塔吊格构柱基础施工方案.doc

多功能无机材料综合研究基地 塔吊基础施工方案
目 录
一、工程概况
二、工程施工机械布置
三、编制依据
四、施工工艺
五、塔吊承台基础施工
六、安全文明施工措施

七、塔吊基础计算
八、附图

QTZ63塔式起重机钢格构柱基础施工方案
一、工程概况
凉城地区中心公寓式办公楼工程,工程地处上海市虹口区水电路（近车站北路），本工程建筑面积为54468平方米，结构类型为框架结构，地上十九层，地下二层，其中地下二层为人防。1-4层为裙房，5-19层分别为1#、2#楼。工程桩采用混凝土钻孔灌注桩，桩径为800，本工程±0.00相当于绝对标高3.55m，自然地坪相对标高为-0.3m，结构类型为框架结构，基础垫层底标高为-9.15米。
二、工程施工机械布置
凉城地区中心公寓式办公楼工程,施工面积大，但施工场地较小，施工道路难以兜通要确保工程顺利施工，应合理组织材料进出场及施工流程，合理布置施工机械确保安全施工。根据二幢高层及裙房的布置，二幢高层1#、2#均为单独布置塔吊。基础及主体部分垂直运输采用塔式起重机作为运输机械，以强化机械化施工。经我项目部优化考虑结合平面布置。考虑在1#、2#楼各布置一台QTZ63塔式起重机。由于1#、2#楼各布置了一台塔吊，两幢楼采取流水作业穿插施工，以利塔吊正常运转。（具体位置详桩位平面图）
三、编制依据
1、GB50007-2002 建筑地基基础设计规范
2、GB50017-2003 钢结构设计规范
3、GB50010-2002 混凝土结构设计规范
4、JBJ94-94 建筑桩基技术规范
5、JGJ59-99 建筑施工安全检查标准
6、GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范
7、JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程
8、GB50204-2002 混凝土结构工程施工质量验收规范
9、JGJ46-2005 施工现场临时用电安全技术规范
四、施工工艺
4.1 施工工艺流程:

灌注水下砼、养护
浇筑塔吊基础、安装塔吊
开挖第一皮土
安装第一道剪刀撑
开挖第二皮土
安装第二道剪刀撑
开挖第三皮土
安装第三道剪刀撑及止水片
测量放样、定位桩
埋设护筒，钻机就位
正循环成孔，成孔，清孔
检测孔径、孔深、垂直度
钢筋笼、钢格构立柱安放

