精建设工程项目塔吊基础施工管桩及天然基础方案.docx
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精建设工程项目塔吊基础施工管桩及天然基础方案
XX职业技术学院XX新校园
建设工程项目房建二标段
塔吊基础施工方案
编制单位：
XX集团股份公司
编制：
审核：
批准：
编制日期：
一、工程概况：
本工程位于XX市XX区乐平镇乐平工业园，工程总用地面积587335㎡，总建筑面积221054㎡。
我公司承建的房建二标段总建筑面积为84950.97㎡。
本工程学生宿舍楼、教师宿舍楼、学生食堂及综合服务楼，层高为3～9层。
本工程业主方为XX职业技术学院，设计单位为：
深圳机械院建筑设计有限公司及广东启源建筑工程设计有限公司；监理单位为：
广东工程建设监理有限公司；施工单位为：
XX集团股份公司。
本工程采用11台Q5512自升式塔式起重机。
二、地质概况：
根据地质勘察报告显示：
11#塔式起重机所在位置靠近ZK224号钻探孔，地下土质分布如下：
人工填土1.1m厚，粉质粘土2.4m厚，淤泥0.5m厚，粉质粘土5.4m厚，粉质粘土3.1m厚，以下是全风化泥岩、强风化泥岩等；
12#塔式起重机所在位置靠近ZK218号钻探孔，地下土质分布如下：
粉质粘土4.0m厚，粉质粘土5.0m厚，以下是全风化泥岩、强风化泥岩等；
14#塔式起重机所在位置靠近ZK195号钻探孔，地下土质分布如下：
粉质粘土3.2m厚，粉质粘土1.0m厚，以下是全风化泥岩、强风化泥岩等；
18#塔式起重机所在位置靠近ZK203号钻探孔，地下土质分布如下：
人工填土1.0m厚，粉质粘土2.0m厚，粉质粘土3.7m厚，以下是全风化泥岩、强风化泥岩等；
故11#、12#、14#、18#学生宿舍采用管桩塔吊基础，其余13#、15#、19～25#学生宿舍、教师宿舍、学生食堂及综合服务楼的塔吊基础采用天然基础。
三、编制依据：
1、塔吊厂家提供的塔吊技术参数；
2、XX职业技术学院XX新校园建设工程项目《岩土工程勘察报告》；
3、国家标准，1995年中国建筑工业出版出版的《建筑桩基技术规范》
。
四、11#、12#、14#、18#学生宿舍塔吊基础设施：
1、设计参数：
1）根据施工使用要求，本塔式起重机需满足支腿固定独立式外形尺寸的使用安全。
支腿固定式基础上所受荷载：
状态
竖向荷载FV（KN）
水平荷载Fh
（KN）
集中弯矩M
（KN·M）
集中扭矩T
（KN·M）
工况
511
18.3
1335
269.3
非工况
461
73.9
1552
0
2）基础承台尺寸及配筋：
5000×5000×1100，上下各配双向24C25，混凝土为C35，保护层厚100mm。
3）承台自重：
GK=5×5×1.1×25=687.5KN
4）承台下部结构采用4根Φ400壁厚95mm的高强预应力管桩。
桩身Qik混凝土为C80。
要求桩芯至承台外边缘的距离为600mm。
2、设计计算
1）单桩桩顶竖向力、水平剪力、水平扭剪力。
分两种情况计算：
情况一为弯矩绕对角线；情况二为弯矩绕竖轴；
按下列公式计算结果见表，情况一的计算过程如下：
Qik=
±
=
+
=547.77KN
FiK=
=
=4.58KN
Tik=
=
=25.03KN
其它计算略
计算结果：
计算简图
桩顶竖向力
Qik（KN）
桩顶剪力
Fik（KN）
桩顶扭剪力
Tik（KN）
情况一
工况
547.77/51.48
4.58
25.03
非工况
575.60/-10.35
18.48
0
情况二
工况
650.94/-51.69
4.58
35.43
非工况
695.54/-121.30
18.48
0
2）单桩竖向承载力估算：
R=ηSQSK/rS+ηPQpk/rP
其中ηS=ηP=1.0，rS=rP=1.65
QSK=uΣqSikLi
Qpk=qpk·AP
TC5013B塔式起重机基础位于ZK13号孔附近，故以ZK13号孔的土性参数进行单桩竖向承载力估算。
设有效桩长为27米，且下部1.8米嵌入强风化泥岩，桩径为Ф400mm。
U=πd=3.14×0.4=1.256m
AP=π（d/2）2=3.14×0.22=0.1256m2
qpk=4000KpaqSik1=40KpaqSik2=100Kpa
QSK=1.256×（40×10+100×2）=753.6KN
Qpk=4000×0.1256=502.4KN
R=
=761.2KN大于表中的最大QiK值。
3）预制桩与承台锚固要求（详见图1）
桩伸入承台锚固深度不少于100mm。
4根Φ400预制管桩
桩承台配筋及大样（C35砼）
4）、桩顶连接构造及桩尖大样：
（详见图2）
3、承台预埋支腿的方法
1）采用整体钢筋混凝土基础。
2）混凝土强度等级为C35。
