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塔式起重机基础专项施工方案

广州市轨道交通七号线一期大洲车辆段与综合基地【施工Ⅱ标】建筑起重机械基础专项施工方

案

广州市轨道交通七号线大洲车辆段与综合基地

【施工Ⅱ标】

建筑起重机械基础专项施工方案

施工单位：

中铁十一局集团有限公司

建设单位：

广州市地下铁道总公司

监理单位：

广州轨道交通建设监理有限公司

编制：

审核：

批准：

日期：

2015 年 3 月 16 日

广州市轨道交通七号线一期大洲车辆段与综合基地【施工Ⅱ标】建筑起重机械基础专项施工方

案

一、工程概况 .......................................................1

二、塔式起重机主要技术性能参数 .....................................1

三、初步设计 .......................................................2

四、基础地质情况及相关验算过程 .....................................3

4.1 基础地质情况 ...............................................3

4.1.1 塔吊基础地质情况 .....................................3

4.1.3 基础设计主要参数 .....................................4

4.2 桩顶作用效应计算 ...........................................5

4.2.1 竖向力计算 ...........................................5

4.2.2 水平力计算 ...........................................5

4.3 单桩允许承载力特征值计算 ...................................5

4.3.1 单桩竖向极限承载力标准值计算 .........................6

4.3.2 桩基竖向承载力计算 ...................................6

4.4 桩基水平承载力验算 .........................................6

4.4.1 单桩水平承载力特征值计算 .............................6

4.5 抗拔桩基承载力验算 .........................................6

4.5.1 抗拔极限承载力标准值计算 .............................6

4.5.2 抗拔承载力计算 .......................................6

4.6 抗倾覆验算 .................................................7

4.7 桩身承载力验算 .............................................8

4.7.1 正截面受压承载力计算 .................................8

4.7.2 预制桩插筋受拉承载力验算 .............................8

4.7.3 承台受冲切承载力验算 .................................8

4.7.4 承台抗弯验算 .........................................9

4.8 计算结果 ...................................................9

五、质量验收及保证措施 ............................................13

5.1 钢筋 ......................................................13

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5.1.1 钢筋原材料质量要求 ..................................13

