利用基坑支撑体系承托塔吊的结构及其施工方法技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特指一种利用基坑支撑体系承托塔吊的结
构及其施工方法。
背景技术
现有施工中，对于塔吊的安装，通常采用单独打4根灌注桩作为塔吊
承台，将塔吊安装在塔吊承台上再进行吊装作业。在塔吊作业完成后，再
将单独设置的塔吊承台进行拆除。现有的做法中，需要施工塔吊承台，后
期还需要将塔吊承台拆除，使得工期较长，且拆除操作造成材料和人力的
资源浪费，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用基坑支撑体系
承托塔吊的结构及其施工方法，解决现有塔吊施工中存在的施工工期长、
拆除承台造成材料和人力资源浪费、以及成本较高的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明一种利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法，包括：
在基坑施工中，施工基坑内的支撑梁；以及
利用所述支撑梁作为塔吊的安装基础，并将所述塔吊安装于所述支撑
梁上以进行吊装作业。
本发明利用基坑支撑体系中的支撑梁作为塔吊的安装基础，避免了单
独施工灌注桩形成塔吊承台，节约了施工成本，同时还省去了单独施工塔
吊承台的时间，节约了工期。且基坑内的支撑体系在基坑施工完成后会进
行拆除，使得以支撑梁作为塔吊的安装基础，还具有拆除方便，无需另外
单独制作塔吊承台，也免除了单独拆除塔吊承台的麻烦，节约了施工成本，
节省了材料和人力资源，还极大的缩短了施工工期。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法的进一步改进在于，还
包括：
于所述支撑梁的底部支设格构柱；
将位于所述塔吊处的格构柱与相邻的格构柱连接固定。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法的进一步改进在于，将
位于塔吊处的格构柱支设于所述塔吊的正下方。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法的进一步改进在于，将
位于所述塔吊处的格构柱间隔设置剪刀撑，通过所述剪刀撑与相邻的格构
柱连接固定。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法的进一步改进在于，施
工基坑内的支撑梁时，于所述支撑梁内设置供安装塔吊用的埋件，并于所
述埋件处设置加强钢筋。
本发明还提供了一种利用基坑支撑体系承托塔吊的结构，包括：
支设于基坑内的支撑梁，用于作为塔吊的安装基础；以及
安装所述支撑梁之上、供进行吊装作业的塔吊。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的进一步改进在于，还包括
支设于所述支撑梁底部的格构柱，位于所述塔吊处的格构柱与相邻的格构
柱连接固定。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的进一步改进在于，位于所
述塔吊处的格构柱支设于所述塔吊的正下方。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的进一步改进在于，位于所
述塔吊处的格构柱与相邻的格构柱支架连接有剪刀撑。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的进一步改进在于，所述支
撑梁内埋设有埋件，所述埋件处设置有加强钢筋。
附图说明
图1为本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的示意图。
图2为本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的俯视图。
图3为本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构中格构柱的结构示
意图。
图4为本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构中支撑梁的配筋结
构示意图。
图5为本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构中格构柱的截面剖
视图。
