配套用房及办公塔吊桩基础设计施工方案.doc

福州海峡奥林匹克体育中心配套用房及办公
塔吊基础设计施工方案

中建海峡建设发展有限公司
六月

目 录
一、编制依据 1
二、工程概况 1
三、塔吊选型 1
四、塔吊基础定位施工及防护 2
五、塔吊计算书 3
5.1塔吊的基本参数信息 3
5.2基础的基本参数信息 3
5.3各桩位参考土层参数 3
5.4塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算 8
5.5承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算........................................9
5.6承台截面主筋的计算..............................................................10
5.7承台截面抗剪切计算..............................................................11
5.8桩竖向极限承载力验算..........................................................11
5.9桩基础抗拔验算......................................................................12
六、深基坑塔吊基础 ...12
6.1施工方案一..............................................................................12
6.2施工方案一..............................................................................12
七、附图 13

一、编制依据
本方案重要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:
《塔式起重机使用说明书》
《福州海峡奥林匹克体育中心配套用房及办公岩土工程勘察报告》
《塔式起重机设计规范》（JGJT187-2023）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2023）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2023）
《建筑安全检查标准》（JGJ59-2023）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2023）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2023）
福州海峡奥林匹克体育中心——配套用房及办公施工图
二、工程概况
福州海峡奥林匹克体育中心体育场工程配套用房及办公位于福州市南台岛仓山组团中部，北临建新大道，南至规划的凤山路，东起福湾路，西至城市规划路，由福州中建城市开发建设有限公司投资建设，中建（北京）国际设计顾问有限公司设计。
本工程主体平台连接体育场和综合体育馆，南北长约235.6m,东西长约759.9m,工程正负零为罗零高程+8.450，结构型式为框架结构，地下室为框架剪力墙结构，地下一层，地上1至5层，总共分为7个区域，总建筑面积144523 m2，其中地下室面积为24907.76㎡（涉及人防面积17967.67㎡和人防物资库6940.09㎡），高度为23.8m。
商业中心基础为桩承台基础，桩径为PHC-500-125-AB型管桩，承台顶面标高为-5.0m、-0.55m、-2.45m（±0.00为8.45m）。现场场地经平整、回填，目前场地标高约-0.55m。
三、塔吊选型
本工程塔式起重机重要用于主体混凝土结构施工中的水平垂直运送，根据本工程造型特点、周边体育场和游泳馆、综合体育馆、网球馆的塔吊布置情况，环境情况、工程安排部署的需要及考虑各方面的因素，本工程计划布置11台QTZ160塔吊，臂长60m，使用高度为40m。
塔吊基础参考工程抗拔桩进行设计，采用PHC-500-125-AB型管桩，桩长结合各塔吊基础临近勘探孔拟定。具体布置如下表（各孔位土层剖面图见附图6）：
表3.1 塔吊选型表
编号
塔吊型号
参考桩孔
桩长
编号
塔吊型号
参考桩孔
桩长
1#塔吊
QTZ160
PK32
38
7#塔吊
QTZ160
ZK77
32
2#塔吊
QTZ160
ZK132
30
8#塔吊
QTZ160
ZK55
30
3#塔吊
QTZ160
ZK137
40
9#塔吊
QTZ160
PK8
40
4#塔吊
QTZ160
ZK127
40
10#塔吊
QTZ160
ZK19
43
5#塔吊
QTZ160
ZK85
27
11#塔吊
QTZ160
ZK4
37
6#塔吊
QTZ160
ZK82
33