5.1.2 钢筋的检验与存放 ....................................13

5.1.3 钢筋保护层要求 ......................................14

5.1.4 钢筋加工制作和焊接 ..................................14

5.1.5 钢筋安装绑扎要求 ....................................15

5.2 混凝土施工 ................................................15

5.2.1 混凝土的供应方式 ....................................15

5.2.2 混凝土的浇筑 ........................................15

5.2.3 混凝土的养护 ........................................15

5.3 防雷措施 ..................................................15

六、安全文明控制措施 ..............................................16

技术性能表QTZ80（TC6012）

工作幅度

最小2.2m

最大60m

起升高度

独立式

附着式

45m

200m

最大起重量

起升

a=2

a=4

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一、工程概况

1.1 项目基本概况

广州市轨道交通七号线一期工程大洲车辆段与综合基地占地约 25.4478 公

顷，段址位于番禺区钟村镇石壁村，广州新客站西北约 2000m、石壁村西侧约

800m 处，为一不规则形用地。

拟建大洲车辆段综合楼位于大洲车辆段场内西北

侧，综合楼为地上五层、局部地下一层框架结构，建筑总高度 22.5 米，总建筑

面积 18932.6m2，建筑基地面积为 3756.1m2。

综合楼正负零标高为绝对高程 8.5

米，场地现已平整，场地标高为 8.2 米。

根据本工程规模和施工实际需要，在地下室及主体结构施工时需装设一台

施工塔式起重机，解决垂直运输问题。

按施工组织设计中施工总平面布置图，

在综合楼西侧中部安装一台 QTZ80（TC6012）型塔式起重机，以提高劳动效率。

1.2 编制依据

（1）塔式起重机设计规范 GB/T13752-1992

（2）塔式起重机混凝土基础工程技术规程 JGJ/T187-2009

（3）建筑地基基础设计规范 GB50007-2011

（4）建筑桩基技术规范 JGJ94-2008

（5）混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002

（6）混凝土结构设计规范 GB50010-2010

2、塔式起重机主要技术性能参数

QTZ80 塔式起重机主要技术性能参数详见下表：

YZRDW225M/24KW

m/min

0~40

0~20

1.5

0~80

0~40

变幅

m/min

40/20

3.3/2.2

回转

r/min

0~0.6

3.7/2

电源

380V 50HZ

工作状态

非工作状态

反力F1

90t

118t

反力F2

70t

92t

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三、初步设计

塔式起重机采用桩基础,塔式起重机承台基础配筋按 QTZ80（TC6012）自升

塔式起重机使用说明书要求，尺寸 5000×5000×1500㎜（长×宽×高），砼强

度等级 C35。

根据 QTZ80 自升塔式起重机使用说明书，塔式起重机固定基础的载荷如下：

P1——基础所受垂直力

P2——基础所受水平力

M——基础所受倾翻力矩

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MK——基础所受扭矩

根据使用说明书,在工作及非工作状态下,各力学参数最大值如下:

P1max=97.1t

P2max=4.5t

Mmax=196.7t·m

Mk=30.5t·m

四、基础地质情况及相关验算过程

4.1 基础地质情况

4.1.1 塔吊基础地质情况

根据塔机的安装位置及综合楼地质补堪报告，选择 MGZ3-CLD-FJB09 的钻探

资料作为计算依据。

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图 4-1 综合楼钻孔柱状图

序

号

地层名称

厚度 L

（m）

极限侧阻力标

准值 qsik（kPa）

极限端阻力标准

值 qpk（kPa）

qsik i

（kN/m）

抗拔系数

λi

λiqsik*

（kN/m）

填土

2.10

20.00

42.00

0.40

16.80

淤泥土

0.50

10.00

5.00

0.40

2.00

粉砂

8.8

20.00

176.00

0.40

70.4

粉质粘土

6.90

46.00

317.40

0.60

190.44

全风化砾岩

6.70

110.00

6600.00

737.00

0.70

515.9

桩长

1277.4

∑qsik*Li

∑λiqsik*Li

795.54

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4.1.2 岩土力学资料

根据钻孔柱状图，分析预制管桩桩顶以下岩土力学资料见下表：

4.1.3 基础设计主要参数

基础桩采用 4 根 PHC-400-95AB 型预应力管桩,桩顶标高-1.90m；桩混凝土

等级 C80,fC=35.90N/mm2 ,EC=3.80×104 N/mm2；ft=2.22N/mm2,桩长暂定 25m,管

道壁厚 95mm；桩尖入岩深度大于 1m;钢筋选用

HRB335，fy=300.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2；

承台尺寸长（a）=5.00m,宽（b）=5.00m,高（h）=1.50m；桩中心与承台中心线垂

直距离为 1.90m,承台顶面标高-0.50m；承台混凝土等级

C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ 砼=25kN/m3。

Gk=a×b×h×γ 砼×1.2 =5.00×5.00×1.50×25×1.2=1125.00kN

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图 4-2 塔吊基础尺寸示意图

4.2 桩顶作用效应计算

4.2.1 竖向力计算

1）轴心竖向力作用下

Nk=（Fk，＋Gk）/n=（850.00+1125.00）/4=493.75kN

2）偏心竖向力作用

按照 Mx 作用在对角线进行计算，

Mx=Mk=2728.00kN.m，yi=1.90×20.5=2.69m

Nk=（Fk，＋Gk）/n±Mxyi/Σyi2=493.75±（2728.00×2.69）/（2×2.692）

=493.75±507.06

Nkmax=1000.81kN, Nkmax=-13.31kN （基桩承受竖向拉力）。

4.2.2 水平力计算

Hik=Fh， /n=70.00/4=17.50kN

4.3 单桩允许承载力特征值计算

管桩外径 d=400mm=0.40m，内径 d1=400-2×95=210mm=0.21m，hb=1.50m,

hb/d=1.50/0.4=3.75,λp =0.16×2.5=0.6

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4.3.1 单桩竖向极限承载力标准值计算

Aj=π（d2-d12）/4=3.14×（0.402-

0.212）/4=0.12m2,Apl=πd12/4=3.14×0.212/4=0.035m2

Qsk=u∑qsik i=πd∑qsik i=3.14×0.4×1277.4=1604.4kN

Qpk=qpk（Aj+λpApl）=6600.00×（0.12+0.6×0.035）=930.6kN

Quk= Qsk＋Qpk=1604.4+930.6=2535N

Ra=1/KQuk=1/2×2535=1267.5kN

4.3.2 桩基竖向承载力计算

1）轴心竖向力作用下

Nk=493.75kN＜Ra=1267.5kN,竖向承载力满足要求。

2）偏心竖向力作用下

Nkmax=1000.81kN＜Ra=1.2×1267.5=1521kN,竖向承载力满足要求。

4.4 桩基水平承载力验算

4.4.1 单桩水平承载力特征值计算

I=π（d4-d14）/64=3.14/64×（0.404-0.214）=1.16×10-3m4

EI=EcI=3.80×107×1.16×10-3=44102.1N.m2

查表得:

