020塔吊基础及塔吊基础处理施工方案.docx
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020塔吊基础及塔吊基础处理施工方案
一、编制依据
为了保证本工程塔式起重机安装安全和质量合格，达到优质、安全、快速安装的目的，根据建筑施工检查部颁发标准和该塔式起重机的生产厂家所提供《塔式起重机的使用说明书》等技术资料所编制：
1.塔式起重机使用说明
2.国家标准GB5114—2007塔式起重机安全规程
3.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2012）
4.《建筑施工安全检查标准》（JGJ59—2011）
5.《建筑起重机械备案登记办法》（建质[2008]76号）
6.《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
7.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
8.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
9.《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
10.《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆除安全技术规程》JGJ196—2010
11.《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）
12.《建筑起重机械安全监督管理规定》（建设部令第166号）
13.国家、省、市现行工程施工及验收规范等
14.昆明市人民政府令第83号、84号及建筑安全生产的相关标准规范要求
15.北京城建五建设集团有限公司安全管理、质量管理体系相关文件；
16.《研发中心及基础设施建设项目施工组织设计》
2、工程概况
2.1项目概况
本建筑工程北侧为梨花村南边，南侧为规划配套商业设施用地，东侧为荒地，西临空港大道。
本项目规划用地内现状基本为村庄菜地，地势平整，视野开阔。
场地内部现存建筑物、构筑物均已拆除，并且已平整，且不存在自然水系和有价值的植被或保护对象。
建设单位为昆明新能源汽车工程技术中心有限公司，设计单位为北京工业设计研究院有限公司，监理单位为昆明建设咨询监理有限公司，施工承包单位为北京城建五建设集团有限公司。
昆明新能源汽车研发中心及基础设施建设项目三标段总建筑面积约为60415㎡，其中钢结构厂房建筑面积约38549.4㎡，局部二层，建筑高度为14.7m，±0.00的绝对标高为1915.90m；宿舍楼建筑面积17790㎡均为灌注桩基础，无地下室，宿舍楼为框架结构，建筑物总高度为19.95m，±0.00的绝对标高为1914.45m；发运中心建筑面积约2952.25m2，门式钢架结构，柱间距8米，跨度24米，车间总长度120.5米，总宽度24.5米，基础形式独立基础；油化库建筑面积约为313m2，混凝土框架结构，建筑层数一层，基础形式为旋挖钻孔灌注桩基础。
2.2施工概况
本工程塔吊仅安装在宿舍楼A、B栋楼前，因工期短，运输量大，为了满足施工时物料垂直运输的需要，根据施工现场拟建建筑物的平面位置、施工现场条件及周边施工环境，本工程垂直运输采用两台塔吊运输。
塔机布置平面图见附图。
选用的塔吊型号、塔吊基础、所需地基承载力、实际地基承载力如下表所示：
塔号
塔型
有效安装臂长
所需地基承载力
地基实际承载力
宿舍楼
1#塔
ZJ5910
59m
200kpa
150kpa
2#塔
ZJ6010
60m
200kpa
150kpa
根据现场地勘报告，塔地基承载力不满足塔吊性能要求，需对塔吊范围内进行地基处理。
2.3场地地质特性
钻探揭露深度范围内出露的地层主要为第四系植物层（Ｑpd）、第四系冲、洪积层（Qal+pl）、第四系冲湖积层（Qal+l）、第四系坡、残积层（Qdl+el）及下伏泥盆系下统翠峰山组（D1cb）白云岩地层。
根据地基土的成因、岩性及其物理力学性能并结合该工程的特点，对地基土进行工程地质单元层的划分，共划分为6个单元层及4个单元亚层，以便于设计使用。
现将各工程地质单元层自上而下简述如下：
1.第四系人工填土层（Ｑml）层
耕植土（单元层代号为①）：
场地大部份地段主要由粘性土含砂、碎石及少量植物根系组成，结构松散，但土质不均，稍湿。
整个场地均有分布。
2.第四系冲、洪积（Qal+pl）层
粉质粘土（单元层代号为②）：
