塔吊基础与筏板基础一体化施工做法优异性分析

塔吊基础与筏板基础一体化施工做法优异性分析
汪鑫，李吉昌，李洪超，陈培培，朱仲文
（中国建筑第五工程局有限公司山东分公司,济南 250014）
[摘要]结合工程特点，从施工现场、时间、成本、施工技术难度等方面出发，对塔吊基础施工做法进行比较，选择塔吊基础与车库筏板一体化施工做法作为最适合工程项目的施工做法，并对施工技术做简要说明。

[关键词]塔吊基础；车库筏板；一体化
引言
近年来，随着经济的迅速发展和科学技术的全面进步，各种大型建筑拔地而起，它们都有着“深基坑，高建筑”的特点。

为了便于施工材料的运输，塔吊被广泛应用于建筑施工，对于“深基坑，高建筑”工程，塔吊基础设置位置通常有四种：一是设置在基坑坑顶；二是设置在基坑内侧，塔吊基础高于地下室筏板；三是设置在基坑内侧，塔吊基础低于地下室筏板；四是设置在基坑内侧，塔吊基础部分与地下室筏板重叠[1]。

本文结合本工程项目特点，考虑施工场地布置、工期、经济及技术方面要求，对四种塔吊基础设置方法进行筛选比较，选择塔吊基础与车库筏板一体化施工做法并对施工方法做简要说明。

1 工程简介
1.1 工程概况
本工程位于淄博市张店区，工程为钢筋混凝土框架结构，包括地上5层的商业综合体；地上17层，地下2层的商务公寓和地下2层的地下车库，总建筑面积约108388.28m2，其中地下室为筏板基础，结构底板面标高-11.9m，地下二层建筑高度为
3.6m，面积约21290.87m2，地下一层建筑高度为
4.5m，面积约为20760.35m2。

工程中采用柱墩式筏板基础，筏板基础采用C35混凝土，HRB400级钢筋，筏板厚度为800mm，配筋为双层双向C18@200通长布置。

1.2 工程特点
（1）工程量庞大，需投入的主要资源模板、钢管、钢筋、混凝土量大，总体劳动力高峰人数多；
（2）地下室施工时场地狭小，给工程施工带来不便，材料的堆放及加工场地不能满足施工要求，现场交通运输不通畅；
（3）施工阶段将会经历雨季及冬季天气施工阶段，而且施工内容受雨季及冬季天气施工影响较大；
（4）后浇带设计要求两侧结构完成60天后穿插施工影响，从而影响后序防水工程及回填土提前穿插施工；
（5）建设规模大，交叉施工内容多，工作面展开大，安全管理难度大；
（6）在基础施工阶段，基坑深度达11m，地下水位高，常年水位在地下3.7m位置，地下水丰富。

2 塔吊基础施工做法比较
本工程位于市区位置，部分施工现场布置如图1所示，周边道路发达，在减少对施工周边环境的影响及保持周边道路畅通的情况下，工程项目施工场地狭窄，可操作性区域有限；在保证施工便道通行、钢筋加工场及料场安置的情况下，基坑坑顶已无多余位置安放塔吊基础；考虑到塔吊位置要尽可能覆盖多个施工区域及材料加工场地，将塔吊基础安置在基坑内侧最为适宜。

图1 部分施工现场布置图
塔吊基础设置在基坑内侧具体分为三种情况，第一种是塔吊基础高于筏板基础A（如图2所示），第二种是塔吊基础低于筏板基础B（如图3所示），第三种是塔吊基础部分与筏板基础重合，塔吊基础上平齐筏板基础C（如图4所示）。

图2 塔吊基础高于筏板基础
综合考虑塔吊覆盖范围、最大起重量及起重半径、末端起重量、最大吊件重量级周边环境，选择塔吊型号为QTZ80；根据QTZ80型号塔式起重机地基基础荷载和基坑底部土质状况，设计塔吊基础尺寸为：6500×6500×1250mm；混凝土强度等级为C35；配筋情况为上层：双层双向C22@200，下层：
双层双向C22@200。

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图3 塔吊基础低于筏板基础
图4 塔吊基础部分与筏板基础重合
2.1 时间影响
假设塔吊基础施工需2天，待15天塔吊混凝土强度达到80%时，可以安装塔吊，待28天混凝土强度达到100%时可以使用塔吊，从塔吊基础安装至塔吊使用理想状态下共需30天。

假设筏板基础施工需15天，理想状态下筏板基础养护需28天，待筏板基础混凝土强度达到规范要求需43天。

（1）塔吊开始使用时间
理想状态下：
塔吊基础高于筏板基础时：需等待筏板基础施工完成后，才可以进行塔吊基础施工，从筏板基础施工开始至塔吊正常使用共需15+30=45天。