图6为图5中A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种利用基坑支撑体系承托塔吊的结构及其施工方法，
为保证基坑施工阶段的材料水平和垂直运输，在基坑的第一道支撑及栈桥
施工完成后，利用首道支撑作为塔吊的基础，在首道支撑上布设塔吊，进
行塔吊作业，基坑的支撑梁底部支设格构柱，格构柱的底部插入到立柱桩
内，支撑梁、格构柱、以及立柱桩属于基坑的支撑体系，用于保护基坑的
施工安全，避免基坑塌方。本发明利用了基坑的支撑梁，将基坑的支撑梁
作为塔吊的安装基础，将塔吊装设在支撑梁上以进行塔吊作业，这样省去
了塔吊承台的施工，避免了单独打4根塔吊桩，节约了成本，还大大节省
了工期。基坑的支撑体系在基坑施工完成后，会进行拆除，利用支撑梁作
为塔吊的安装基础，不仅避免了塔吊承台的施工，也节省了塔吊承台的拆
除操作，节省了人力和材料等资源，缩短了施工工期，具有较好的经济效
益。下面结合附图对本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构及其施工方
法进行说明。
参阅图1，显示了本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构的示意
图。下面结合图1，对本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构进行说明。
如图1所示，本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的结构包括支撑梁
11和安装在支撑梁11之上的塔吊21，该支撑梁11支设于基坑内，将支
撑梁11作为塔吊21的安装基础。支撑梁11为基坑内的支撑体系，在基
坑的施工中，为确保基坑的施工安全，在基坑挖掘的过程中，会对基坑内
壁之间设置支撑体系，防止基坑的坍塌。
结合图2所示，本发明中的基坑采用常规顺做法施工，在基坑内的第
一道支撑梁11及栈桥14施工完成后，利用该第一道支撑梁11作为塔吊
21的基坑，在支撑梁11上布设塔吊，以确保基坑施工阶段的材料水平和
垂直运输。在栈桥14的侧部施工地连墙13，通过地连墙13增强基坑的
稳固。塔吊对底部的安装基础的作用力，主要有弯矩、竖向力、水平力、
以及扭矩四个参数，基坑的支撑梁为钢筋混凝土结构，具有较高的强度及
刚度，经计算，该支撑梁能够有效承受塔吊的作用力，以确保塔吊的作业
安全。
在支撑梁11的底部支设有格构柱12，格构柱12用于支撑支撑梁11，
该格构柱12随着基坑的下挖而向下拼接，在基坑施工至底板时，将格构
柱12穿越底板并在格构柱的周边焊接止水片，格构柱12的底部插设在立
柱桩内，而立柱桩打入基坑的底部。通过支撑梁11底部设置的格构柱12
可以对塔吊21起到稳固的撑托。结合图3所示，位于塔吊21处的格构柱
12与相邻的格构柱12之间连接固定。较佳地，通过剪刀撑121将位于塔
吊21处的格构柱12与相邻的格构柱12之间支撑连接固定。
结合图4所示，为进一步提高塔吊21的作业安全，对作为塔吊21
的安装基础的支撑梁11进行加固，将该作为塔吊安装基础的支撑梁11
的梁高加高至1500mm，梁宽加至1000mm，砼强度等级为C30，以增强
支撑梁11的结构强度。经计算，该支撑梁11内铺设有顶部钢筋113、底
部钢筋114、以及两侧钢筋115，还设有四肢箍筋111，拉筋112，底部钢
筋114设置两排。其中的顶部钢筋为11根，底部钢筋为22根，两侧的钢
筋各为12根。在绑扎支撑梁11内的钢筋时，需要为安装塔吊的埋件预留
出位置，在将埋件放置好后，在埋件处设置加强钢筋，以确保埋件的稳固
性。
位于塔吊21处的格构柱12支设于塔吊21的正下方，利用格构柱12
承载塔吊21的压力。结合图5和图6所示，格构柱12采用角钢和缀板焊
接而成，在格构柱12的四周间隔设置加强板122，在加强板122和格构
柱12之间连接加劲板123，加强板122与格构柱12之间采用焊接固定，
加劲板123与加强板122和格构柱12之间采用焊接固定，焊接的厚度大
于10mm。位于塔吊21处支撑梁11下方的格构柱12每隔4m至6.5m与
周边的格构柱焊接剪刀撑。
为进一步地提高塔吊的安全性，在塔吊处的格构柱底部的立柱桩进行
加深，基坑支撑体系中的立柱桩的桩长通常采用30m，而塔吊处的立柱桩
的桩长分别为40m、35m，该立柱桩的直径为650mm，且上部扩径为
800mm。
下面对塔吊的荷载以及支撑体系的承载能力进行计算。
塔吊传向支撑的力主要有弯矩、竖向力、水平力、扭矩四个参数，塔
