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摘要：本文针对塔式起重机基础在几种地基承载力不足的情况下的加固方法，主要介绍1、淤泥质土软基的加固方法及其施工注意事项；2、塔机基础离基坑边太近，持力层承载力不够，地基应力无法扩散的情况，采用树根桩加固处理方法及施工注意事项：3、换填垫层法处理软弱地基的施工方法及施工中应注意事项。最终对基础持力层地基土施工质量控制作了总结。
概况：
固定塔式吊机是当前建筑施工过程中使用最为广泛的材料运输工具，其主要优点为水平、垂直运输灵活方便，覆盖范围广，能够大大节约人工，提高功效，降低工程施工直接工程成本。但自从固定式式塔吊的出现以来，发生因基础截面尺寸偏小，地基承载力不足，基础不均匀沉降，基础在使用过程中保护不够等因素，使施工安全事故频发，给施工现场人员造成伤害、集体财产经济造成损失。板式基础是当前大中型塔吊基础首选基础形式之一，基础底面承载力特征值一般在120Kpa～250Kpa之间，施工中往往对地基土质的承载力判断不准确，或者施工单位对基础地基持力层质量要求意识薄弱，侥幸应用软弱地基作持力层。经过对塔机基础施工长期实践，针对几种不同软弱地基情况处理方法介绍如下：
1、 淤泥质土的软基加固：
某工程基础形式为直径1000mm机械钻孔灌注桩，桩受力形式为端承，基础底板下方为淤泥质土，承载力特征值fak=70Kpa，淤泥层厚4.5m，塔吊基础平面位置设于基础底板外侧基础顶面标高与底板面标高相同-5.5m，即基础持力层位置刚好位于该淤泥层，淤泥层下卧层为全风化花岗岩，承载力特征值fak=220Kpa，施工中考虑到淤泥层含水率较大，透水性差，因此选用了水泥搅拌桩对基础下方淤泥质土进行了加固。
1.1加固方法如下：基础尺寸为5500×5500×1300mm，为保证其加固平面范围不小于基础平面尺寸，按6000×6000mm尺寸作为软基加固平面范围。水泥桩身直径为300mm，纵横方向间距为600×600mm，搅拌桩桩长为6000mm，入全风化岩1500mm。该部位地基加固后地基为桩、土共同作用的复合地基，考虑到基础均匀受力在其下方设一层300mm厚混砂作为褥垫层。作法如下图所示：
1.2施工中應注意的事项：
（1）应注意水泥浆体的水灰比，一般不大于0.45。同时加强搅拌桩注浆与搅刀循环次数，应符合施工规范要求。
（2）施工中应注意保护好已完成，并且已经硬结的搅拌桩，因其强度较低，在机械平移过程中不得触碰桩体。
（3）每一桩体外露的结块应清平于垫层面，防止人为碰坏，造成软基局部加固失效。
（4）褥垫层施工时应采用平板振动器，振动密实，不得使用水夯的方法使其密实。
（5）当褥垫层完成后立即进行C15砼垫层的施工，防止外露时间太长，使密实度受到破坏。
2、 塔机基础离基坑边太近，持力层承载力不够，地基应力无法扩散的情况处理：
某工程塔吊基础基础持力层位于人工填土层，同时位于基坑边，地基应力无法扩散。边坡顶面形成基坑集中堆载，使基坑边坡稳定受到影响。施工中若考虑采用水泥搅拌桩加固，其抗折、抗弯能力均较差。在塔吊独立高度下工作时，地基内形成交变应力，存在基础边缘有竖向拉拔作用，经多方专家建议，采取水泥搅拌桩与树根桩相结合的方法完成基础加固，即边缘两排采用树根桩，中间部位采用水泥搅拌桩。如下图二。
2.1加固方法如下：基础尺寸为6000X6000X1500m m，水泥搅拌桩及树根桩桩长均为5m，施工顺序如下：在原地面浇灌C15砼临时垫层→弹出水泥搅拌桩位置线→水泥搅拌桩施工（由内向外施工）→挖土→树根树施工→塔吊基础施工。作法如下图所示：
2.1.1树根桩施工工艺：
（1）配制泥浆：配合比为粘性土：膨润土：水（0.5：0.5：1），根据施工情况现场配制其浓度，确保桩孔不缩径。
（2）YGZ型地质钻机钻孔，孔径300mm，孔深5000mm，泥浆护壁。
（3）钢筋笼制作安装：作法如下图：
先对纵向钢筋进行下料，当纵向钢筋存在接头时采E50型焊条作单面10d搭接焊，接头按50%错开40d。然后点焊中间定位箍筋，使其外径不小于240mm，定位箍间距不能大于1000mm，最后绕外侧螺旋箍。当钢筋笼制作完成，在笼内绑扎直径40mm高压注浆管。
采用挖机吊起钢筋笼插入桩孔内，注意上端锚入基础的钢筋外露长度不小于35d。同时注意注浆管不被阻塞。