塔吊基础低于筏板基础时：塔吊基础与筏板基础可同时进行施工，从塔吊基础施工开始至塔吊正常使用共需30天。

塔吊基础部分重合筏板基础时：塔吊基础与筏板基础可同时进行施工，从塔吊基础施工开始至塔吊正常使用共需30天。

（2）对总工期的影响
塔吊基础高于筏板基础时，塔吊基础施工在筏板基础施工之后，对总工期造成一定的延后影响。

以筏板基础施工为总工期开始时间，塔吊基础低于筏板基础和塔吊基础部分重合筏板基础情况下，塔吊基础施工穿插在筏板基础施工之前，对总工期无影响。

2.2 成本分析
塔吊基础高于筏板基础时：①将按照筏板基础施工程序进行施工，先对筏板基础部位进行土方开挖，后筏板基础施工完成后，待筏板基础混凝土养护完成后，再进行塔吊基础施工，土方开挖量并不会增加；②混凝土用量将会增加，增加部分为塔吊基础体积即6500×6500×1250mm=52.8125m³；③钢筋用量将会增加，增加部分塔吊基础钢筋，为上层：双层双向C22@200，下层：双层双向C22@200；④后期拆除时，将对塔吊基础进行破除，增加了破除费用；⑤塔吊基础高于筏板基础时，将节省塔吊标准节数量；⑥塔吊开始时间较其他两种塔吊基础施工做法晚，期间材料运输要依靠起重机械，增加了机械使用费用，增加费用的时间为15天。

塔吊基础低于筏板基础时：①将先对塔吊基础部位进行土方开挖，将增加土方开挖量，增加部分为塔吊基础体积6500×6500×1250mm=52.8125m³；
②混凝土用量将会增加，增加部分为塔吊基础体积即6500×6500×1250mm=52.8125m³；③钢筋用量将会增加，增加部分塔吊基础钢筋，为上层：双层双向C22@200，下层：双层双向C22@200；④后期筏板基础施工，塔吊部位筏板基础将先空置，待塔吊拆除后再进行施工，无破除费用；⑤塔吊基础低于筏板基础时，将增加塔吊标准节数量；⑥塔吊开始时间较早，无机械使用增加费用。

塔吊基础部分重合筏板基础时：①将先对塔吊基础部位进行土方开挖，将增加土方开挖量，增加部分为塔吊基础比筏板基础厚的部分体积6500×6500×（1250-800）mm=19.0125m³；②混凝土用量将增加，增加部分为塔吊基础比筏板基础厚的部分体积即6500×6500×（1250-800）mm=19.0125m³；
③钢筋用量将会减少，塔吊基础与筏板基础重合，部分重合钢筋可替代使用④后期筏板基础预留后浇，无破除费用；⑤塔吊基础上平齐筏板基础时，与其他两种塔吊基础施工做法相比塔吊标准节数量既不会减少也不会增加；⑥塔吊开始时间较早，无机械使用增加费用。

2.3 施工技术难度
塔吊基础高于筏板基础时：筏板基础与塔吊基础按照规范要求进行施工，土方开挖深度以筏板基础为准，无特殊难度要求，塔吊拆卸时，需对塔吊基础进行破除清理，地下室施工已完成，地下室内塔吊基础破除无法采用大型机械施工，只能采用人力破除清理，破除和清理难度大，具有较高的施工技术难度要求。

塔吊基础低于筏板基础时：塔吊基础部分土方开挖较深，由于基坑较深，基底标高低，需特别注意地下水位降水且降水难度较大，具有较高施工技术难度要求。

塔吊基础部分与筏板基础重合时：塔吊基础部分土方开挖深度较塔吊基础低于筏板基础时土方开挖深度低，地下水位降水难度一般，塔吊塔吊基础钢筋配筋比较复杂，具有一般施工技术难度要求。

2.4 指标体系
综合时间影响，成本分析，施工技术难度，可获得影响基坑内侧塔吊基础施工做法的指标体系，
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如表1所示。

指标体系 表1 总目标
一级指标 二级指标 施工做法
时间影响
塔吊开始使用时间X1
对总工期的影响X2 成本分析
土方开挖增加量X3 混凝土增加用量X4 钢筋增加用量X5 破除费用X6
塔吊标准节增加量X7 额外机械费用X8 施工技术难度
施工技术难度X9
3 灰色关联度分析模型[2]
假设系统是由m 个指标构成的单层次系统，
若系统有n 个方案，则第i 个方案的m 个指标构成数列[]()n m i X X X X im i i ik ,,,2,1,,,21 ==，个方案的原始指标构成如下矩阵：
=nm n n m m X X X X X X X X X X 2122221
11211
（1） 3.1 确定最优指标集
()k X 0
设
[]m k X X X X 002010，，
， = （2） 式中：()m k X k ,,2,10 =为第k 个指标在诸
方案中的最优值。