3）混凝土基础的深度应大于1000mm。
4）固定支腿上表面应核水平，平面的平整度误差小于
4、固定支腿的安装（见图3、图4）
1）将4只固定支腿与预埋支腿固定基节EQ用12件10.9级高强度螺栓装配在一起。
2）为了便于施工，当钢筋扎到一定程度时，将装配好的固定支腿和预埋支腿固定基节EQ整体吊入钢筋网内。
3）固定支腿周围的钢筋数量不得减少和切断。
4）主筋通过支腿有因难时，允许主筋避让。
5）吊起装配好的固定支腿和预埋支腿固定基节EQ整体，浇注砼。
在预埋支腿固定基节EQ的两个方向中心线上挂铅垂线，保证预埋后预埋支腿固定基节EQ中心线与水平面的垂直度≤1.5/1000。
6）固定支腿周围混凝土充填率必须达到95%以上。
7）安装，见图3、图4
5、基础抗倾覆验算
1）、工作状态基础抗倾覆验算
e=（M+Fh×h）/（Fv+Fg）
=（1335+18.3×1.1）/（511+5×5×1.1×25）
=1.130＜1/3b=5/3=1.67m满足要求
2）、非工作状态基础抗倾覆验算
e=（M+Fh×h）/（Fv+Fg）
=（1552+73.9×1.1）/（461+5×5×1.1×25）
=1.422＜1/3b=5/3=1.67m满足要求
6、塔吊的附墙：
根据本塔吊使用说明书的要求，结合本工程的特点，本塔吊安装到33.6m（最大自由高度为40.5m），建筑物总高度为（1.5+23.5=25.0m）故不需要设置附墙。
7、防雷接地措施：
1）防雷接地体采用承台钢筋网与桩主筋焊接，并用16镀锌圆铁与建筑基础防雷网连接，接地电阻不得大于4欧姆；
2）避雷针采用直径20镀锌圆铁并锚固于塔帽上，通过架体、架体四支腿与承台钢筋网连接，连通基础防雷网。
避雷针顶磨尖，安装高度高于塔帽1米。
3）保护接地与塔吊连接：
在塔基底座上焊一只M12的螺栓，保护接地线一端固定在螺栓上，一端固定在开关箱箱内保护接地端子板上。
该线直径与塔吊进线同截面。
五、13#、15#、19～25#塔吊基础设施：
1、设计参数：
塔吊基础采用整体式。
尺寸为6100×6100×1800mm，采用C35混凝土浇筑。
开挖基础时首先应清除回填土，地基基础的土质坚硬平实，塔吊基础埋设在强风化层中。
在混凝土浇筑前，要求塔吊安装单位提供塔吊预埋地脚螺栓安装图，并按塔吊基础方案先预埋地脚螺栓，并作固定（详见塔吊基础施工图）。
2、塔吊天然基础的计算书：
1）基本参数
塔吊型号Q5512
自重（包括压重）F1=245kN
最大起重荷载F2=60kN
塔吊倾覆力距M=600kN.m
塔身宽度B=2.5m
混凝土强度等级C35
配筋等级热轧钢筋Ⅱ级d≤25
基础埋深d=3.2m
基础厚度h=1.8m
基础宽度b=6.1m
基础长度l=6.1m
地基承载力特征值fak=200kN/m2
2）基础最小尺寸计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.7条受冲切承载力计算
最小厚度计算
临界截面的周长计算
其中:
B塔身宽度B=2.5m
h基础厚度h=1.8m
经过计算:
μm=4×（2.5+1.8）=17.2m
系数η计算
取下式中较小值
其中аs板柱结构中柱类型的影响系数аs=30
βs局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值βs=2
h0截面有效高度h0=1.75m
经过计算η=1
塔吊作用于基础的竖向力计算
其中F1自重（包括压重）F1=245kN
F2最大起重荷载F2=60kN
经过计算F=1.2×245+60=366kN
基础自重与基础上面的土的自重计算
其中d基础埋深d=3.2m
h基础厚度h=1.8m
b基础宽度b=6.1m
l基础长度l=6.1m
G1混凝土重力密度G1=25kN/m3
γm基础底面以上土的重度γm=17kN/m3
经过计算G=1.2×（25×1.8+17×3.2）×6.1×6.1=4438.41kN
根据最大压力计算的最小厚度
其中ft混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.57N/mm2
βh截面高度影响系数βh=0.98
塔吊基础对基脚的最大压力F+G=366+4438.41=4804.41kN时，得h01=0.8m
塔吊基础对基脚的最大拔力计算
其中M塔吊倾覆力距M=840kN.m
l基础长度l=6.1m
经过计算F=2×840÷6.1=275.41kN
根据最大拔力计算的最小厚度
塔吊基础对基脚的最大拔力F=275.41kN时，得h02=0.8m
最小厚度计算
经过计算Hc=0.8+0.8+0.05=1.65m
实际厚度h=1.8m，大于等于最小厚度Hc=1.65m，满足要求!