m=10.00×103kN/m4, Xoa=0.010m

bo=0.9（1.5d+0.5）=0.99m=990mm

α=（mbo/ ECI）0.2=（10.00×1000×0.99/44102.1）0.2=0.74

αL=0.74×25=18.5＞4,按 αL=4,查表得:

υx=2.441

RHa=0.75×（α3EI/υx）χoa=0.75×（0.743×44102.1/2.441）×0.01=52.71k

（2）桩基水平承载力计算

Hik=17.50kN＜Rha=52.71kN,水平承载力满足要求。

4.5 抗拔桩基承载力验算

4.5.1 抗拔极限承载力标准值计算

Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1/4×（1.90×2+0.40）×795.54=835.32kN

Tuk=ΣλiqsikuiLi=795.54×3.14×0.40=999.2kN

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4.5.2 抗拔承载力计算

Ggp=5.00×5.00×18.40×18.80/4=2162.00kN

Gp=0.09×18.50×25=41.63kN

Tgk/2+Ggp=835.32/2+2162.00=2579.7kN＞Nkmin=13.31kN,基桩呈整体性破坏

的抗拔承载力满足要求。

Tuk/2+Gp=999.2/2+41.63=541.23kN＞Nkmin=13.31kN,基桩非呈整体性破坏的

抗拔承载力满足要求。

4.6 抗倾覆验算

图 4-3 倾覆点示意图

a1=2.35m,bi=5.00/2+1.90=4.40m，

倾覆力矩 M 倾=M＋Fhh=2630+70.00×1.40=2728.00kN.m

抗倾覆力矩 M 抗=（Fk＋Gk/1.2）ai＋2（Tuk/2+Gp）bi

（850.00+1125.00/1.2）×2.35+2×（524.38/2+41.63）×4.40

=6874.25kN.m

M 抗/M 倾=6874.25/2728.00=2.52

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抗倾覆验算 2.52＞1.6,满足要求。

4.7 桩身承载力验算

4.7.1 正截面受压承载力计算

Ψc=0.85

ΨcfcAj=0.85×35.90×1000×0.12=3661.8kN

正截面受压承载力=3661.8kN＞Nkmax=1000.81kN,满足要求。

4.7.2 预制桩插筋受拉承载力验算

插筋采用 HRB335，fy=300.00N/mm2，取 4Ф20，As=4×314=1256mm2

fyAs=300×1256=376800N=376.80kN

fyAs=376.80kN＞Nkmin=13.31kN,正截面受拉承载力满足要求。

M 倾/（4xiAs）=2728.00×1000/（4×1.90×1256）=285.79N/mm2

M 倾/（4xiAs）=285.79N/mm2＜300.00N/mm2,满足要求。

4.7.3 承台受冲切承载力验算

（1）塔身边冲切承载力计算

Fι=F－1.2ΣQik=Fk，=850.00kN，ho=1.50-0.10=1.40m=1400mm

βhp=1.0+（2000-1500）/（2000-800）×（0.9-1.0）=0.96

а0=1.90-0.40/2-1.70/2=0.85m,λ=а0/ho=0.85/1.50=0.57

β0=0.84/（λ+0.2）=0.84/（0.57+0.2）=1.09

um=4×（1.65+ho）=4×（1.65+1.40）=12.20m

βhpβ0umftho=0.96×1.09×12.20×1.57×1000×1.40=28059.84kN

承台受冲切承载力=28059.84kN＞Ft=850.00kN,满足要求。

（2）角桩向上冲切力承载力计算

N1=Nk，=Fk，/n+ Mxyi/Σyi2=850.00/4+2728.00×2.69/（2×2.692）=719.56kN

λ1x=λ1y=а0/ho=0.85/1.50=0.57,c1=c2=0.60+0.25=0.85m

β1x=β1y=0.56/（λ1x+0.2）=0.56/（0.57+0.2）=0.73

[β1x（c1+а1y）/2+β1y（c1+а1y）/2]βhpftho=0.73×（0.85+0.80/2）×2×0.9

6×1.57×1000×1.40=3850.90kN

角桩向上冲切承载力=3850.90kN＞2Nl=1439.13kN,满足要求。

（3）承台受剪切承载力验算

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Nk，=Fk，/n+ Mxyi/Σyi2=850.00/4+2728.00×2.69/（2×2.692）=719.56kN