钢构格柱
制作

钢筋笼制作

4.2 施工工艺
塔吊基础为C35钢筋混凝土尺寸为3.0×3.0×1.35m,基础底标高+0.50 m，下设四根Ф800钻孔灌注桩,桩长30米，桩内插入440×440型钢焊接而成的格构柱，格构柱锚入桩内3.05米，格构柱锚入塔吊基础为0.8米，桩顶标高为-9.150m，桩长30.0m，混凝土等级为水下混凝土C30，桩的间距为2.2×2.2m，穿底板的格构柱设置止水片。
位于底板面上的格构柱四面用16#槽钢作为水平撑和剪刀撑加固，每道剪刀撑高度为2.8米，共计三道。
位于塔吊部位的结构楼板留洞，此处的结构楼板钢筋留出，必要时在洞口周边进行适当结构加强，并焊接止水片。
4.3基础桩质量标准
钻孔灌注桩质量控制指标明细表
测量项目
具体内容
应达到的指标
测量定位
综合要求
复核测量基准线、基准点、护筒埋设准确
成 孔
设备安装
稳固、周正、水平，泥浆性能符合要求
孔深偏差（cm）
0－+30
孔位偏差（cm）
≤50㎜
垂直度偏差
≤1/200
孔径偏差（cm）
-0+0.20d
沉渣厚度（cm）
≤10
钢 筋 笼
综合要求
按规范和设计图纸
尺寸偏差（㎜）
主筋±10㎜、笼径±10㎜、螺旋筋±20㎜、笼长±100㎜、箍筋±20㎜
焊接质量
主筋搭接10d点焊牢固，环笼与主筋点焊牢
吊放下笼
不变形、垂直、轻放、可靠
混 凝 土
灌 注
综合要求
按规范和设计要求保证质量
导管
同心、光滑、密封、距孔底0.5m
混凝土性能（cm）
坍落度18±3和易性好、流动性好
灌注连续性
不堵管、连续灌注、保证桩顶标高
原始资料
成桩、竣工
收集保管成孔灌注桩原始资料，联系会签
4.4 格构柱垂直度控制
为确保塔吊的正常使用与安全，必须严格控制格构柱的垂直度，力争将其垂直度控制在1/300之内，具体控制措施如下：
4.4.1桩位放测:
1) 用J2级光学经纬仪（或激光经纬仪）以提高测量精度。
2) 根据甲方提供的坐标点与桩的距离关系和具体施工要求，准确放出其桩位基准点，对原有的基准点进行复核，并做好轴线基准点的保护标志。
4.4.2护筒的制作和埋设、泥浆护壁
1) 泥浆的制备和循环系统：本工程桩体的成孔采用自然造浆，如有需要则采用人工造浆护壁，在不同的土层中应采用不同性能的泥浆予以护壁成孔，有必要时掺入适量的处理剂，以防钻孔坍塌。合理地配置好泥浆，是成孔成败的关键。
2) 护筒制作：用4㎜的钢板卷成1.50m长的护筒，安装时护筒中心与桩位中心尽量吻合，最大偏差不大于20㎜，护筒顶面基本上与施工地面一致。
4.4.3钻进成孔
1) 钻机定位时，前后左右要用水平尺校正，水泡一定要在二红线中心，确保安装稳固、周正、水平，并使天车、转盘及钻头“三点成一直线”。
2) 采用Φ800mm双腰带三翼合金钻头，钻杆钻具要直，只能中心度要好，钻杆长度一般长3－4m，确保钻孔垂直度。
3) 严格把好开孔关。开孔时尽量采用短钻杆，并轻压慢转，以防止钻具因摇动过大而造成超径。
4) 分层钻进，确保成孔质量。针对淤泥质粘土层特性，选用适当控制钻速，自然造浆护壁。
4.4.4成孔技术参数选择
1) 刚开孔时，应轻压慢转成孔，把好开孔关。
2) 在容易缩径的土层中，应采用钻完一段孔后再复扫一遍的方法，在提钻具时，发现有障碍的孔段，也应进行复转从而确保设计孔径。
3) 在成孔过程中，应根据钻孔的负载大小、土层的变化钻孔的速度、泵量的大小，视具体情况，采取相应的钻孔速度，从而保证成孔质量，杜绝隐患。
4.4.5沉渣控制
1) 钻进将近设计孔深时，应降低转速，限制钻速以利排除孔底沉渣，同时进行泥浆性能调整，确保其携带钻渣的最佳程度，以利清孔作业。
2) 采用“一次清孔为主，二次清孔为辅”的清孔排渣原则，切实做好第一次清孔换浆工作，使其泥浆性能达到密度1.10－1.30，粘度8″－26″，孔底沉渣厚度≤10cm，力争达到≤5cm。
3) 清孔结束提钻后，会同现场监理对孔深、孔底沉渣等情况进行检查，并填写成孔验收单。
4.4.6钢筋笼制作与吊放
1) 严格把好进料关，钢筋的规格和质量应符合规程和设计要求，施工现场必须加强验收，妥善保管，严禁使用有缺陷或无质保书的钢材。
2) 按设计要求制作钢筋笼，分段长度应根据施工要求和材料长度而定，一般单节钢筋笼长度为9米左右，尽量满足即不浪费钢材又不妨碍钢筋笼起吊，也不会使其发生弯曲变形。
3) 采用箍筋成形法，其主筋应保持平直，不坍腰，对焊接在进行抗拉与抗弯试验的基础上，确保成形钢筋笼各项偏差值在规程规定允许范围内。
4) 成形钢筋笼由制作者自检后，经质检员会同监理验收，并记入专用验收单，严禁将不合格钢筋笼下入孔内。
5) 吊放钢筋笼应注意轻吊、慢放，如遇阻力，应查明原因并进行处理后再下入，严禁将钢筋笼强拉猛放，强行下入。
6) 设置钢筋笼应配有导向保护设施或用钢筋支撑，确保钢筋笼放置在钻孔中心，同时认真计算钢筋笼沉深，并加以固定，做到有效的控制上下浮动，以满足设计要求。
4.4.7格构柱吊放
1) 格构柱施工时，将制作好的格构柱事先焊接在一段较短钢筋笼上，应满足机器起吊要求，然后与桩身钢筋笼焊接在一起。
2) 当钻孔、孔径和垂直度达到要求后，应立即下放钢筋笼，钢筋笼吊放应垂直。为了保证柱、桩垂直度校正的统一和方便，在格构柱顶部外套一根钢管，并沿桩位十字线方向预先弹一根垂直控制线。在格构柱下放过程中，采用经纬仪从两个方向进行观测，确保格构柱垂直吊放。
3) 下放钢筋笼和格构柱十应缓慢，遇有阻力时不要猛冲，应查明原因，处理好之后再缓慢下放。
4) 格构柱放到设计标高后，测量人员应复核其方位及水平标高，达到设计要求的精度后，用护筒上的螺栓定位。否则，应继续调整，直到满足要求。