四、塔吊基础定位施工及防护
1）、根据本工程的结构特点，面积大、高度小，1#和 3#楼为一层，高度为6.0m；2#和5#为一层的框架结构，高度为5.4m；4#和6#楼高度为23.8m；7#楼为地下室一层，地上一层，高度为5.55m。1#、2#、3#楼，同时该部分场地需作为钢结构吊装的通道，故此处结构需留到钢结构屋面罩棚施工完后再行施工。因此塔吊布置于环形后浇带外，塔吊基础布置时应避开承台、基础梁，塔身避开上部结构径向梁，具体定位详见施工平面图。
2）、塔吊基础施工见“计算书”设计规定。基础施工前应由塔吊拆装队技术负责人进行如下几方面的技术交底：混凝土强度等级、钢筋配置图、基础与建筑平面图、基础剖面图、基础表面平整度规定、预埋螺栓误差规定等，交底人为工程施工负责人，双方书面交接。基础施工应由塔机所有部门派专人监督整个施工过程，同时做好各个隐蔽验收纪录，如钎探纪录、地基隐蔽工程验收纪录等。施工完毕做好砼的养护，砼强度达成规定后方可安装塔吊。
3）、顶面用水泥砂浆找平，用水准仪校水平，倾斜度和平整度误差不超过1/5000。
4）、机脚螺栓位置、尺寸要绝对对的，应特别注意做好复核工作，尺寸误差不超过±0.5mm，螺纹位须抹上黄油，并注意保护。
5）、塔基施工时做好防雷接地预埋。
6)、承台靠基坑内侧周边砌200砖墙维护，承台靠基坑边一侧设立排水沟，沟深200，宽200，用标砖砌筑，沟内粉刷，将水排至主楼基坑边排水沟内。
五、塔吊计算书
5.1塔吊的基本参数信息
表5.1 塔吊基本参数表
荷载工况
基础荷载
P1（KN）
P2（KN）
M（KN·m）
Mk（KN·m）
工作工况
872
48.6
2654
553
非工作工况
772
89.5
2925
0
注：本工程塔吊不采用附墙。
塔吊基础节与承台采用地脚螺栓连接(塔吊承台钢筋应与管桩钢筋焊接)，地脚螺栓采用预埋方式埋入基础承台内，地脚螺栓埋设位置详见《QTZ160自升式起重机使用说明书》。
5.2基础的基本参数信息
本工程塔吊基础采用桩承台基础，承台尺寸为5米×5米×1.8米，承台配筋为双层双向B20。基础桩PHC-500-125-AB型管桩，桩顶标高罗零标高6.2m，桩顶进入承台内100mm，桩头钢筋锚入承台长度为1m。具体见下表：
表5.2.1 塔基参数表
基础承台
预制桩
基础承台厚度Hc
1.800m
桩直径
0.500m
基础承台宽度Bc
5.000m
桩空心直径
0.25m
承台混凝土强度等级
C35
桩混凝土强度等级
C80
承台混凝土的保护层厚度
50mm
桩数
4
承台钢筋级别
HRB400
桩间距a
3m
承台顶面覆土厚度
0m
桩顶标高（罗零）
1.75m、6.2m、4.3m

5.3各桩位参考土层参数
根据《福州海峡体育中心中心区配套用房及平台岩土工程勘察报告（具体勘察）,工程编号：2023-12-B15》可查出本工程各土层参数如下表：

表5.3.1 塔位各土层厚度及阻力标准值表
层号
土层名称
天然地基承载力特性值 fak
抗拔系数λ
预制桩(标准值)
地层厚度（m）
桩侧极限摩阻力qsk
桩端极限端阻力qpk
kPa

kPa
MPa
1#塔
累计 侧阻力
2#塔
累计 侧阻力
3#塔
累计 侧阻力
4#塔
累计 侧阻力
5#塔
累计 侧阻力
6#塔
累计 侧阻力
PK32
ZK132
ZK137
ZK127
ZK85
ZK82
1
杂填土

0.7
30

0.39

1.76　
0
0.17

2.38　

0.73　

1.59

2
粉质粘土（粘土）
100-120
0.75
40

1.25

2.1
0
1

0.5

2.1

1.7

3
淤泥
45
0.7
15

11.4
94.5
8.8
88.5
11
81
8.5
47.25
8.5
48
7.6
60
4
粉质粘土
160
0.75
55

11.4
721.5
3.9
303
8.8
565
11.2
740.25
8.4
510
8.4
522
4-1
砾砂
150
0.7
50

　0

5
砂质粘土
180

55

7.2　
1233
　0

9.6　
1093

850.25

5-1
淤泥（淤泥质土）
50
0.7
20

　0

7.8
892.25

5-2
砾砂
200
0.75
60

0

1.3
1084.25

6
残积砾(砂)质粘性土
250
0.7
75

3.2
1473
12.7　
1255.5
3.6　
1363
　4.3
1129.25

6.7
1024.5
6-1
砂质粘土
200
0.75
70

6-2
坡积粉质粘土
180
0.55
55

7
全风化花岗岩
320
0.7
90
5.5　
3　
1743
0　

5.3　
1840

1507.25
6.8
1122
5.3
1501.5
7-1
全风化闪长岩
300
0.7
80
　5.0

8
砂土状强风化花岗岩
500
0.7
100
　8.0
10.6
2803
9.6
2215.5
10.1　
2850
19.5
3457.25
11.2
2242
5.5
2051
8-1
砂土状强风化闪长岩
450
0.85
90
7.0