在指标中，如某一指标取最大值
为好，则取该指标在各方案中的最大值，如取最小值为好，则取各方案中的最小值。

最优指标集()k X 0的意义是通过在各方案中选取最优指标，构成最理想方案，以此作为基准，采用灰色关联度作为测度去评判各方案与理想最优方案的关联程度，从而得到各方案的优劣次序。

3.2 指标值的规范化处理
由于指标具有不同的量纲和数量级，不能直接比较，因此对原始指标值进行规范化处理：
min
max
min
i i i ik ik X X X X −−=λ （3） 式中：ik
λ表示第i 个方案的第k 个指标ik X 的
规范化数值；min i X 表示第k 个指标在所有方案中的
最小值；max i X 表示第k 个指标在所有方案的最大值。

进行规范化处理后得到如下矩阵：
=nm n n m m λλλλλλλλλλ 21
1121100201 （4） 3.3 计算关联度系数
规范化处理后的最优指标集{}[]om k λλλλ,,,02010 =作为参考数列，规范化处
理后备用方案的指标值{}[]im i i ik λλλλ,,,21 =作
为被比较数列，则可用下述关联度系数公式分别求得第i 个方案第k 个指标与第k 个最优指标的关联系数()()m k n i k i ,,2,1;,,2,1, ==ξ。

()ik
k k i ik k ik k k i ik k k k i λ
λρλλλ
λρλλξ−+−−+−=
0max max 00max max 0min i min （5） 式中分辨率[]ρρ,1,0∈
一般取0.5。

进一步求得如下关联系数矩阵E :
()()()()()()()()()
=m m m E n n n ξξξξξξξξξ 2121
21222111 （6） 式中：()()m k n i k i ,,2,1;,,2,1, ==ξ为第i 种方案第k 种指标与第k 个最优指标的关联系数。

3.4 灰色关联度的确定
数学模型：
E P R •= （7） 式中：[]n r r r R ,,,21 =为n 个方案的综合评判结
果矩阵。

其中，()n i r i ,,2,1 =表示第i 个方案的综合评判结果。

[]m P P P P ,,,21 =为m 个评判指
标的权重分配矩阵，应满足
∑==m
k k
P
1
1，权重分配矩
阵由项目专家根据项目实际情况确定。

第i 个方案的综合评判结果及关联度i r 可由下式求得：
()()()()
•=m P P P r i i i im i i i ξξξ 21,,,21 （8）
该式也可用()∑==m
k i k i
k P r 1
ξ表示。

若关联度i r 最大，则说明{}ik λ与最优指标集
{}k 0λ最接近，说明第i 个方案优于其他方案，据此
可排出各方案的优劣次序。

4 模型应用分析
对三种塔吊基础施工做法的假设原始数据汇总见表2。

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原始数据 表2
塔吊基础 指标
A B C X1 45 30 30 X2 延后 无影响 无影响 X3 0 52.8125 19.0125 X4 52.8125 52.8125 19.0125 X5 2层钢筋 2层钢筋 1层钢筋 X6 破除费用 无破除费用
无破除费用
X7 -1 1 0 X8 15 0 0 X9
较高
较高
一般
将定性指标转为定量指标后可得到处理后的数据如表3所示。

数据处理 表3
塔吊基础 指标
A B C X1 45 30 30 X2 1 0 0 X3 0 52.8125 19.0125 X4 52.8125 52.8125 19.0125 X5 2 2 1 X6 1 0 0 X7 -1 1 0 X8 15 0 0 X9
2
2
1
4.1 确定最优指标集
0i X =[30，0，0，19.0125，1，0，-1，0，1]
4.2 指标值的规范化处理
对原始指标和最优指标集进行规范化处理得表4。

规范化处理后的指标数据 表4
塔吊基础
指标
A B C 0i X X1 1 0 0 0 X2 1 0 0 1 X3 0 1 0.36 0 X4 1 1 0 0 X5 1 1 0 0 X6 1 0 0 0 X7 0 1 0.5 0 X8 1 0 0 0 X9 1 1 0 0
4.3 确定关联系数矩阵E
计算表4各指标和最优指标的关联系数得表5。

