大型塔式起重机基础施工专项方案.docx

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大型塔式起重机基础施工专项方案

塔式起重机基础施工专项方案

一、编制说明

1、工程概况

工程名称:

无锡金格广场；

工程位于无锡市学前东路与广南路交汇处西侧；属于框剪结构；地上23层；地下2层；建筑高度：

87.75m；标准层层高：

3.4m。

本工程由无锡市崇安新城凤盛有限公司投资建设，上海海珠建筑工程设计有限公司设计，无锡锡山建筑实业有限公司承建施工。

为了保障本工程塔式起重机使用的安全可靠性，我项目部编制了金格广场裙房使用的3#、4#、5#塔式起重机基础的施工专项方案，请建设及监理单位审批。

2、编制依据

2.1施工图纸及施工现场平面布置；

2.2《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）

2.3《地基基础设计规范》（GB50007-2002）

2.4《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

2.5《建筑安全检查标准》（JGJ59-99）

2.6《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

2.7《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009

2.8《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-2010

2.9《塔式起重机安全规程GB5144-2006》等编制。

二、塔式起重机基础设置

塔机基础采用桩上承台基础，桩身混凝土采用C30，钢筋采用二级钢；承台基础混凝土为C30，钢筋采用二级钢；拟采用QTZ63型号的塔式起重机，3#、4#、5#塔机均处于拟建建筑物中，拟埋设于裙房筏板基础下方（塔机基底相对标高-11.650m），从地质勘查报告中看出，3#、4#、5#塔式起重机所处位置（见附图1：

塔式起重机现场总平面示意图）的土层为（4-1）层粉砂夹粉土，地基土承载力特征值建议值为160KPa。

拟采用FS5510现浇固定钢筋砼基础（见附图2：

FS5510固定基础示意图），砼标号C30，25双层双向钢筋，其尺寸为长5000mm宽5000mm高1350mm，总体积为33.75m3，质量约81T。

采用裙房抗拔桩桩径进行施工，即采用钻孔灌注桩，成桩直径600mm，桩底标高同裙房抗拔桩（相对标高-22.30m），桩长10.65米。

在确保塔式起重机安全使用的同时减少资金的投入，我司尽可能利用建筑物孔洞，使塔式起重机的位置处于其中。

3#塔机所处孔洞在建筑图中为人行扶梯，对比工程桩位分布图拟设置3#塔机一侧位于建筑物抗拔桩上，于另一侧补设两根桩，组成四桩基础（见附图3：

3#塔式起重机基础平面布置图）；4#塔机所处孔洞在建筑图中位于电梯井旁，对比工程桩位分布图拟设置4#塔机一侧位于建筑物抗拔桩上，于另一侧补设两根桩，组成四桩基础（见附图4：

4#塔式起重机基础平面布置图）；5#塔机所处位置周围无可利用孔洞，在尽可能发挥塔机作业覆盖面且便于搭拆的情况下，使塔机穿过建筑物楼板，让过柱及主梁，对比工程桩位分布图，5#塔机不利用工程抗拔桩，于塔机基础下钻设四根桩，组成四桩基础（见附图5：

5#塔式起重机基础平面布置图）。

受力分析：

 从塔式起重设备的工作原理进行分析，该生产设备在以下方面对设备的安全使用关系相当重要：

设备的基础，设备结构，设备结构的材料，设备的工作性能和操作系统；在计算中重点求出设备基础的稳定性及设备抗倾覆的能力；因该工程的塔吊设备由生产厂家进行安装和施工中的施工材料垂直运输操作，现只对设备基础进行计算，3#、4#、5#塔机基础类型均按四桩基础计算。

三、塔式起重机四桩基础计算书

1、参数信息

塔吊型号:

QTZ63，塔吊起升高度H=101.000m，

塔吊倾覆力矩M=630kN.m，混凝土强度等级:

C30，

塔身宽度B=1.6m，基础埋深D=9.600m，

自重F1=450.8kN，基础承台厚度Hc=1.350m，

最大起重荷载F2=60kN，基础承台宽度Bc=5.000m，

桩钢筋级别:

II级钢，桩直径或者方桩边长=0.600m，

桩间距a=2435mm（3#塔机）/2973mm（4#塔机）/3000mm（5#塔机），

承台箍筋间距S=200.000mm，承台砼的保护层厚度=50mm，

承台下桩长10.65m。

2、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN，

塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=612.96kN，

塔吊的倾覆力矩M=1.4×630.00=882.00kN。

3、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

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。

a.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。

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=612.96kN；

G──桩基承台的自重

G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D）=

1.2×（25×5.00×5.00×1.35+20×5.00×5.00×2.25）=2362.50kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取882.00kN.m；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.22m（3#塔机）/1.49m（4#塔机）/1.50m（5#塔机）；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）；

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，

最大压力：

3#塔机:

N=（612.96+6772.50）/4+882.00×1.22/（4×1.222）=2027.47kN；

4#塔机:

N=（612.96+6772.50）/4+882.00×1.49/（4×1.492）=1994.70kN；

5#塔机:

N=（612.96+6772.50）/4+882.00×1.50/（4×1.502）=1993.37kN。

b.矩形承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。

其中Mx1,My1──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方向距离取a/2-B/2=0.42m（3#塔机）/0.69m（4#塔机）/0.70m（5#塔机）；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n=334.35kN/m2（3#塔机）/301.58kN/m2（4#塔机）/300.24kN/m2（5#塔机）；