最小宽度计算
最小宽度由一下两个计算公式计算,取较大值
计算公式一
其中F塔吊作用于基础的竖向力F=366kN
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
M塔吊倾覆力距计算值M=840kN.m
经过计算Bc1=4×840÷（366+4438.41）=0.7m
计算公式二
其中B塔身宽度B=2.5m
h基础厚度h=1.8m
经过计算Bc2=2.5+2×1.8）=6.1m
所以,最小宽度bc=m
实际宽度b=6.1m，大于等于最小宽度Bc=6.1m，满足要求!
3）塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算
基础底面压力计算
其中b基础宽度b=6.1m
l基础长度l=6.1m
F塔吊作用于基础的竖向力F=366kN
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
经过计算P=（366+4438.41）÷（6.1×6.1）=129.12kN/m2
基础的截面抵抗矩计算
其中b基础宽度b=6.1m
经过计算W=6.1^3÷6=37.83m3
合力作用点至基础底面最大压力边缘距离计算
其中M塔吊倾覆力距M=840kN.m
b基础宽度b=6.1m
F塔吊作用于基础的竖向力F=366kN
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
经过计算e=（6.1÷2）-（840÷（366+4438.41））=2.88m
不考虑附着时的基础底面最大压力
其中M塔吊倾覆力距M=840kN.m
b基础宽度b=6.1m
l基础长度l=6.1m
F塔吊作用于基础的竖向力F=366kN
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
经过计算Pmax=（366+4438.41）÷（6.1×6.1）+840÷37.83=151.32kN/m2
偏心距较大时基础底面压力计算
其中e合力作用点至基础底面最大压力边缘距离e=2.88m
b基础宽度b=6.1m
F塔吊作用于基础的竖向力F=366kN
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
经过计算Pkmax=（366+4438.41）÷（6.1×2.88）×2÷3=182.32kN/m2
4）地基基础承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条，地基基础承载力特征值按下式进行修正
其中ηb基础宽度地基承载力修正系数ηb=0.15
ηd基础埋深地基承载力修正系数ηd=1.4
d基础埋深d=3.2m
b基础宽度b=6.1m
γ基础底面以下土的重度γ=17kN/m3
γm基础底面以上土的重度γm=17kN/m3
fak地基承载力特征值fak=200kN/m2
经过计算fa=200+0.15×17×（6.1-3）+1.4×17×（3.2-0.5）=272.17kN/m2
基础受轴心荷载作用时,基础底面压力Pmax=151.32kN/m2,小于等于修正后的地基承载力特征修正值fa=272.17kN/m2,满足要求!
基础受偏心荷载作用时,基础底面压力Pkmax=182.32kN/m2,小于等于修正后的地基承载力特征修正值1.2×fa=326.6kN/m2,满足要求!
5）受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条，验算基础受冲切承载力
冲切破坏锥体最不利一侧计算长度计算
其中at塔身宽度at=2.5m
ab基础宽度ab=6.1m
经过计算am=（2.5+6.1）÷2=4.3m
允许冲切承载力计算
其中βh受冲切承载力截面高度影响系数βh=0.9
ft混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.57N/mm2
h0截面有效高度h0=1.75m
经过计算F=0.7×0.9×1.57×1.75×4.3×1000=7442.98kN
冲切验算基底面积计算
其中B塔身宽度B=2.5m
h基础厚度h=1.8m
经过计算Aj=6.1×（6.1÷2-2.5÷2-1.8）=0m2
实际冲切承载力计算
其中Pj最大压力设计值Pj=182.32kN/m2
经过计算Fj=182.32×0=0kN
实际冲切力Fj=0kN,不大于允许冲切力设计值F=7442.98kN,满足要求!