关联系数 表5
塔吊基础
指标
A B C ξ（1） 0.3333 1 1 ξ（2） 1 0.3333 0.3333 ξ（3） 1 0.3333 0.5814 ξ（4） 0.3333 0.3333 1 ξ（5） 0.3333 0.3333 1 ξ（6） 0.3333 1 1 ξ（7） 1 0.3333 0.5 ξ（8） 0.3333 1 1 ξ（9）
0.3333
0.3333
1
4.4 评价指标权重
邀请3位项目专家根据项目实际情况，给出9个指标的两两判断矩阵，之后用yaahp 软件计算并
检验其一致性，最终确定指标权重为ω=（0.2,0.2,0.08,0.12,0.08,0.04,0.04,0.04,0.2）T ，如表6所示。

指标权重 表6
总目标
一级指标 二级指标 施工做法
时间影响（0.4）
塔吊开始使用时间X1（0.2）
对总工期的影响X2（0.2） 成本分析（0.4）
土方开挖增加量X3（0.08） 混凝土增加用量X4（0.12） 钢筋增加用量X5（0.08） 破除费用X6（0.04） 塔吊标准节增加量X7（0.04） 额外机械费用X8（0.04） 施工技术难度（0.2）
施工技术难度X9（0.2）
4.5 确定各承包商的关联度值
根据E P R ×=,
ω×=A A E R =0.5467； ω×=B B E R =0.52；
ω×=C C E R =0.8132；
通过对关联度数值进行比较：（
=C R 0.8132）
＞（=A R 0.5467）＞（=B R 0.52），塔吊基础部分重合筏板基础施工做法与其他两种施工做法相比，关联度值最大，故塔吊基础部分重合筏板基础施工做法为最优施工做法，采用此施工做法，可以提前具备垂直运输条件，大大加快了工程项目的施工进度，缩短了工期，为主体结构和地下室同时施工打开了工作面；同时，由于筏板基础浇筑完成后，塔吊基础与筏板基础形成了统一的整体，避免了塔吊基础积水、垃圾难以清理。

塔吊维修不便等弊端。

5 塔吊基础部分重合筏板基础施工做法施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程
对于塔吊基础部分重合筏板基础的施工做法，
已经有很多的类似施工经验，总结已有施工经验[3]
，将施工工艺流程总结如图5所示。

5.2 操作要点
（1）塔吊基础位置确定及精确定位
根据施工图纸及施工现场位置，使塔吊位置要尽可能覆盖多个施工区域及材料加工场地；考虑塔吊附着装置距离建筑物距离及角度，满足塔吊的使用要求，塔吊的安装和用后拆卸要方便；塔吊位置要精确，尽可能避免与柱、梁等结构碰撞，需要技术人员熟悉施工图纸，并能使用全站仪精确定位；塔吊基础位置要考虑群塔作业过程中塔吊防碰撞。

（2）防水处理
塔吊基础垫层浇筑完成之后，需要在塔吊基础垫层上按照车库筏板基础的防水做法进行防水处理，预留一定的上翻接头，为使防水不被破坏，做好防水保护层，在塔吊基础与筏板的施工缝部位预
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埋止水钢板，止水钢板的质量必须满足工程项目方案要求。

（3）钢筋绑扎
塔吊基础内，既有塔吊钢筋，又有筏板预留钢筋，钢筋分布比较密集，需要根据现场施工情况，合理安排绑扎顺序。

塔吊基础定位
塔吊基础开挖及验槽
垫层浇筑
防水及保护层
塔吊基础放线及复核
塔吊基础钢筋绑扎
塔吊底角螺栓定位预埋
四周与筏板交接处理埋设止水钢板塔吊基础支模加固
验收及砼浇筑
拆模及防水
与基础筏板交接处处理凿毛
车库筏板基础施工形成整体熟悉地库基础图车库梁柱复核
车库梁柱放线
车库梁柱钢筋绑扎车库基础筏板钢筋预留
图5 施工工艺流程
（4）与筏板基础接合处理
为使塔吊基础与筏板基础接合紧密，应该先对
塔吊基础浇筑部位的混凝土进行凿毛处理并清理
干净；对预留钢筋进行除锈、调直或植筋，并与车
库钢筋连接。

6 结语
本工程采用塔吊基础部分重合筏板基础施工
做法，在降低成本、节约材料资源、减少固体废弃
物产生，缩短工期等方面取得了较好的施工效果。

参考文献
[1]张宗成,王耀怀,施镇权.塔吊基础与地下室底板合二为
一设计与实践[J].工程质量,2015,33(10):63-66.
[2]田民,刘思峰,卜志坤.灰色关联度算法模型的研究综述
[J].统计与决策,2008(01):24-27.
[3]王飞.塔吊基础布置在地下车库筏板中的施工技术[J].
中国建材科技,2016,25(06):108-110.
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