吊21的高度为39.6米，计算荷载如下：Mv＝2243kN.m(弯矩)，Fh＝42kN
(竖向力)，Fv＝873kN(水平力)，Ms＝220kN.m(扭矩)。
因支撑系统刚度较大，能够抵抗水平力与扭矩，故在计算中省去了水
平力和扭矩，在计算时只考虑弯矩与竖向力，通过计算弯矩沿着八个方向
作用不利工况受力分析，设计塔吊基础大小及配筋，将弯矩通过塔身四个
角转化为四个集中力传向支撑梁。八个方向为沿着X轴、Y轴四个方向，
对角线四个方向进行计算，利用公式Fv/4±Mv/2L，将弯矩与竖向力沿
着塔身四个角传递到支撑梁上，相当于荷载输入，然后计算支撑梁的大小
及配筋情况，最后设计立柱桩及格构柱的大小。
支撑梁的大小及配筋情况，如图4所示，显示了支撑梁的配筋结构，
支撑梁根据四个荷载参数和八个方向作用不利工况的计算而进行设计的，
该支撑梁11内铺设有11根顶部钢筋113、22根底部钢筋114、以及两侧
各12根钢筋115，还设有四肢箍筋111，拉筋112，底部钢筋114设置两
排。其中的顶部钢筋、底部钢筋、两侧钢筋均采用φ25钢筋，箍筋和拉
筋均采用φ12钢筋。对支撑梁的梁高和梁宽进行加大，具体为：支撑梁
11的梁高加高至1500mm，梁宽加至1000mm，砼强度等级为C30。
支撑梁体系中的格构柱沿着柱身间隔设置剪刀撑，通过剪刀撑与相邻
的格构柱或者连续墙支撑连接，格构柱本身间隔设置加强板和加劲板，且
焊接工艺应满足要求，焊接的厚度大于10mm。
支撑体系中的格构柱的承载力计算，如下表：
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支撑体系中的立柱桩的承载力计算，当桩长为40m时，计算得极限
承载力估算值为Ra＝4067.3KN，取安全系数K为2，抗压承载力设计值为
2033.6KN。当桩长为35m时，计算得极限承载力估算值为Ra＝3556.8KN，
取安全系数K为2，抗压承载力设计值为1778.4KN。
经计算，支撑体系中的支撑梁、格构柱、以及立柱桩均能够满足塔吊
的最大荷载力，利用支撑梁作为塔吊的安装基础，能够确保塔吊的使用安
全，这样一方面避免了单独施工塔吊承台，也省去了塔吊承台的拆除工作，
能够极大的节省施工成本，节约施工工期，避免了材料和人力资源的浪费。
在施工过程中，需要注意以下方面：
为保证格构柱的定位和垂直度，要求格构柱与立柱桩结合的定位偏差
不大于20，垂直度偏差不大于1/200，且一次成桩。格构柱的垂直度偏差
不大于1/200，中心偏差±5，格构柱边与轴线平行。随土方开挖塔吊基础
下方的格构柱须与相邻格构柱至少两个方向焊接28C剪刀撑，每4.0～6.5m
设置一道。格构柱穿越底板时需沿周边焊接止水片。砼支撑钢筋或底板钢
筋遇到格构柱时应尽量穿过去，严禁随意切割格构柱角钢或缀板。为保护
塔吊及控制栈桥荷载，在塔身周边1.5m处设置工具式围栏。支撑梁钢筋
绑扎时预留出放置塔吊埋件的空档，埋件安放以后放置2根Φ25钢筋加
强。
在基坑的基础底板施工完成，并达到设计强度后，将塔吊移至基础底
板上，对底板上作为塔吊安装基础的部位进行加厚并与周边承台形成整
体。
下面对本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法进行说明。
本发明利用基坑支撑体系承托塔吊的施工方法包括：在基坑施工中，
施工基坑内的支撑梁，利用该支撑梁作为塔吊的安装基础，并将塔吊安装
在支撑梁上以进行吊装作业。如图1所示，在基坑的施工中，随着基坑的
挖掘在基坑内施工基坑的支撑体系，该支撑体系包括支设于基坑内壁之间
的支撑梁11，本发明利用该支撑梁11作为塔吊21的安装基础，将塔吊
21安装在支撑梁11之上，以确保塔吊21的吊装作业。支撑梁11为钢筋
混凝土结构，其结构强度完全满足塔吊的荷载，可以确保塔吊的使用安全，
利用支撑梁作为塔吊的安装基础，节省了塔吊承台的施工，同时还避免了
后期塔吊承台的拆除，极大的节约了施工成本，缩短了施工工期，具有较
好的经济效益。
在支撑梁11的底部支设格构柱12，格构柱12为采用角钢和缀板焊
接而成的钢立柱，通过格构柱12支撑住支撑梁11，为确保格构柱12的
稳定，将位于塔吊21处的格构柱12与相邻的格构柱连接固定。较佳地，
通过剪刀撑将位于塔吊21处的格构柱12与相邻的格构柱连接固定，结合
图3所示，该剪刀撑121沿着格构柱12间隔布设，剪刀撑121支撑连接
于两个格构柱12之间，对塔吊处的格构柱12起到加固的作用。
为满足塔吊21下方的安装基础提供稳固支撑，将位于塔吊21处的格