褐红色，可塑状态，稍湿，光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，整个场地均有分布。
3.第四系冲、湖积（Qal+l）层
（1）粉质粘土（单元层代号为③）：
灰、兰灰色，软塑状态为主，局部可塑状态，湿，光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，整个场地均有分布。
（2）粉土（单元层代号为③1）：
灰、灰褐色，中密状态，湿，无摇振反应，干强度及韧性低，整个场地大部分地段有分布。
（3）粘土（单元层代号为④）：
褐、灰褐色，可塑状态，湿，光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，整个场地均有分布
（4）有机质土（单元层代号为④1）：
灰、灰褐色，软塑状态为主，局部可塑状态，湿，光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，场地仅部分地段有分布。
3.第四系坡、残积（Qdl+el）层
粘土（单元层代号为⑤）褐红色，可塑状态为主，局部硬塑状态，含10~15%的风化角砾，稍湿，光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，整个场地均有分布。
4.泥盆系下统翠峰山组（D1cb）白云岩层
（1）白云岩（单元层代号为⑥）：
浅灰、灰白色，间夹薄层紫红色，微～细晶结构，中厚层状构造，钙质胶结。
中等风化，局部强风化，部分岩芯可见少量溶蚀孔洞。
节理裂隙较发育，主要的节理面有2组，其倾角分别为75～90°和10～25°，局部可见清晰层理，与岩芯呈25～30°的夹角。
可见少量灰白色方解石细脉（宽约3～5mm）。
岩芯呈碎块状、短柱状和柱状，采取率60～90%，RQD为50～80%。
岩层产状为：
倾角20°倾向70°。
岩石坚硬程度为较硬~较软岩，岩石基本质量等级为Ⅲ~Ⅳ级。
（2）白云岩（单元层代号为⑥1）：
浅灰、灰白色，间夹薄层紫红色，微～细晶结构，块状构造，钙质胶结。
强等风化，部分岩芯可见少量溶蚀孔洞。
节理裂隙较发育，主要的节理面有2组，其倾角分别为75～90°和10～25°，局部可见清晰层理，与岩芯呈25～30°的夹角。
可见少量灰白色方解石细脉（宽约3～5mm）。
岩芯呈碎块状，采取率60～70%，RQD为50～70%。
岩层产状为：
倾角20°倾向70°。
岩石坚硬程度为较硬~较软岩，岩石基本质量等级为Ⅳ级。
（3）溶洞隙（单元层代号为⑥2）：
充填褐红、棕红色、棕黄色和灰黄色，软~可塑状态，，稍湿，局部含10～15%的钙质角砾和碎石。
有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等。
3、塔机基础
采用整体钢筋混凝土基础，对基础的基本要求如下：
a）混凝土标号为C35；
b）混凝土基础的深度为1.5m，边长不小于5.5m×5.5m，混凝土厚度为1.2m；
c）预埋螺栓组应与基础内钢筋网可靠绑扎成一体；预埋螺杆周围的钢筋数量不得减少和切断，主筋通过预埋螺杆有困难时，允许主筋避让；
d）铺设砼基础的地基应能承受0.2Mpa（2kg/cm2）的压力。
如达不到该承受力，应由有资质的设计单位，根据混凝土基础所承受的载荷另行设计砼基础，可采用打桩等措施，使其达到塔机对基础的抗倾翻稳定性要求，确保安全使用；
e）混凝土基础应能承受20Mpa的压力；
f）混凝土基础表面应校水平，平面度误差小于1/500；
g）4块承重钢板的上表面平面度不大于1/1000；
h）必须保证预埋螺栓露出承重底板的尺寸；
i）预埋螺栓组周围的混凝土充填率必须达到95％以上；
j）每次装拆后预埋螺杆组应全部更换塔吊专业公司制作的新螺杆组。
塔机井字架形式混凝土基础示意图
混凝土基础钢筋分布示意图
4、塔基基础地基处理措施
4.1地基处理方案
由于本工程塔吊部位地基承载力不够，塔基底板下采用长螺旋灌注桩基础加固，增加地基承载力，满足塔吊安全施工要求，现在塔吊基础范围设置直径500mm的长螺旋灌注桩，单桩承载力特征值：
750KN/根桩端持力层为粉质粘土层，极限端阻力标准值为1400kPa，桩顶标高为1911.50m，桩端标高为1901.50m，桩长为10.5m，总根数为8根，主筋锚入塔吊基础承台不少于35d，转身主筋为8根HRB400E,螺旋箍筋HPB3008，桩身配筋见附图。
塔吊基础底标高-2.95m。
灌注桩基础设计，及塔吊基础设计见下图所示：
4.2长螺旋灌注桩复合地基方案设计
本工程塔吊基础长螺旋灌注桩桩径为?
