《塔吊基础施工方案》.doc

湖南省第六工程有限公司
圭塘河省直住宅小区第一标段

塔
吊
基
础
专
项
方
案

编制人：
日 期： 二0一三年六月六号

湖南省第六工程有限公司

一、工程概况
1、工程概况
本工程结构类型住宅部分框剪结构，商业部分为框架结构，建筑构件耐火等级为一级，防火设计的建筑分类为一类高层，抗震设防烈度为6度，屋面防水等级为Ⅰ级。本工程含南区地下室、1#栋-11#栋共11栋住宅、23#栋-25#栋3栋商业楼；总建筑面226773.63平方米；地上住宅为25-29 层一类高层住宅，地下室为 1 层；基础形式为桩基础。各栋号概况如下：
序号
栋号
层数
建筑高度(M)
1
1#、2#、3#
24+1
76.2
5#
24+1
2
4#、8#
28+1
88.2
3
6#、10#
28+1
88.2
4
7#
24+1
76.2
9#
5
11#
24+1
76.2
6
23#商业4
3
12.6
7
24#商业5
2
8.4
25#商业6
8.4
8
地下室
1
3.9(层高)
2、各参建单位
工程名称：圭塘河省直住宅小区南区第一标段
建设单位：长沙丰升置业有限公司
设计单位：上海建筑设计研究院有限公司
监理单位：湖南长顺监理工程有限责任公司
勘察单位：化工部长沙设计研究院
施工单位：湖南省第六工程有限公司
3、地质情况
本工程地下室基坑及桩基建设单位已委托其他单位施工完毕，根据化工部长沙设计研究院提供的《岩土工程详细勘测报告》，绝对标高为44～39m土质为回填土、粉质粘土、跞石层， 39m以下为强风化岩。施工塔吊承台持力层为粉质粘土，承载力特征值180KPa。本工程采用一根大直径的桩来承担塔机的荷载，即单桩承台式基础，来抵抗塔机的倾覆保持整体的稳定性。采用人工挖孔桩，桩底标高为伸入强风化1.5M深。强风化泥质岩为持力层。端阻力qpa=2300KPa。
4、塔式起重机平面布置
现场拟布置11台臂长56m的TC5610塔式起重机，TC5610塔吊初次安装高度为30米，为防止塔式起重机互相碰撞，相邻塔式起重机安装高度错开5m以上。塔式起重机的具体位置详见《塔式起重机平面布置图》
5、塔吊技术指标
本案塔吊为中联中共科技发展股份有限公司生产TC5610塔吊。主要技术指标如下：
序号
技术指标
技术数据
1
塔吊功率
35KW
2
工作幅度
56m
3
起升速度
80m/min
4
塔吊最大起重量
6t
5
最大幅度起重量（56m处）
1.0t
6
起重力矩
80t/m
7
回转速度
0.65转
8
标准节宽度
1.60m
9
塔机自重（包括配重）
464kN（非工况）
10
变幅速度
25-50m/min
11
倾覆力矩
1552KN/m（非工况）

二、工艺原理
单桩承台式基础，是承台基础和桩基的联合体，承台支撑塔机，桩基传递荷载，它们共同起到抵抗塔机的倾覆，保持整体稳定性，和满足地基承载力的要求。
三、施工工艺流程及操作要点
1、塔机基础的设计流程
塔机基础抗倾覆的计算模式→塔机基础的受力最大数值→确定承台和桩基的设计尺寸→非工作工况时力矩平衡计算→承台配筋计算→桩基础设计。
2、塔机基础施工工艺
放线定位→承台基础开挖→人工挖孔桩→桩基和承台基础钢筋绑扎→预埋塔机地脚螺栓→浇筑基础砼→砼养护。
四、验算
1、塔吊在末采用附着装置前，基础受力最大数据
工况
塔机垂直力G（KN）
水平力F（KN）
倾覆力矩M（KN.m）
扭矩（KN.m）
工作状态
511.2
18.3
1335
269.3
非工作状态
464
73.9
1552
0