9
碎块状强风化花岗岩
700

12　

9.9　

5.9　

18.4　

　13.2

7.4

9-1
碎块状强风化闪长岩
500

9-2
碎块状强风化辉石安山岩
700

10
中风化花岗岩
3500

6　

8.3　

5.6　

5.2　

8.4

10-1
中风化闪长岩
3000

10-2
中风化辉石安山岩
3500

续 各土层厚度及阻力标准值表
层号
土层名称
天然地基承载力特性值 fak
抗拔系数λ
预制桩(标准值)
地层厚度（m）
桩侧极限摩阻力qsk
桩端极限端阻力qpk

kPa

kPa
MPa
7#塔
累计 侧阻力
8#塔
累计 侧阻力
9#塔
累计 侧阻力
10#塔
累计 侧阻力
11#塔
累计 侧阻力

ZK77
ZK55
PK8
ZK19
ZK4

1
杂填土

0.7
30

0.77

1.75

1

1.73

1.63

2
粉质粘土（粘土）
100-120
0.75
40

1.1

0

1.8

0.28

2.3

3
淤泥
45
0.7
15

8.16
49.5
9.6
117
10.7
141
7.9
45
10.2
112.5

4
粉质粘土
160
0.75
55

14.1
825
3.6
282
6.75
493
9.9
606
8.1
558

4-1
砾砂
150
0.7
50

5
砂质粘土
180

55

408.5
13.15
988

5-1
淤泥（淤泥质土）
50
0.7
20

5-2
砾砂
200
0.75
60

6
残积砾(砂)质粘性土
250
0.7
75

4
1125
8
821

1295.5
12.4
1536
4.7
910.5

6-1
砂质粘土
200
0.75
70

6-2
坡积粉质粘土
180
0.55
55

7
全风化花岗岩
320
0.7
90
5.5　
2.9
1386
4.7
1019
6.4

9.9
2454
9.5
1765.5

7-1
全风化闪长岩
300
0.7
80
　5.0

8
砂土状强风化花岗岩
500
0.7
100
　8.0
4.1
2186
11.9
2469
7.7
2435.5
10
3454
6.8
2445.5

8-1
砂土状强风化闪长岩
450
0.85
90
7.0

9
碎块状强风化花岗岩
700

2.5

2.1

18.8

8.5

13.3

9-1
碎块状强风化闪长岩
500

9-2
碎块状强风化辉石安山岩
700

10
中风化花岗岩
3500

7.4

5

16.2

7

10-1
中风化闪长岩
3000

5.4、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算（选取最不利的塔吊10#塔吊计算）
塔吊自重（涉及压重）F1=799.50kN；
塔吊最大起重荷载F2=100.00kN；
作用于桩基承台顶面的竖向力Fk=F1+F2=899.50kN；
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mkmax＝1840.32kN·m；
5.5、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1. 桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2023）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。
Nik=((Fk+Gk)/4)/n±Mykxi/∑xj2±Mxkyi/∑yj2；
其中 n──单桩个数，n=4；
Fk──作用于桩基承台顶面的竖向力标准值，Fk=899.50kN；
Gk──桩基承台的自重标准值：Gk=25×Bc×Bc×Hc=25×5.00×5.00×1.80=1125.00kN；
Mxk,Myk──承台底面的弯矩标准值，取1840.32kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.12m；
Nik──单桩桩顶竖向力标准值；
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力：Nkmax=(899.50+1125.00)/4+1840.32×2.12/(2×2.122)=939.89kN。
最小压力：Nkmin=(899.50+1125.00)/4-1840.32×2.12/(2×2.122)=72.36kN。
不需要验算桩的抗拔！
2. 承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2023）的第5.9.2条。
Mx = ∑Niyi
My = ∑Nixi
其中 Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.50m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=1.2×(Nkmax-Gk/4)=790.37kN；
通过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×790.37×0.50=790.37kN·m。
5.6、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2023)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs = M/(α1fcbh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
As = M/(γsh0fy)
式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2；
ho──承台的计算高度：Hc-50.00=1750.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360.00N/mm2；
通过计算得：αs=790.37×106/(1.00×16.70×5000.00×1750.002)=0.003；
ξ =1-(1-2×0.003)0.5=0.003；
γs =1-0.003/2=0.998；
Asx =Asy =790.37×106/(0.998×1750.00×360.00)=1257.07mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1800.00×0.15%=13500.00mm2。
建议配筋值：HRB400钢筋，20@110。承台底面单向根数43根。实际配筋值13510.6mm2。
5.7、承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2023)的第5.9.9条，承台斜截面受剪承载力满足下面公式：
V≤βhsαftb0h0
其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0，此处，a=0.3m；当 λ<0.25时，取λ=0.25；当 λ>3时,取λ=3，得λ=0.25；
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2023mm时，取h0=2023mm，其间按内插法取值，βhs=(800/1750)1/4=0.822；
α──承台剪切系数，α=1.75/(0.25+1)=1.4；
0.822×1.4×1.57×5000×1750=15814.255kN≥1.2×939.893=1127.871kN；
通过计算承台已满足抗剪规定，只需构造配箍筋！
5.8、桩竖向极限承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2023)的第5.2.1条：
桩的轴向压力设计值中最大值Nk=939.893kN；
单桩竖向极限承载力标准值公式：
Quk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpAp1)
u──桩身的周长，u=1.571m；
Aj──空心桩桩端净面积,Aj=0.147m2；
λp──桩端土塞效应系数，λp=0.179；
Ap1──空心桩敞口面积，Ap1=0.049m2；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号
土厚度(m)
土侧阻力标准值(kPa)
土端阻力标准值(kPa)
抗拔系数
土名称
1
1.73
30.00
0.00
0.70
杂填土
2
0.28
40.00
0.00
0.75
粉质粘土
3
7.90
15.00
0.00
0.70
淤泥
4
9.90
55.00
0.00
0.75
粉质粘土
5
0.10
55.00
0.00
0.75
砂质粘土
6
12.40
75.00
0.00
0.70
砾质粘性土
7
9.90
90.00
5500.00
0.75
全风化花岗岩
8
6.80
100.00
8000.00
0.70
砂土状强风化闪长岩
9
13.30
0.00
0.00
0.85
碎块状强风化闪长岩
由于桩的入土深度为43.00m,所以桩端是在第8层土层。
单桩竖向承载力验算: Quk=1.571×2631.6+8×(0.147+0.253×0.049)=4134.985kN；
单桩竖向承载力特性值：R=Ra=Quk/2=4134.985/2=2067.492kN；
Nk=939.893kN≤1.2R=1.2×2067.492=2480.991kN；
桩基竖向承载力满足规定！
同理可得各塔吊桩单桩竖向承载力，汇总如下表：