500mm，桩长10.5m，桩端进入持力层为粉质粘土层，桩身混凝土强度等级为C30水下混凝土，桩身主筋锚入基础承台不少于35d。
（1）单桩承载力特征值Ra设计
＝
其中：
uP
－
桩的周长，本工程为1.57m；
qsi
－
第i层土的侧摩阻力特征值（kPa）；
li
－
第i层土的厚度,本工程桩长总长为10.5m；
AP
－
桩的断面面积，0.196m2
qp
－
桩端土阻力特征值；
①：
1号塔吊桩基单桩承载力计算（选取钻孔为ZK07）：
R1=
=（1.57*45*2.8+1.57*27*1.1+1.57*45*4.7+1.57*48*2）+0
=727.2KN
1号塔吊桩基承载力计算（总共布置8颗桩）：
R=5*R1=727.2×8=5817.6KN
②：
2号塔吊桩基单桩承载力计算（选取钻孔为ZK07）：
R2=
=（1.57*45*2.3+1.57*27*2.1+1.57*45*5.9+1.57*48*0.2）+0
=706.0KN
2号塔吊桩基承载力计算（总共布置8颗桩）：
R=5*R1=706.0×8=5654.4KN
（2）面积置换率计算
m=nAp/A
式中:
m
－
面积置换率
n
－
桩数n=8
AP
－
桩的断面面积,AP=0.2m2
A
－
塔吊基础的面积A=5.5×5.5=30.25m2
经计算，面积置换率m=0.033
（3）复合地基承载力特征值计算
fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk
式中:
fspk
－
复合地基承载力特征值，Kpa
m
－
面积置换率m=0.033
－
单桩承载力特征值，Ra＝569.225KN
AP
－
桩的断面面积,AP=0.2m2
β
－
桩间土折减系数，取0.85
fsk
－
处理后桩间土地基承载力特征值，fsk=120Kpa
经计算，复合地基承载力特征值fspk=192.52Kpa，取fspk=193Kpa
（4）复合地基承载力特征值深度修正
f=fk+ηbγ（b-3）+ηdγο（d-0.5）
式中:
f
－
深度修正后的地基承载力特征值（kN/m2）
fk
－
复合地基承载力特征值
ηb
－
基础宽度的承载力修正系数ηb=0
ηd
－
基础埋深的承载力修正系数ηd=1
d
－
基础埋置深度（m）d=1.75
γ
－
基底下底土重度（kN/m3）γ=19.5
RY?
?
#帟á?
êY?
