必須向各操作人員進行詳細安全，技術交底，施工人員分工明確，任務明確，責任明確及工作位置明確。
2、作業人員必須經過上崗培訓，持證上崗，進入現場必須戴安全帽，穿防滑鞋，高空作業必須系安全帶。
3、基坑土方開挖過程中，嚴禁挖機碰撞塔吊鋼格構柱群，鋼格構柱群區域內、外土方應由人工控除。
4、在有鋼筋混凝土水平支撐的基坑中，鋼格構柱的周圍混凝土水平支撐拆除時，不得使用炸藥爆破，應採用人工鑿除。
5、塔吊安拆由專業隊伍負責施工，並編制相應的塔吊專項方案報公司審批。
6、樁鋼筋籠各鋼格構柱吊裝和塔吊安裝時，作業區派人警戒，提醒行人注意空中落物傷人。
7塔吊安裝後必須經主管部門檢查驗收合格後，掛牌方可使用，塔吊司機須持有效操作證上崗，嚴格執行「十個不準吊」。
8、在使用中要經常觀察、檢查鋼格構柱各連接部位的情況，發現問題立即暫停塔吊作業，並進行分析加固。
八、效益分析
1、大力矩塔吊使用先置式基礎的形式，使得他和原工法的先置式塔吊基礎一樣，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）結構施工、地下室鋼筋混凝土結構施工大宗材料等的垂直運輸，極大地提高勞動生產率、減輕了工人勞動強度，加快了施工進度。
2、深基坑內大力矩塔吊是在原工法的基礎上優化和創新形成的，是在傳統的4樁基礎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-混凝土混合結構施工過程中，吊重大（鋼構件）、吊運距離遠時，小力矩塔吊不能滿足使用功能的難題，經過了多次工程實踐，取得了良好的經濟效益和社會效益。
九、應用實例
1、近鐵城市廣場南塊項目
1.1 工程位於上海市普陀區長徵鎮，長風生態商務區的西北角。由附屬設施、辦公樓以及商業裙房組成，地下三層，地上六層。基坑一般挖深15.56m，基坑面積9146㎡。
1.2 工程主體形式結構為框架結構，地下室為勁性柱，地上為全鋼結構，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。鋼柱採用二層一節柱進行吊裝，局部採用一層一節吊裝。鋼柱二層一節的最大重量為17.91t，鋼柱一層一吊的最大重量為8.7t。
1.3 為完成遠距離、大噸位鋼構件的吊裝任務，同時考慮到場地限制，在基坑內設置了2臺JL7050型大力矩塔吊，其中1臺採用先置式基礎。樁基用5根Φ900的鑽孔灌注樁，樁長23m；剛格構柱截面尺寸為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。歷時7個多月完成了約8000t的鋼結構吊裝任務。整個過程塔吊基礎場未出現任務安全隱，吊裝非常順利。
2、鎮江高鐵站北廣場一號地塊項目
2.1工程位於江蘇省鎮江市南徐新城，棗林路東側，站北廣場西側，五洲山路南側，站北路北側。地下二層，地上為三個單體：38層的超高層1#商辦樓（總建築高度164.20米）、14層的高層2#商辦樓（總建築高度54.75米）及2層的3#商業樓（總建築高度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構，平面尺寸：50×50m。框筒結構，四周共18個勁性柱，至15層轉為鋼砼柱。型鋼柱有「十」和「H」 型兩種型號，最大截面尺寸900*900，板厚55mm，型鋼大多採用二層一吊，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件的吊裝，在基坑內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，在基坑內採用5樁的大力矩先置式塔吊基礎，待施工到一定樓層後，及時將附著杆件將塔吊與結構主體連接。
2.3 自2013年10月底安裝大力矩塔吊開始吊裝地下室鋼柱，預計到2014年10月完成地上15層的型鋼柱吊裝，現已施工至10層。鋼結構總重量約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。