（4）在孔内灌入粒径1-3cm的石子，当石子填满后，接注浆管开始第一次注浆，浆体水灰比一般在0.6～0.9 之间，当桩顶开始返浆，应停止第一次注浆。第一注浆后相隔4～5个小时开始第二次注浆。
（5）清理基底浮浆、桩锚钢筋表面浮灰，当桩身表面有明显的强度硬结，即可施工塔吊基础。
3、 换填垫层法处理软弱地基：
当塔基下方存在浅层的软弱地基土，天然土层不能利用，采用地基上述两种加固或桩基的费用明显不够经济时，可采用换填垫层法对塔吊基础进行处理，换填法有着经济、实用，施工方便等优点。
3.1基本要求：经处理后的地基，应按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要作地基承载力修正时，应符合如下规定：
（1）、基础宽度的地基承载力修正系数取零。
（2）、基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；
（3）、经修正后的地基，当在受力范围内存在软弱的下卧土层时，尚应验算其下卧层的地基承载力。
（4）垫层换填材料的选用一般为混砂与灰土分层振密或夯实。粘性土因施工中的最佳含水率不易控制，夯实时易变为橡皮土，一般不用。对于湿陷性黄土地区应采用灰土垫层换填。垫层压实标准：混砂垫层压实系数0.94～0.97，灰土垫层压实系数不少于0.95。 （5）垫层厚度，可根据下卧土层的承载力確定，垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同标高处下卧层的容许承载力（PZ+PCZ （6）换填垫层底面最大尺寸，应满足基础应力扩散要求。垫层压力扩散角θ，由下表控制。
换填材料
Z/b 中砂、粗砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石 灰土
0.25 20度 28度
≥0.5 30度
注：当Z/b<0.25时，除灰土取28度，其余材料取θ=0度。
0.25 垫层底部宽度按下式：b，≥b+2Ztanθ。
3.2施工中注意事项：
（1）垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。灰土宜采用蛙式夯，柴油夯机，砂石材料宜采用振动夯。
（2）垫层的分层铺设厚度取200～300mm。
（3）灰土垫层施工应由试验确定最佳含水量，施工中应控制±2%范围内。
（4）基坑开挖时应避免扰动基底原土层，防止受冻、受水浸泡。严禁在浸泡条件施工。
（5）垫层施工完应加快塔吊基础施工及基坑回填。
4、基础持力层地基土施工质量控制：
1、 基础施工前，应按塔机基础设计及施工方案测量放线，确保塔机基础与建筑物的相对位置的准确性。
2、 做基础施工的准备工作，必要时塔机基础的基坑应采取支护及降排水措施，基坑开挖和钢筋混凝土施工应在无地下水的情况下施工，雨季施工应有防雨及排水措施。
3、 基础开挖时，挖土应分层开挖，较深的基坑每挖1m，应检查修边，随时控制与纠偏，弃土尽量及时运出，如要放于现场，应远离坑边，防止塌方，造成事故。
4、 通过加固的地基土，加固工作完成后应及时覆盖垫层，同时要有防雨及基坑内排水措施。
5、 通过加固的地基，塔吊基础施工完成后，应做好沉降观测工作。当发现异常沉降时应立即采取措施，防止发生不均匀沉降使塔身倾斜，偏心矩增大或基础下方土体液化使承载力下降发生整体倾覆。
6、 地基加固工程应在正式施工前进行试验段施工，为了验证其效果应做静载试验，确定其承载力。最大承载力不应小于设计承载力的两倍。
7、 经处理过的复合地基的承载力应达到设计要求的标准。检验方法应按行业《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202的有关规定，进行检查验收。
参考文献；
1、《塔式起重机基础工程设计施工手册》 作者：严尊湘----中国建筑工业出版社
2、《建筑施工手册》 第四版 作者：江正荣----中国建筑工业出版社
3、国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）--- --- 中国建筑工业出版社
作者简介：
1：许必海 职务：深圳市住宅工程管理站工程师，一级建造师，职称：工程师，联系电话：18682096519