￠3>B_C
γ0
基底上土的平均重度（kN/m3）γ0=10.0
经计算，深度修正后的复合地基承载力特征值f=217.38Kpa＞200Kpa
由于塔吊基础与长螺旋灌注桩共同作用，其塔吊基础范围的地基承载力值为217.38Kpa＞200Kpa，满足塔吊要求的地基承载力不小于200Kpa要求。
4.3基础剖面图
5、安全注意事项
5.1场地规划要保证运输道路的畅通，施工现场严格挂牌施工，管理人员持证上岗。
各施工车辆在施工前后做到停放有序，在每天完工前进行场地清理，做到文明施工。
5.2机械施工区域禁止无关人员进入场地内。
挖土机工作回转半径范围内不得站人或进行其它作业，卸土时应待运土汽车停稳后进行，不得将铲斗从运输汽车驾驶室顶部越过，装土时任何人不得停留在装土车上。
5.3施工人员必须戴好安全帽，不准穿拖鞋，高跟鞋或赤脚。
施工区域禁止无关人员进入场地内。
挖掘机工作回转半径范围内不得站人或进行其他作业，装土时任何人都不得停留在装土车上。
5.4在基坑边附近作业人员，不得离基坑过近，防止意外伤人。
5.5施工现场严禁吸烟，电焊时应有专人监护，施工现场要有足够的消防器材。
5.6施焊场地周围应清除易燃易爆物品或进行覆盖、隔离。
5.7施工材料要堆放到指定地点，要活完场清。
6、矩形板式基础计算书
6.1、计算依据
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
6.2、参数信息
1）基本参数
一．上部荷载
塔机型号
TC6010
塔身桁架结构
型钢
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
36
塔机独立状态的计算高度H（m）
36
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
计算依据
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
荷载确定方式
自定义
二．基础参数
承台长l（m）
5.5
承台宽b（m）
5.5
承台高度h（m）
1.20
承台混凝土强度等级
C35
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
50
承台混凝土自重γc（kN/m3）
25
承台上部覆土厚度h'（m）
0
承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）
19
三．地基参数
修正后的地基承载力特征值fa（kpa）
/
地基承载力特征值fak（kPa）
150
承台宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ（kN/m3）
19
基础底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19
基础埋置深度d（m）
1.75
2）承台参数：
承台底部长向配筋直径d1
20
承台底部长向配筋间距
180
承台底部长向配筋等级
HRB400
承台底部短向配筋直径d2
20
承台底部短向配筋间距
180
承台底部短向配筋等级
HRB400
承台顶部长向配筋直径d3
20
承台顶部长向配筋间距
180
承台顶部长向配筋等级
HRB400
承台顶部短向配筋直径d4
20
承台顶部短向配筋间距
180
承台顶部短向配筋等级
HRB400
（图1）塔吊荷载示意图
（图2）塔吊基础布置图
（图3）承台配筋图
6.3、基础验算
1．荷载计算
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=blhγc=5.5×5.5×1.20×25=907.5kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.35Gk=1.35×907.5=1225.125N
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=1193.9kN·m
Fvk''=Fvk'/1.2=56.8/1.2=47.333kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.35×1193.9=1611.765kN·m
Fv''=Fv'/1.2=76.68/1.2=63.9kN
基础长宽比：
l/b=5.3/5.3=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5.3×5.32/6=24.813m3
Wy=bl2/6=5.32×5.3/6=24.813m3
相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：
Mkx=Mkb/（b2+l2）0.5=1026.9×5.3/（5.32+5.32）0.5=726.128kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=1026.9×5.3/（5.32+5.32）0.5=726.128kN·m
2、偏心距验算
（1）、偏心位置
相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：
Pkmin=（Fk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy=（357+36.2+877.812）/（5.3×5.3）-726.128/24.813-726.128/24.813=-13.281<0
偏心荷载合力作用点在核心区外。
（2）、偏心距验算
偏心距：
e=（Mk+FVkh）/（Fk+Gk）=（1026.9+14.1×1.25）/（357+36.2+877.812）=0.822m
合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离：
a=（b2+l2）0.5/2-e=（5.32+5.32）0.5/2-0.822=2.926m
偏心距在x方向投影长度：
eb=eb/（b2+l2）0.5=0.822×5.3/（5.32+5.32）0.5=0.581m
偏心距在y方向投影长度：
el=el/（b2+l2）0.5=0.822×5.3/（5.32+5.32）0.5=0.581m
偏心荷载合力作用点至eb一侧x方向基础边缘的距离：
b'=b/2-eb=5.3/2-0.581=2.069m
偏心荷载合力作用点至el一侧y方向基础边缘的距离：
l'=l/2-el=5.3/2-0.581=2.069m
b'l'=2.069×2.069=4.28m2≥0.125bl=0.125×5.3×5.3=3.511m2
满足要求
3、基础底面压力计算
荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力值
Pkmax=（Fk+Gk）/3b'l'=（357+36.2+877.812）/（3×2.069×2.069）=98.981kPa
