复杂地质条件下深基坑的塔吊定位以及安装

复杂地质条件下深基坑的塔吊定位以及安装

【摘要】：简要介绍了复杂地质条件下深基坑的塔吊定位以及安装

【关键词】：深基坑施工；塔吊；定位；安装 l.概述

近年来，城市建设中的深基础出现了平面尺寸大，土方挖掘深。施工难度高的特点，因此，为了解决施工中垂直运输覆盖面问题，基础施工方案中的塔吊布置成为一个重要内容。由于城市中工程项目施工场地狭小，周边建筑物密集，塔吊布置选择设计的目标是既要满足基础施工中垂直运输问题的需要，又要使固定式塔吊的基础、行走式塔吊的轨道梁对周边的土体环境产生尽可能小的影响。下面是在考虑了施工工艺，建筑物平面几何尺寸。周边环境和基坑支护结构安全的前提下，总结出几种合理的塔吊布置方式以供参考。

2合理的塔吊布置设计方法及其适用性

2．1在基坑壁附近布置的固定式塔吊

如果基坑平面周围环境允许，在基坑一侧布置固定式塔吊即可使垂直运输覆盖整个基坑工作面，也可将固定式塔吊布置在基坑一侧。其基础可放在围护壁外的土体中，也可以放在围护壁上。如放在围护壁外的土体中，宜在塔吊基础下施打若干根支承桩。将塔吊基础的荷载传到基坑底以下的土体中，以减少塔吊基础对基坑周围土体的环境影响。如塔吊基础放在围护壁上，一般还需在壁外加设两根支承桩，由围护壁和支承桩共同承受塔吊基础荷载。这时承受竖向塔吊荷载的围护壁区段在设计中要适当加长插入深度，注意受荷载过程中与相邻围护壁的沉降差异控制，并解决与壁外承载桩的共同工作问题。这时可采用通常桩的沉降量计算方法来验算塔吊基础下桩的协调工作问题。沉降计算的方法见《上海市地基基础设计规范DBJ08一ll一89》第6．3．1条关于桩基沉降量的计算。也可按照《建筑桩基技术规范JGJ94—94》5．3节桩基的沉降计算进行验算。上海外滩金融中心地下工程就采用此种布置方法(见图1)。

图1 基坑对边部署

2．2将同定式塔吊放在基坑中间

由于目前上海市内的施工场地受限制．基坑周边相邻的有高层建筑，塔吊安装在基坑边就无法正常旋转；或基坑周边相邻的有高压电线或市政管网等妨碍塔吊的安装。因此只能把塔吊安装在基坑中间或基坑里面，将塔吊基础的荷载传到基坑底的土体中，减少对周围环境的影响就，空间工作区域也会缩至基坑范围内以减少对相邻建筑物的干扰。但是塔吊基础放在基坑中间，基坑中的土是要逐渐

挖掉的，如何在这些土中做基础成为此类方案的设计重点。

目前我们一般采用双肢缀板式组合构件作为塔吊基础支承平台的立柱，将双肢缀板式组合钢格构柱与专门为塔吊基础浇筑的钻孔灌注桩(或利用工程桩作塔吊基础的钻孔灌注桩)连接起来，在开挖前事先浇筑完成，塔吊基础座落其上，塔吊安装在上面即可开始工作。在逐层土方开挖中，双肢缀板式组合钢格构柱逐步显露出来，这时需要按施工工况及时对四根独立的钢格构柱施加系杆连接以形成整体刚度。对于单根钢格构柱的稳定验算，在格构柱开始露出来时，我们可将它视为一端固定、一端自由的情况。当四根钢格构柱顶端的系杆焊接好后。继续开挖第二层土方时，我们可将钢格构柱看作一端铰接、一端固定的杆件来验算它的稳定。为此，我们可以将这些钢格构柱视为闭口薄壁杆件，在杆端偏心压力作用下，其稳定微分方程为：