联系地址：广东省惠州市大亚湾区西区花千树苑5期7栋3单元
邮编：516083
2：陈 琼 职务：深圳市江东建筑安装工程有限公司总工程师，一级建造师，职称：高级工程师，联系电话：13714689897
联系地址：广东省深圳市红岭中路建设集团大厦1101房
邮编：518000
概况：
固定塔式吊机是当前建筑施工过程中使用最为广泛的材料运输工具，其主要优点为水平、垂直运输灵活方便，覆盖范围广，能够大大节约人工，提高功效，降低工程施工直接工程成本。但自从固定式式塔吊的出现以来，发生因基础截面尺寸偏小，地基承载力不足，基础不均匀沉降，基础在使用过程中保护不够等因素，使施工安全事故频发，给施工现场人员造成伤害、集体财产经济造成损失。板式基础是当前大中型塔吊基础首选基础形式之一，基础底面承载力特征值一般在120Kpa～250Kpa之间，施工中往往对地基土质的承载力判断不准确，或者施工单位对基础地基持力层质量要求意识薄弱，侥幸应用软弱地基作持力层。经过对塔机基础施工长期实践，针对几种不同软弱地基情况处理方法介绍如下：
1、 淤泥质土的软基加固：
某工程基础形式为直径1000mm机械钻孔灌注桩，桩受力形式为端承，基础底板下方为淤泥质土，承载力特征值fak=70Kpa，淤泥层厚4.5m，塔吊基础平面位置设于基础底板外侧基础顶面标高与底板面标高相同-5.5m，即基础持力层位置刚好位于该淤泥层，淤泥层下卧层为全风化花岗岩，承载力特征值fak=220Kpa，施工中考虑到淤泥层含水率较大，透水性差，因此选用了水泥搅拌桩对基础下方淤泥质土进行了加固。
1.1加固方法如下：基础尺寸为5500×5500×1300mm，为保证其加固平面范围不小于基础平面尺寸，按6000×6000mm尺寸作为软基加固平面范围。水泥桩身直径为300mm，纵横方向间距为600×600mm，搅拌桩桩长为6000mm，入全风化岩1500mm。该部位地基加固后地基为桩、土共同作用的复合地基，考虑到基础均匀受力在其下方设一层300mm厚混砂作为褥垫层。作法如下图所示：
1.2施工中應注意的事项：
（1）应注意水泥浆体的水灰比，一般不大于0.45。同时加强搅拌桩注浆与搅刀循环次数，应符合施工规范要求。
（2）施工中应注意保护好已完成，并且已经硬结的搅拌桩，因其强度较低，在机械平移过程中不得触碰桩体。
（3）每一桩体外露的结块应清平于垫层面，防止人为碰坏，造成软基局部加固失效。
（4）褥垫层施工时应采用平板振动器，振动密实，不得使用水夯的方法使其密实。
（5）当褥垫层完成后立即进行C15砼垫层的施工，防止外露时间太长，使密实度受到破坏。
2、 塔机基础离基坑边太近，持力层承载力不够，地基应力无法扩散的情况处理：
某工程塔吊基础基础持力层位于人工填土层，同时位于基坑边，地基应力无法扩散。边坡顶面形成基坑集中堆载，使基坑边坡稳定受到影响。施工中若考虑采用水泥搅拌桩加固，其抗折、抗弯能力均较差。在塔吊独立高度下工作时，地基内形成交变应力，存在基础边缘有竖向拉拔作用，经多方专家建议，采取水泥搅拌桩与树根桩相结合的方法完成基础加固，即边缘两排采用树根桩，中间部位采用水泥搅拌桩。如下图二。
2.1加固方法如下：基础尺寸为6000X6000X1500m m，水泥搅拌桩及树根桩桩长均为5m，施工顺序如下：在原地面浇灌C15砼临时垫层→弹出水泥搅拌桩位置线→水泥搅拌桩施工（由内向外施工）→挖土→树根树施工→塔吊基础施工。作法如下图所示：
2.1.1树根桩施工工艺：
（1）配制泥浆：配合比为粘性土：膨润土：水（0.5：0.5：1），根据施工情况现场配制其浓度，确保桩孔不缩径。
（2）YGZ型地质钻机钻孔，孔径300mm，孔深5000mm，泥浆护壁。
（3）钢筋笼制作安装：作法如下图：
先对纵向钢筋进行下料，当纵向钢筋存在接头时采E50型焊条作单面10d搭接焊，接头按50%错开40d。然后点焊中间定位箍筋，使其外径不小于240mm，定位箍间距不能大于1000mm，最后绕外侧螺旋箍。当钢筋笼制作完成，在笼内绑扎直径40mm高压注浆管。
采用挖机吊起钢筋笼插入桩孔内，注意上端锚入基础的钢筋外露长度不小于35d。同时注意注浆管不被阻塞。
（4）在孔内灌入粒径1-3cm的石子，当石子填满后，接注浆管开始第一次注浆，浆体水灰比一般在0.6～0.9 之间，当桩顶开始返浆，应停止第一次注浆。第一注浆后相隔4～5个小时开始第二次注浆。