5) 当桩位及垂直度均满足设计要求后，用上口固定架将格构柱固定在井口上，然后下放导管，清孔合格后浇捣混凝土。
五、塔吊承台基础施工
5.1 模板工程
塔吊基础从整个基础进度、质量等方面综合因素考虑承台模板采用钢模。模板支设要有足够的刚度、强度及稳定性。
5.2 钢筋绑扎
根据设计图纸事先将各类基础钢筋切断成型好，按设计要求配料，计算数量（根数）正确，挂牌堆放在有遮盖的下有垫檩的地方，钢筋必须取样做物理试验，符合要求后方可切断成型。绑扎时先扎外边四框，中间按要求分成同样的间距。主筋在下，要绑扎牢固，基础底板钢筋要满扎不要跳扎。绑扎完毕及时垫好预制混凝土垫块，纵横间隔每米一个。
钢筋绑扎后应自检、互检、质检员专检，规格、品种、数量成型尺寸搭接长度（焊接接头）、垫块、网的长度、宽度尺寸偏差±10mm，网眼尺寸偏差在±20mm，保护层在±10mm以下，再请监理继续隐蔽工程的验收后保存。（具体配筋详基础图）
5.3 螺栓的预埋
钢筋绑扎完毕按照塔吊基础图纸将预埋螺栓固定到位，下部采用型钢将螺栓固定，螺栓预埋完毕首先进行自检，检查无误后方可浇捣混凝土。以确保塔机安装顺利进行。
5.4 承台砼的浇捣
本工程均采用C35商品砼。砼由搅拌车运到现场，用汽车泵泵送入模浇筑。砼到现场坍落度根据施工期间的温度确定（一般为12±3cm），在现场由专人每1车测一次坍落度，并做好记录。
砼施工操作要求：
混凝土浇筑采取循序渐进、一次到顶。振捣棒的操作要求，做到“快插慢拔”，快插是为了防止先将表面混凝土振实而与下面的混凝土发生分层离析现象；慢拔是使混凝土能填满振动棒出时所造成的空洞。在振动过程中宜将振动棒上下稍移动，以使上下振动均匀。
振动棒要均匀排列，可采用行列式或交错式，严禁跳振漏振，每次移动位置的距离应不大于作用半经的1.5倍，一般振动棒的作用半经为30～40CM。
每一点要掌握振捣时间，不得时间过短或过长，过短不易振实，过长要引起混凝土产生离析现象，一般点振捣时间为20～30秒。是否振实可以下列四个条件衡量：a、不再出现气泡；b、混凝土不再显著下沉c、表面泛浆d、表面形成水平面。
振动棒不允许支承在钢筋上或模板上，不得踩踏钢筋。每只承台混凝土浇振后上面要括平，抹压。
在浇灌混凝土时，四周的地下水要及时抽干，以免泡浸承台砼，影响质量，抽水要日夜抽水，要待混凝土终凝后或拆模板后，回填土时方可停止。
六、安全文明施工措施
6.1安全生产措施
1) 严格执行上海市及公司有关安全生产的规范、规程及文件，定期开展安全教育，做到警钟长鸣。经常进行安全检查，及时发现和排除安全隐患。
2) 认真执行各工种操作规程。电工、汽车司机、吊车司机、电焊工、钻机班长等特殊工种必须持证上岗，严禁窜岗操作。
3) 严禁酒后上班和班中喝酒。
4) 高处作业，必须系好安全带，已开凿的孔要加盖。
5) 各类机电设备必须要有良好的接地装置。
6) 吊装作业时设置警戒区域，有专人监护和指挥。现场配备足够的灭火器材。
7) 吊车钢丝绳、吊钩要经常检查，保持完好。
6.2现场文明施工和标化管理
1) 现场每个施工作业人员必须由其施工队伍负责进行文明施工和标化管理的教育，提高思想认识和觉悟，必须做到文明施工、文明操作、互相团结友爱，相互帮助、发扬风格、制止不良习气。
2) 现场标准化管理必须严格遵守部颁标准来进行管理，定期对照考核。材料堆放必须按场布图严格堆放，严禁乱堆、乱放、混放。各种设备、材料应尽量远离场地，并不准堆放过高，防止倒塌坠落伤人。
3) 制定办公室卫生管理制度，使施工现场做到整洁、卫生。
4) 车辆进出门前有纠察、装卸工或专派人员负责指挥，现场道路须畅通。
5) 消除场地内积水，操作和上下攀登的地方加设防滑措施。
6) 夜间施工必须要有足够的照明。
6.3消防管理措施
1) 消防器材的申请、保管、检查，一律由现场纠察统一负责，并且必须做到及时到位，经常检查和定期检查，发现问题立即解决，并做好书面记录。
2) 电焊工在动用明火前必须申请动火证，在动用明火时必须随身带好1只灭火器方可施工作业，并且灭火机必须专人专管，不得随便使用固定点的消防器材。
3) 气割作业场所必须清除易燃物品。氧气、乙炔与明火应保持最小的安全距离。
6.4对分包的安全监控措施
1) 对分包队伍进场要先进行安全教育。
2) 对分包队伍机械设备如电箱、桩机、吊车进行安全验收，组装完成后定期安全检查。
3) 要求分包单位指派专职的安全员现场管理。
4) 与分包单位签订安全生产协议，明确各方的安全生产权利与义务。