Pu″（z）+Peyθ″（z）=0

EIxv″″（z）+Pv″（z）+Pexθ″（z）=0

（EI∞-aPr2）θ″″（z）-uo（GIt- Pr2）θ″″（z）-apeyu″″（z）+uopeyu″″（z）-apexv″″（z）+uopexv（z）=0

a= EI∞/GIp

uo=1-ItIp

r2=(Ix+Iy)/A

Ip=Sh2(s)t(s)d（s）

式中：I∞和It分别是等效截面的主扇形惯矩和抗扭惯矩；P是杆端的偏心压力值；ex和ey分别是秆端偏心压力沿z轴方向和y轴方向的偏心距；x，y轴为杆件断面的形心主轴，z轴为杆件的形心轴，h(s)是等效截面剪心至壁中线的垂距。

则在不同的边界条件下，即：

当为固定端时，u(z)=v(z)= θ(z)=0，

u′(z)=v′（z)= θ′（z）=0

当为自由端时，u(z)=A，v（z)=B，θ(z)=C

(A，B，C为任意常数)

当为铰接端时，u(z)=v(z)= θ(z)：=0

u″(z)=v″(z)= θ″(z)：=0

当第一次开挖时，固定端z=0时，自由端z=I1当第二次开挖时，固定端z=0，铰接端z=I2，第三次开挖类似。由此方法求出满足微分方程的解。由于计算假定的需要，希望塔吊下钢格构柱钻孔灌注桩连接部分劣质混凝土宜尽量浇筑至接近地表面。以增强钢格构柱下部的固定端效果。在冠华大厦的施工方案设计，成功地采用了此类方案。

2．3将塔吊放在基坑支撑结构上

大型的基坑项目，限于周围场地狭小，坑内放置固定式塔吊又会影响主体结构施工，可采用将行走式塔吊放置在基坑内的支撑结构上。这种塔吊方案的优点是节约场地，减少塔吊工作时对相邻空间的影响，缺点足会增加支撑结构的荷载。如果轨道梁与支撑结构设计处理得当，可增加支撑刚度。反之处理不当则会增加支撑结构的变形。因此，此类方案的关键是如何设计合理的支撑与轨道梁结构，此时要考虑支撑上动力荷载的随机因素。结构在动力荷载作用下，如果支撑梁的强度和稳定性降低，特别是构件连接处首先容易发生疲劳破坏，从而使结构产生裂缝，导致断裂。当动力荷载作用频率与支撵结构自振频率相等或接近时，它们的共振可能会使支撑结构发生意外破坏。经济、安全等都将受到严重威胁，设计中必须重视避免此类情况的发生。同时，我们发现动力荷载对水平支撑下的钢格构柱也有影响，但衰减很快，因为起重机引起的振动动能经过水平支撑结构的振动已消耗掉了很大一部分，剩余的动能通过钢格构柱传播至地基，并以波的形式向周围扩散，很快就消耗完了。因此，计算模型可假设水平支撵结构是n+l跨的连续梁，支撑梁的均布质量集中作用于支座处，钢格构柱与地基土对梁的支撑作用可视为在每个质量节点上的弹性支座，以竖向动力刚度的形式传到支撑梁上，通过它来实现两者之间的作用。在考虑了随机动力荷载作用后求出的支撑结构上的支座反力反作用于支撑梁下的钢格构柱上。钢格构柱的稳定验算可参照第3点。此类方式在上海莱福士广场的施工方案中成功地运用，取得了良好的效果，其计算值和实测值仅相差7mm。

3.总结

在分析上述三种塔吊的布置方案后，可以看到，因地制宜地根据工程情况，合理地选择塔吊方案可以有效地提高塔吊使用效率，减少对周围土体环境和空间环境的影响。在塔吊基础的钢格构柱设计中，一定要根据不同的施工工况进行准确的结构计算、稳定分析。以求可靠安全。其基本结论是：

3．1塔吊布置得当既可保护周围土体环境又可保护周围空间环境，保证安全生产。

3．2与塔吊布置有关的钢格构柱按照双肢组合杆件偏心受压进行稳定分析，在工程实践中证明是可行和安全的，并能有效减少支撑结构和围护壁的变形，以保证受施工扰动土体环境的安全。

3．3在钢格构柱验算中要十分注意与施工工况的吻合，分阶段仔细验算，以确保设计与施工的一致。