6）承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条，计算基础的最大弯矩
任意截面至基底边缘最大反力处的距离计算
其中b基础宽度b=6.1m
B塔身宽度B=2.5m
经过计算a1=（6.1-2.5）÷2=1.8m
任意截面处的基底反力计算
其中a'任意截面在基底的投影长度a'=2.5m
Pmax基础底面边缘最大地基反力设计值Pmax=182.32kN/m2
a1任意截面至基底边缘最大反力处的距离a1=1.8m
经过计算P=182.32×（（3×2.5-1.8）÷（3×2.5））=138.56kN/m2
基础的最大弯矩计算
其中l基础长度l=6.1m
G基础自重与基础上面的土的自重G=4438.41kN
A基础底面积A=37.21m2
经过计算M=1.8^2÷12×（（2×6.1+2.5）×（182.32+138.56-2×4438.41÷37.21）+（182.32-138.56）×6.1）=398.8kN.m
依据最大弯矩计算配筋面积
其中fy钢筋抗拉强度fy=310N/mm2
h0截面有效高度h0=1.75m
经过计算As=398.8÷（0.9×310×1.75）×1000=816.79mm2
最小配筋面积计算
其中h基础厚度h=1.8m
b基础宽度b=6.1m
ρ最小配筋率ρ=0.15%
经过计算Amin=1.8×1000×6.1×1000×0.15÷100=16470mm2
所以,配筋面积取16470mm2
3、施工流程：
施工流程：
承台土方开挖→承台底垫层→承台砌砖模及水泥砂浆抹面→钢筋制安→预埋塔吊连接螺栓→隐蔽验收→混凝土浇灌、保养→安装塔吊。
六、质量保证措施：
1、承台钢筋施工除了按照方案要求绑扎钢筋外，还要进行塔吊锚固脚定位固定（使用专用锚固脚，由塔吊生产厂家负责施工，定位尺寸详见塔吊使用说明书）、防雷焊接等，完成后需要进行隐蔽验收。
2、浇捣混凝土时需安排经验丰富的工人打振动棒，严防出现孔洞、蜂窝等不良现象。
3、钢筋在加工过程中，如发现脆断或机械性能有显著异常的现象，应进行化学成分检验或其他专项检验。
4、钢筋需准确开料、垫层表面平整度需符合要求以保证钢筋的保护层符合规范要求。
5、浇筑混凝土应连续进行，异常情况间歇时间较长需留设施工缝时应征得设计和现场监理人员的同意，不允许随意出现工作面接口冷缝。
6、浇筑混凝土现场应测试商品混凝土的坍落度并按规定预留混凝土试件。
7、混凝土施工完毕后，采用湿麻包袋覆盖，淋水养护，减小温度变化对混凝土的影响。
七、安全文明施工措施:
1、如果挖土过程中发现地质条件恶劣不适宜施工，应及时上报，另做处理。
2、浇捣承台砼时要留试件，以便进行强度试压。
当试压强度达到70%后，方可开始塔吊的安装。
切忌在砼强度达不到要求的情况下安装塔吊。
3、遵守工地现场管理，做到安全、文明施工。
4、钢筋隐蔽验收后，承台混凝土必须一次性连续浇灌。
5、塔吊安装前应编制可行的专项安装方案，对安装顺序、吊车行走路线、对基坑施工的影响等问题作出详细的考虑。
6、各塔吊吊臂相互之间应有不少于5m的高差，并在臂端设置信号灯。
塔吊指挥人员需特别留意塔吊旋转时相互间的平面距离，严防塔臂发生碰撞。
7、塔吊的工作环境温度为-20～40℃。
塔吊工作时，风速低于6级，如遇到雷电，大暴雨和浓雾等天气，塔吊应停止工作。
如天气预报有10级以上大风时，塔机应用缆风绳加固。
起重臂高度大于50m时，塔顶应安装风向风速仪。
8、塔吊承台四周及承台基坑顶部四周需设300×300排水沟（塔吊在靠近筏板基础的一边砌4皮砖挡水）及一个800×800×800集水井，并常设一自动抽水泵。
承台基坑顶部四周还需按洞口防护要求设立防护栏杆。
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