4、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（357+36.2+877.812）/（5.3×5.3）=45.248kN/m2
5、基础底面压力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）=150+0.3×19×（5.3-3）+1.6×19×（1.8-0.5）=202.63kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=45.248kPa≤fa=202.63kPa
满足要求
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=98.981kPa≤1.2fa=1.2×202.63=243.156kPa
满足要求
6、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1.25-50/1000=1.2m
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（（357+36.2）/（5.3×5.3）-（1193.9+47.333×1.25）/24.813）=-49.279kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（（357+36.2）/（5.3×5.3）+（1193.9+47.333×1.25）/24.813）=87.073kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=Pxmax-（（b-B）/2）（Pxmax-Pxmin）/b=87.073-（5.3-1.6）/2×（87.073+49.279）/5.3=39.479kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（（357+36.2）/（5.3×5.3）-（1193.9+47.333×1.25）/24.813）=-49.279kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（（357+36.2）/（5.3×5.3）+（1193.9+47.333×1.25）/24.813）=87.073kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=Pymax-（（L-B）/2）（Pymax-Pymin）/l=87.073-（5.3-1.6）/2×（87.073+49.279）/5.3=39.479kN/m2
基底平均压力设计值：
Px=（Pxmax+P1x）/2=（87.073+39.479）/2=63.276kN/m2
基底平均压力设计值：
Py=（Pymax+P1y）/2=（87.073+39.479）/2=63.276kN/m2
基础所受剪力：
Vx=Px（b-B）l/2=63.276×（5.3-1.6）×5.3/2=620.42kN
基础所受剪力：
Vy=Py（l-B）b/2=63.276×（5.3-1.6）×5.3/2=620.42kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1.2/5.3=0.226≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×11.9×5.3×1000×1.2×1000/1000=18921kN≥Vx=620.42Kn
满足要求
Y轴方向抗剪：
h0/b=1.2/5.3=0.226≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×11.9×5.3×1000×1.2×1000/1000=18921kN≥Vy=620.42kN
满足要求
7、软弱下卧层验算
基础底面处土的自重压力值：
pc=dγm=1.8×19=34.2kPa
下卧层顶面处附加压力值：
pz=lb（pk-pc）/（（b+2ztanθ）（l+2ztanθ））
=5.3×5.3×（45.248-34.2）/（（5.3+2×5×2.237）×（5.3+2×5×2.237））=0.405kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值：
pcz=zγ=5×19=95kPa
软弱下卧层顶面处修正后地基承载力特征值
faz=fazk+ηbγ（b-3）+ηdγm（d+z-0.5）=130+0.3×19×（5.3-3）+1.6×19×（1.8+5-0.5）=334.63
作用在软弱下卧层顶面处总压：
pz+pcz=0.405+95=95.405kPa≤faz=334.63kPa
满足要求
6.4、基础配筋验算
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（5.3-1.6）2×63.276×5.3/8=573.888kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（5.3-1.6）2×63.276×5.3/8=573.888kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=573.888×106/（1×11.9×5.3×1000×（1.2×1000）2）=0.006
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.006）0.5=0.006
γS1=1-ζ1/2=1-0.006/2=0.997
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy1）=573.888×106/（0.997×1.2×1000×360）=1332.669mm2
基础底需要配筋：
A1=max（AS1，ρbh0）=max（1332.669，0.0015×5.3×1000×1.2×1000=9540）=max（1332.669,9540）=9540mm2
a1为钢筋间距
As1'=（πd12/4）（b/a1+1）=3.1415×202/4×（5.3×1000/180+1）=9564.122
基础底长向实际配筋：
As1'=9564.122mm2≥A1=9540mm2
满足要求
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=573.888×106/（1×11.9×5.3×1000×（1.2×1000）2）=0.006
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.00
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