2、塔机基础的抗倾覆设计计算
1）、塔机基础抗倾覆的计算模式
单桩承台式深基础抗倾覆的计算模式是以承台基础为主导的抗倾覆计算方法，计算力臂为承台宽度的一半数值，安全系数取值K=1.8。
2）、确定承台和桩基的设计尺寸
承台基础设计尺寸：平面尺寸b为5m*5m，高度h=1.35m。
桩基础的设计尺寸：直径D=1.2m，桩深L≥6m。
3）、计算非工作工况时的力矩平衡
塔机基础在非工作工况时的倾覆力矩最大，为塔吊最不利受力状态，进行塔机基础抗倾覆计算。
依据荷载是否在基础底面截面核心区，确定塔吊基础抗倾覆稳定性：
e=（M+Fh.h）/N+G
式中：N——作用在基础中心的垂直力（非工况），N=464KN
Fh——作用在基础顶面的水平力（非工况），Fh=73.9KN
G——矩形混凝土基础自重，G=1012.50 KN
M——作用在基础顶面的倾覆力矩（非工况）M=1552KN.m
b——矩形混凝土基础宽度
h——矩形混凝土基础高度
经计算e=（1552+73.9×1.35）/（464+1012.50）
=1.12≤1.667（b/3）
所以塔吊基础抗倾覆稳定性满足要求。

2、承台配筋计算
1）.基础计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第5.2条承载力计算。
计算简图:

A：工况时计算
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：

式中 F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和
最大起重荷载,F=1.2×511.2=613.44kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×(25.0×5×5×1.35) =1012.5kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5m；
W──基础底面的抵抗矩，W=1/6Bc×Bc×Bc=20.83m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1335KN·m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算：

a=5/2-1335/(613.44+1012.5)=1.68m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值
Pmax= (613.44+1012.5)/52+1335/20.83=129.03kPa
无附着的最小压力设计值
Pmin= (613.44+1012.5)/52－1335/20.83=0.95kPa
有附着的压力设计值 P=(613.44+1012.5)/52=65.04kPa
偏心距较大时压力设计值 Pkmax=2×(613.44+1012.5)/(3×
5×1.68)=129.04kPa
B：非工况时计算
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑附着时的基础设计值计算公式：

当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：

式中 F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和
最大起重荷载,F=1.2×464=556.8kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×(25.0×5×5×1.35) =1012.5kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5m；
W──基础底面的抵抗矩，W=1/6Bc×Bc×Bc=20.83m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1552KN·m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算：

a=5/2-1552/(556.8+1012.5)=1.51m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值
Pmax=(556.8+1012.5)/52+1552/20.83=137.28kPa
无附着的最小压力设计值
Pmin= (556.8+1012.5)/52－1552/20.83=-11.75kPa
有附着的压力设计值 P=(556.8+1012.5)/52=62.77kPa
偏心距较大时压力设计值 Pkmax=2×(556.8+1012.5)/(3×
5×2.28)=91.77kPa

2）、地基基础承载力计算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第5.2.3条。
计算公式如下:

其中 fa──修正后的地基承载力特征值(kN/m2)；
fak──地基承载力特征值，粉质粘土取180.00kN/m2；（地质报告）
b──基础宽度地基承载力修正系数，取0.00；
d──基础埋深地基承载力修正系数，取1.00；
──基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
γm──基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b──基础底面宽度，取5m；
d──基础埋深度,取1.35m。
解得修正后的地基承载力设计值 fa=197.00kPa
pk≤fa 137.28 KPa≤197.00Kpa 满足要求
pkmax≤1.2fa 91.77 KPa≤236.40Kpa 满足要求

受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第8.2.7条。
验算公式如下:

式中 hp──受冲切承载力截面高度影响系数，取 hp=0.95；
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取 ft=1.57kPa；
am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

am=[1.50+(1.50 +2×1.35)]/2=2.85m；
h0──承台的有效高度，取 h0=1.3m；
Pj──最大压力设计值，取 Pj=137.28kPa；
Fl──实际冲切承载力：

Fl=137.28×(5+4.20)×0.4/2=252.60kN。
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×2850×1300=3868.2kN
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
3、承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第8.2.7条。
1）.抗弯计算，计算公式如下:

式中 a1──塔身至基底边缘的距离，取 a1=1.75m；
a──塔身的截面边长尺寸
P──塔身处的基底反力:

P=137.28×(3×1.35-1.75)/(3×1.35)=77.96kPa；
a'──截面I-I在基底的投影长度,取 a'=1.35m。
经过计算得 M=1.752×[(2×5+1.35)×(137.28+77.96-2×1012.5/52)+(137.28-77.96)×5]/12=113.40kN.m。
2）.配筋面积计算,公式如下:
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第7.2条。

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0 fc──混凝土抗压强度设计值；
h0──承台的计算高度。
经过计算得 s=113.4×106/(1.00×16.70×5×103×13002)=0.0025
=1-(1-2×0.0025)0.5=0.0025
s=1-0.0025/2=0.999
As=129.04×106/(0.999×1300×300.00)=331.20mm2。
承台断面：1350×5000×0.15％＝10125
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:10125mm2。
故取 As=10125mm2。
采用Ⅲ级钢，承台基础上部配置
C 22@160双向钢筋，下部配置30 C 22@160双向钢筋As=10125mm2。
4、桩基础设计
桩基础直径为1.2m，长6m。桩基础承受的垂直力
N=F+( M倾+F·h)÷b/2+b2·h·γC+π·D2/4·l·γC
=613.44+(1335+73.9*1.35) ÷5/2+52*1.35*25
+3.1416*1.22/4*6*25
=2200.75KN。
桩底传给基岩的抗压强度：
fa=N÷S=2200.75÷(3.1416*1.22/4)=1947.57KN/m2=1. 89N/mm2，
根据地质报告中风化基岩地基承载力特征值为2300Kpa大于桩底传给基岩的抗压强度满足要求。
桩基采用构造钢筋：竖向钢筋21 C 16@180，A 8螺旋箍筋@200，加强筋C 14@2000，桩基竖向钢筋锚入承台内，锚固长度不小于40倍钢筋直径。混凝土强度等级C35。
五、质量保证措施
1、建立质量保证体系 在项目经理的统一安排下，质量措施要求层层落实并认真贯彻到每个岗位上。
2、保证原材料质量 ①所用原材料要严格按规范要求分批检验、检测，合格后方可使用。 ②原材料必须有合格证（质量保证书）。
3、保证施工质量 ①凡施工中现有原材料，材料部门均应按规定提供材料合格证证明，并必须经过复检后使用。 ②每道工序施工前要进行技术交底，项目技术负责人要对施工队人员技术交底，各级交底以口头进行，并有文字记录，交底和接受都必须有签字手续。 ③浇灌必须在上道工序检查合格并经监理签字后，施工人员根据项目质检、业主代表、监理人员签字认可后开始浇灌。④在施工过程中实施施工挂牌制，牌上注明管理者，操作者，施工日期和简洁明了的质量要求。 ⑤各工序班组要像重视工序的操作一样重视成品的保护，项目管理人员应合理安排工序，尽力减少工序的交叉作业，上下工序之间做好交接工作记录，如下道工序可能对上道工序的成品造成影响时，应征得上道工序的操作人员及管理人员的同意，并采取可靠措施避免破坏和污染，否则造成的损失由下道工序操作人员与管理人员负责。
六、安全技术措施
1、挖孔时，挖孔工人配有安全帽、安全绳、必要时就搭设掩体。 2、对于取出土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，要求
经常检查。
3、在井口周围用砖砌围护，进口围护高于地面20cm～30cm，以
防止土、石、杂物滚入孔内伤人。为防止井口坍塌，在孔口用混凝土护壁，高约2.0m。
4、挖孔时还应经常检查孔内的二氧化碳含量，如超过0.3%，或
孔深超过10m时，采用机械通风。
5、挖孔工作暂停时，将孔口罩盖。在井孔安设牢固可靠的安全
梯，以便于施工人员上下。
6、砼浇注完毕，桩顶标高低于地面的应盖好板（网）或设置封
闭围栏。
七、附
附图一：圭塘河省直机关住宅小区第一标段塔吊平面布置图
附图二：圭塘河省直机关住宅小区第一标段塔吊承台、桩基图
附图三：圭塘河省直机关住宅小区第一标段塔吊穿地下室底板、顶板处置图