（5）清理基底浮浆、桩锚钢筋表面浮灰，当桩身表面有明显的强度硬结，即可施工塔吊基础。
3、 换填垫层法处理软弱地基：
当塔基下方存在浅层的软弱地基土，天然土层不能利用，采用地基上述两种加固或桩基的费用明显不够经济时，可采用换填垫层法对塔吊基础进行处理，换填法有着经济、实用，施工方便等优点。
3.1基本要求：经处理后的地基，应按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要作地基承载力修正时，应符合如下规定：
（1）、基础宽度的地基承载力修正系数取零。
（2）、基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；
（3）、经修正后的地基，当在受力范围内存在软弱的下卧土层时，尚应验算其下卧层的地基承载力。
（4）垫层换填材料的选用一般为混砂与灰土分层振密或夯实。粘性土因施工中的最佳含水率不易控制，夯实时易变为橡皮土，一般不用。对于湿陷性黄土地区应采用灰土垫层换填。垫层压实标准：混砂垫层压实系数0.94～0.97，灰土垫层压实系数不少于0.95。 （5）垫层厚度，可根据下卧土层的承载力確定，垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同标高处下卧层的容许承载力（PZ+PCZ
换填材料
Z/b 中砂、粗砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石 灰土
0.25 20度 28度
≥0.5 30度
注：当Z/b<0.25时，除灰土取28度，其余材料取θ=0度。
0.25
3.2施工中注意事项：
（1）垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。灰土宜采用蛙式夯，柴油夯机，砂石材料宜采用振动夯。
（2）垫层的分层铺设厚度取200～300mm。
（3）灰土垫层施工应由试验确定最佳含水量，施工中应控制±2%范围内。
（4）基坑开挖时应避免扰动基底原土层，防止受冻、受水浸泡。严禁在浸泡条件施工。
（5）垫层施工完应加快塔吊基础施工及基坑回填。
4、基础持力层地基土施工质量控制：
1、 基础施工前，应按塔机基础设计及施工方案测量放线，确保塔机基础与建筑物的相对位置的准确性。
2、 做基础施工的准备工作，必要时塔机基础的基坑应采取支护及降排水措施，基坑开挖和钢筋混凝土施工应在无地下水的情况下施工，雨季施工应有防雨及排水措施。
3、 基础开挖时，挖土应分层开挖，较深的基坑每挖1m，应检查修边，随时控制与纠偏，弃土尽量及时运出，如要放于现场，应远离坑边，防止塌方，造成事故。
4、 通过加固的地基土，加固工作完成后应及时覆盖垫层，同时要有防雨及基坑内排水措施。
5、 通过加固的地基，塔吊基础施工完成后，应做好沉降观测工作。当发现异常沉降时应立即采取措施，防止发生不均匀沉降使塔身倾斜，偏心矩增大或基础下方土体液化使承载力下降发生整体倾覆。
6、 地基加固工程应在正式施工前进行试验段施工，为了验证其效果应做静载试验，确定其承载力。最大承载力不应小于设计承载力的两倍。
7、 经处理过的复合地基的承载力应达到设计要求的标准。检验方法应按行业《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202的有关规定，进行检查验收。
参考文献；
1、《塔式起重机基础工程设计施工手册》 作者：严尊湘----中国建筑工业出版社
2、《建筑施工手册》 第四版 作者：江正荣----中国建筑工业出版社
3、国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）--- --- 中国建筑工业出版社
作者简介：
1：许必海 职务：深圳市住宅工程管理站工程师，一级建造师，职称：工程师，联系电话：18682096519
联系地址：广东省惠州市大亚湾区西区花千树苑5期7栋3单元
邮编：516083
2：陈 琼 职务：深圳市江东建筑安装工程有限公司总工程师，一级建造师，职称：高级工程师，联系电话：13714689897
联系地址：广东省深圳市红岭中路建设集团大厦1101房
邮编：518000