V=2Nk，=2×719.56=1439.12kN

βhs=（800/ho）1/4=（800/1400）0.25=0.87,λ=а0/ho=0.85/1.5=0.57

α=1.75/（λ+1）=1.75/（0.57+1）=1.11,b0=5.00m=5000mm

βhsαftb0ho=0.87×1.11×1.57×1000×5.00×1.40=10613.04kN

承台受剪切承载力=10613.04kN＞2Nl=1439kN,满足要求。

4.7.4 承台抗弯验算

（1）承台弯矩计算

Ni=Fk，/n+ Mxyi/Σyi2=850.00/4+2728.00×2.69/（2×2.692）=719.56kN,

Xi=1.90m

M=ΣNiXi=2×719.56×1.90=2734.34kN.m

（2）承台配筋计算

承台采用 HRB335，fy=300.00N/mm2

As=M/0.9fyho=2734.34×106/（0.9×300×1400）=7234mm2

取 29Ф25 @176mm （钢筋间距满足要求）,As=29×254=7366mm2

承台配筋面积 7366mm2＞7234mm2,满足要求。

图 4-4 承台弯矩示意图

4.8 计算结果

（1）基础桩

4 根 φ400预应力管桩,桩顶标高-1.90m,设计桩长 25m，单桩设计承载力

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特征值为 1100KN；桩混凝土等级 C80,壁厚 95mm,桩顶插筋 4Ф20，

（2）承台

长（a）=5.00m，宽（b）=5.00m，高（h）=1.50m，桩中心与承台中心 1.90m，

承台面标高-0.50m；混凝土等级 C35，承台底、面钢筋采用双向

29Ф25@176mm。

（3）基础大样图

图 4-5 塔吊基础平面图

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图 4-6 塔吊基础剖面图

图 4-7 承台配筋图

预埋塔吊专用螺栓直径为 36mm，总长度为 1100mm，埋置深度 950mm，

露出承台部分高度为 150mm，共 36 根。

塔吊定位钢板厚度为 5mm，尺寸为

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600mm×600mm，共设置 8 个。

图 4-8 预埋螺栓大样图

图 4-9 预埋件安装定位图

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图 4-10 承台与预制桩连接详图

五、质量验收及保证措施

塔式起重机的地基基础是保证塔吊安全使用的核心条件，在基础质量管控

过程中严格执行“自检、互检、交接检”的“三检制”，严格按照验收规范对管

桩、钢筋等进场材料，桩基础桩顶标高、桩长、单桩承载力，混凝土强度、预

制构件性能等进行验收。

管桩施工、钢筋绑扎、混凝土浇注等工序都必须严格

遵守验收程序，在上一道工序验收合格后方可进行下一道工序的施工。

凡经验

收合格的工序，按时填写检验批及工程验收记录表。

塔吊基础承台验收基本的要求如下：

① 塔吊基础开挖深度为 1600mm，基础施工后承台表面标高基本与原来地面

水平面。

② 基础底部夯实后浇 C15 垫层 100mm 厚；

③ 承台砼强度等级 C35

④ 承台砼基础的高度为 1500㎜

⑤ 混凝土基础表面应校水平，平面度允许偏差，小于 1/500

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⑥ 塔吊承台基础配筋按承台配筋大样进行绑扎，严格按照施工大样图进行

施工。

⑦ 塔吊基础预埋地脚螺栓，安装尺寸必须按图预埋并固定，浇砼后对地脚

螺栓位置进行复核，在两个方向的中心线挂铅垂线，保证预埋脚及基础面平整

度符合要求，塔吊标准节的垂直度与水平面的垂直度≤1/1000。

⑧ 塔吊的安装、运行必须待基础砼强度达到 90%后方能进行。

5.1 钢筋

5.1.1 钢筋原材料质量要求

（1）进场钢筋均有出厂合格证，每批钢筋抽样进行力学性能试验，合格方

可

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