1#塔
2#塔
3#塔
4#塔
5#塔
6#塔
7#塔
8#塔
9#塔
10#塔
11#塔
桩身入土深度
38
30
40
40
27
33
32
30
40
43
37
桩端所在土层
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
桩侧阻力标准值
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Quk（KN）
2799
2364
3155
3080
2118
2888
2544
2581
3065
4134
3141
Ra（KN）
1399
1182
1578
1540
1059
1444
1272
1290
1532
2067
1571
1.2Ra（KN）
1679
1418
1893
1848
1271
1732
1526
1548
1839
2481
1885
由上表看出各桩基竖向承载力均满足规定！此外，本工程现有场地是由海砂回填而成，现有场地回填标高在6.7~7.9m之间，室内地面标高8.45m，承台面标高设计1#和9#在-5.4m，承台厚度1.8m，桩顶标高1.35m，原地面标高约5m，回填层中桩长按1m计，总桩身长度汇总如下：

桩长 塔号
1#塔
2#塔
3#塔
4#塔
5#塔
6#塔
7#塔
8#塔
9#塔
10#塔
11#塔
有效桩长（m）
38
30
40
40
27
33
32
30
40
43
37

六、深基坑塔吊基础
6.1施工方案一
1）、第一阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-2.45m【24.2m*24.2m】，按1：1放坡；
2)、第二阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-5.00m，按1：1放坡；
3）、第三阶段在四根管桩外侧【7m*7m】打钢板桩，然后采用机械与人工配合开挖，在挖至坑底时（-7.00m）应预留300mm厚采用人工开挖；
4）、第四阶段在塔吊承台基础施工完后立即进行土方回填（基础承台四周），然后把钢板桩拔出。
具体详见附图7
6.2施工方案二
1）、第一阶段土方重要采用大型挖掘机机械开挖，开挖至-4.40m【22.3m*22.3m】，按1：1放坡；
2）、第二阶段在四根管桩外侧【7m*7m】打钢板桩，然后采用机械与人工配合开挖，在挖至坑底时（-6.30m）应预留300mm厚采用人工开挖，然后把预制的水泥管（D=1500m）套入管桩，在水泥管与管桩之间浇筑砼（与管桩桩芯一起浇筑）；
3）、等管桩桩芯与水泥管与管桩之间的砼强度达成设计规定后，再开始进行塔吊基础承台施工；
4）、在进行底板土方开挖时，先把钢板桩拔出，再采用人工开挖的方式把基础承台位置底部土方开挖至（-6.10m），并随即进行垫层（200mm）、底板（200mm）施工，【与地下室底板、垫层一起施工】。
5）、主体结构竣工后，塔吊基础承台采用炮头机打爆及人工装卸【外运】。
具体详见附图8
以上两种施工方案根据现场开挖进展，土质情况进行拟定。
七、附图
附图1：塔吊平面布置图

附图2：塔吊桩示意图

附图3：承台配筋图

附图4：塔吊基础定位图
附图5：塔吊承台与边坡位置关系图(8#)：

附图6：桩位参考土层剖面图

1#塔吊 2#塔吊 3#塔吊 4#塔吊 5#塔吊 6#塔吊

·

7#塔吊 8#塔吊 9#塔吊 10#塔吊 11#塔吊

附图7：施工方案一 (1#、2#、9#)

附图8：施工方案二 (1#、2#、9#)