构柱12支设于塔吊21的正下方，使得格构柱12与塔吊21相对设置，这
样格构柱12能够较好的承载塔吊21的荷载，确保支撑稳定。
在施工基坑内的支撑梁11时，在用于作为塔吊21的安装基础的支撑
梁11内设置埋件，通过埋件安装塔吊21，在支撑梁11的钢筋绑扎时，
为埋件预留布设位置，放置好埋件后，再于埋件处设置加强钢筋，以加强
埋件的结构牢固，确保塔吊21安装的稳固性。
本发明中的基坑支撑体系采用现有常用的基坑支护，包括支撑梁、格
构柱、以及立柱桩，其中的支撑梁支设于基坑内壁，对基坑起到支撑的作
用，格构柱立设于支撑梁的底部，格构柱的底部插入到立柱桩内，而立柱
桩打入到基坑的内部。基坑的整个支撑体系为确保基坑的稳固，避免基坑
的塌方，在基坑施工完成后，该基坑的支撑体系会进行拆除。本发明利用
了基坑支撑体系中的支撑梁作为塔吊的安装基础，通过支撑梁、格构柱、
以及立柱桩承托塔吊，确保塔吊的安全作业，采用支撑梁作为塔吊的安装
基础，属于支撑梁的一种新的应用，这样避免了为塔吊单独施工塔吊承台，
也省去了塔吊承台的拆除作业，有效的节省了施工成本，极大的节约了施
工工期。
在施工中，为了保证基坑施工阶段的材料水平和垂直运输，在第一道
支撑及栈桥施工完成后，利用首道支撑作为塔吊基础，并对下方格构柱进
行加固后，布设1台STT153塔吊，该塔吊最大不超过39.6m(1+10+1)。
栈桥处布置的STT153塔吊利用支撑梁作为基础，并对支撑梁进行加固(支
撑梁的梁高加高至1500mm，梁宽为1000mm，砼强度等级为C30)。支
撑梁下方的格构柱随土方开挖每隔4～6.5m与周边的格构柱焊接28C剪刀
撑。对STT153塔吊下方的立柱桩进行加长处理。
STT153塔吊踏脚传递给支撑的荷载为：安装高度为39.6m(由1+10+1
节组成)，塔吊传向支撑的力主要有弯矩、竖向力、水平力、扭矩四个参
数，计算荷载如下：Mv＝2243kN.m(弯矩)，Fh＝42kN(竖向力)，Fv＝873kN
(水平力)，Ms＝220kN.m(扭矩)。
因支撑系统刚度较大，能够抵抗水平力与扭矩，故在计算中省去了水
平力和扭矩，在计算时只考虑弯矩与竖向力，通过计算弯矩沿着八个方向
作用不利工况受力分析，设计塔吊基础大小及配筋，将弯矩通过塔身四个
角转化为四个集中力传向支撑梁。八个方向为沿着X轴、Y轴四个方向，
对角线四个方向进行计算，利用公式Fv/4±Mv/2L，将弯矩与竖向力沿
着塔身四个角传递到支撑梁上，相当于荷载输入，然后计算支撑梁的大小
及配筋情况，最后设计立柱桩及格构柱的大小。
支撑梁根据四个荷载参数和八个方向作用不利工况的计算而进行设
计的，得出支撑梁11以如下的配筋进行设置，如图4所示，在支撑梁11
内铺设11根顶部钢筋113、22根底部钢筋114、以及两侧各设置12根钢
筋115，还设有四肢箍筋111，拉筋112，底部钢筋114设置两排。其中
的顶部钢筋、底部钢筋、以及两侧的钢筋均采用φ25钢筋。在绑扎支撑
梁11内的钢筋时，需要为安装塔吊的埋件预留出位置，在将埋件放置好
后，在埋件处设置加强钢筋，以确保埋件的稳固性。支撑梁11的大小进
行加高和加宽处理，支撑梁的梁高加高至1500mm，梁宽为1000mm，砼
强度等级为C30。
结合图5和图6所示，对于塔吊21下方的格构柱进行加固，在格构
柱12的四周间隔设置加强板122，在加强板122和格构柱12之间连接加
劲板123，加强板122与格构柱12之间采用焊接固定，加劲板123与加
强板122和格构柱12之间采用焊接固定，焊接的厚度大于10mm。塔吊
下方的格构柱随土方开挖每隔4～6.5m与周边的格构柱焊接28C剪刀撑。
立柱桩的直径采用650mm(与格构柱连接的上部扩径为800mm)，
桩长分别为40m、35m。单桩承载力计算结果如下：当桩长为40m时，计
算得极限承载力估算值为Ra＝4067.3KN，取安全系数K为2，抗压承载力
设计值为2033.6KN。当桩长为35m时，计算得极限承载力估算值为
Ra＝3556.8KN，取安全系数K为2，抗压承载力设计值为1778.4KN
经上述计算，下方的支撑体系足够承载塔吊传递的荷载，足够满足塔
吊的作业安全。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人
员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节
不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本
发明的保护范围。