七、塔吊基础计算
7.1 地质参数
土层分布及物理力学性质参数如下表所示。
层序
土 名
平均深度(m)
重度γ
（KN/m3）
固结快剪峰值
渗透系数K（现场注水试验）(cm/s)
φ(°)
C(KPa)
①
杂填土
1.3

②
粉质粘土
1.4
18.5
22.5
20.0
2.00e-6
③
淤泥质粉质粘土
1.5
17.5
21.0
11.0
2.50e-6
③a
粘质粉土
2.3
18.7
33.5
4.0
2.00e-4
③
淤泥质粉质粘土
4.0
17.5
21.0
11.0
2.50e-6
④
淤泥质粘土
6.5
16.8
13.5
10.0
4.00e-7
⑤1－1
粘土
1.6
17.3
15.5
11.0
2.50e-7
⑤1-2
粉质粘土
6.2
18.1
20.5
11.0
2.50e-6
7.2 QTZ63塔吊基础加固计算书

7.2.1计算原理
根据钻孔灌注桩的入土深度,计算出单根桩的设计容许承载力(只考虑桩侧摩擦力,桩的端承力不计)。根据塔吊计算荷载资料，计算出最大单根桩的受力，即可判断桩的设计是否满足使用要求。经试算，在非工作状态下，塔吊大臂转至塔身对角线方向，对角线上两根桩中的受压桩所受荷载最大。
7.2.2参数信息
塔吊型号：QTZ63，自重（包括压重）F1=740.0KN,最大起重荷载F2=60.0KN
塔吊倾覆力矩M=2196.3KN.m,塔身的起重高度H=80m，塔身宽度B=1.6m
混凝土强度：C35,钢筋级别：Ⅱ级，承台长度LC或宽度BC=3.0m
桩直径或方桩边长d＝0.8m
桩间距a＝2.20m
7.2.3塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1＝740.0KN,
塔吊最大起重荷载F2＝60.0KN
作用于桩承台顶面的竖向力F＝ F1＋F2＝800.00KN
塔吊的倾覆力矩M＝2196.3KN.m

7.2.4矩形承台弯矩的计算
计算简图：
图中X轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
7.2.4.1桩顶竖向力的计算依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.1.1条
F+G Mxyi Myxi
± ±
N ∑y2i ∑x2i
其中n-单桩个数，n=4；
F-作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F＝628.40KN
G-桩基承台自重，G＝3.0×3.0×1.35×24=291.6KN；
Mx , MY -承台底面的弯矩设计值（KN.m）
xi,yi-单桩相对承台中心轴的xy方向距离（m）
Ni-单桩桩顶竖向力设计值
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值：
最大压力：N＝（800.0＋291.6）/4＋2196.3×(2.20/1.414)/[2×(2.20/1.414)2]＝978.71KN
最大拔力：N＝（800.0＋291.6）/4－2196.3×(2.20/1.414)/[2×(2.20/1414)2]＝-432.91KN
7.2.4.2矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的5.6.1条）
MxI＝∑NiIyi MyI＝∑NiIxi
其中MxI ， MyI-计算截面处xy方向的弯矩设计值（KN.m）
xi,yi-单桩相对承台中心轴的xy方向距离（m）
NiI-扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（KN），NiI＝Ni－G/n。
MxI＝MyI＝2×（978.71－291.6/4）×(2.20/1.414)＝2818.64 KN.m
7.2.5桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1条，根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N＝978.71KN.
桩顶轴向压力设计值应满足下面公式：ｒ0N≤fcA
其中ｒ0-混凝土轴心抗压强度设计值fc＝19.10N/ mm2;
A-桩的截面面积，A＝0.502m2
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求
7.2.6桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.8条，根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N＝978.71KN.,桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力：R＝（QSK＋QPK）/ｒSP＝（U∑ｑsik＋ｑPKAP）ｒSP
其中R-最大极限承载力，最大压力时取Nmax＝978.71KN;
ｑsik-桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，取值如下表；
ｑPK-桩侧第i层土的极限端阻力标准值，取值如下表；
U-桩身的周长，u＝2.513m
AP-桩端面积，取AP＝0.50m2
ｒSP-桩侧阻端综合阻力分项系数，取1.60；
ｌi- 第i层土层的厚度，取值如下表：
第i层土层的厚度及阻力标准值表如下：
序号
第i层土层的厚度（m）
第i层土侧阻力标准值（KPa）
第i层土端阻力标准值（KPa）
1
4.55
22
3250
2
8.1
27
4600
3
6
40
4500
4
11
55
3250
5
4
70
3250
6
7.5
80
3250
由于桩的入土深度为30m，所以桩端是在第5层土层。
最大压力验算：
R＝[2.51×(4.55×22＋8.1×27＋6×40＋11×55＋0.35×70) ＋3250×0.50]/1.6＝2879.77KN
上式计算的R的值大于最大压力978.71KN;所以满足要求。
7.2.7桩式基础格构柱计算
依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

格构柱截面示意图
7.2.7.1格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.44×0.44m
主肢选用：140号角钢b×d×r＝140×140×14
缀板选用（m×m）：0.41×0.2
主肢的截面力学参数为A0＝20.31cm2,Z0＝2.67cm, ｌX0＝149.22 cm4,ｌy0＝149.22 cm4;
格构柱的Y-Y轴截面总惯性矩：ｌy＝4[ｌy0＋A0(a/2-z0) 2]
格构柱的X-X轴截面总惯性矩：ｌX＝4[ｌX0＋A0(a/2-z0) 2]
经过计算得到：
ｌy＝4[149.22＋20.31×(40/2-2.67) 2] ＝24990.79 cm4;
ｌX＝4[149.22＋20.31×40/2-2.67) 2] ＝24990.79 cm4;
7.2.7.1格构柱长细比计算：
格构柱主肢的长细比计算公式：
H
λ＝ ｌ/(4 A0)
其中H-格构柱的总高度，取13.50m；
ｌ-格构柱的截面惯性矩，取ｌX＝24990.79 cm4，ｌy＝24990.79 cm4;
A0-一个主肢的截面面积，取20.31 cm2
经计算得到λX＝75.82，λy＝75.82。
格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式
H b2＋h2 5
λｌ＝ iｌ iｌ＝ 48 8
其中b-缀板厚度，取b＝0.41m
h-缀板长度，取h＝0.20 m
a1-格构架截面长，取a1＝0.44m
经过计算得iｌ＝[(0.412＋0.22)/48＋5×0.442/8]0.5＝0.35m
λｌ＝13.5/0.35＝38.57
换算长细比计算公式: λX＝ λ2＋λ12
经过计算得到λkX＝86.37, λky＝86.37
格构柱的整体稳定性计算
N
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： ΦA ≤[ƒ]
其中N-轴心压力的计算值（KN）；取N＝978.71KN
A-格构柱横截面的毛截面积，取4×20.31cm2
Φ-轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数;
根据换算长细比λ0X＝86.37, λ0y＝86.37,查《钢结构设计规范》得到ΦX＝0.65，Φy ＝0.65。
经过计算得到X方向的强度值为174.9mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求！Y方向的强度值为174.9mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求！

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扬州市第五建筑安装工程有限公司