经过计算得到弯矩设计值：

3#塔机:

Mx1=My1=2×334.35×0.42=279.18kN.m；

4#塔机:

Mx1=My1=2×301.58×0.69=414.06kN.m；

5#塔机:

Mx1=My1=2×300.24×0.70=420.34kN.m。

4、矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。

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14.30N/mm2；

ho──承台的计算高度Hc-50.00=1300.00mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

经过计算得：

3#塔机:

αs=279.18×106/（1.00×14.30×5000.00×1300.002）=0.002；

ξ=1-（1-2×0.002）0.5=0.002；

γs=1-0.002/2=0.999；

Asx=Asy=279.18×106/（0.999×1300.00×300.00）=716.68mm2。

4#塔机:

αs=414.06×106/（1.00×14.30×5000.00×1300.002）=0.003；

ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003；

γs=1-0.003/2=0.998；

Asx=Asy=414.06×106/（0.998×1300.00×300.00）=1063.52mm2。

5#塔机:

αs=420.34×106/（1.00×14.30×5000.00×1300.002）=0.003；

ξ=1-（1-2×0.003）0.5=0.003；

γs=1-0.003/2=0.998；

Asx=Asy=420.34×106/（0.998×1300.00×300.00）=1079.67mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:

5000.00×1000.00×0.15%=7500.00mm2。

建议配筋值：

HPB335钢筋，18@160。

承台底面单向根数30根。

实际配筋值HRB335钢筋，25@170mm。

承台底面单向根数30根，满足要求。

5、矩形承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8条和第5.6.11条。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，

记为V=856.94kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；

bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；

ho──承台计算截面处的计算高度，ho=1300mm；

λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，

此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处

至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得（Bc/2-B/2）-（Bc/2-a/2）=417.50mm（3#塔机）/686.50mm（4#塔机）/700.00mm（5#塔机），

当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，满足0.3-3.0范围；

在0.3-3.0范围内按插值法取值。

得λ=0.32（3#塔机）/0.53（4#塔机）/0.54（5#塔机）；

β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），

得β=0.19（3#塔机）/0.14（4#塔机）/0.14（5#塔机）；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

则，3#塔机：

1.00×2027.47=2.03×106N≤0.19×300.00×5000×1300=1.80×107N；

4#塔机：

1.00×1994.70=1.99×106N≤0.14×300.00×5000×1300=1.35×107N；

5#塔机：

1.00×1993.37=1.99×106N≤0.14×300.00×5000×1300=1.33×107N；

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！

6、桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》（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=856.94kN；

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；

A──桩的截面面积，A=3.85×105mm2。

则，3#塔机：

1.00×2027473.83=2.03×106N≤14.30×2.83×105=4.04×106N；

4#塔机：

1.00×1994700.02=1.99×106N≤14.30×2.83×105=4.04×106N；

5#塔机：

1.00×1993365.00=1.99×106N≤14.30×2.83×105=4.04×106N；

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！

7、桩竖向极限承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3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=2027.47kN（3#塔机）/1994.70kN（4#塔机）/1993.37kN（5#塔机）/；

单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

其中R──最大极限承载力；

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，

γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，

qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，桩身主要处第5层粉质粘土，按地勘报告取值75Kpa；

qpk──极限端阻力标准值，由于桩底相对标高为-22.300m,所以桩端是在第5层粉质粘土，地基土承载力特征值建议值为220Kpa,土端阻力标准值取3700.00Kpa；

u──桩身的周长，u=1.885m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2；

li──土层的厚度；

单桩竖向承载力验算:

R=1.885×（10.65×75.00×0.98+10.65×75.00×1.02）/1.67+1.15×3700.00×0.283/1.67=2524.2kN>N=2027.47kN（3#塔机）/1994.70kN（4#塔机）/1993.37kN（5#塔机）/；

上式计算的R的值大于最大压力2027.47kN（3#塔机）/1994.70kN（4#塔机）/1993.37kN（5#塔机）/,所以满足要求!

8、桩配筋计算

a.桩构造配筋计算

As=πd2/4×0.65%=3.14×6002/4×0.65%=1837mm2

b.桩抗压钢筋计算

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！

c.桩受拉钢筋计算

桩不受拉力，不计算这部分配筋，只需构造配筋！

建议配筋值：

HPB335钢筋，1016。

按本工程抗拔桩结构图实际配筋值HPB335钢筋，1216，箍筋采用8@100/200mm，采用螺旋式箍筋；桩顶2m范围内箍筋加密；钢筋笼每隔2m设一道12焊接加劲箍筋。

桩钢筋锚入承台不少于560mm。

9、结论

据验算，四桩基础5000×5000×1350的砼基础满足QTZ63型塔式起重机的作业要求。

四、塔式起重机基础施工

塔式起重机基础的施工顺序为：

测量定位放线→灌注桩施工→塔基放石灰线→塔基坑土方开挖→凿桩头→100厚C10素砼垫层（深基础时基坑护壁）→弹出基础边线→坑壁四周测设标高线并打水平桩→砌筑基础砖胎模（或安装木模板）→基础底钢筋制作安装绑扎→安固定地脚螺栓→基础面钢筋绑扎→浇捣基础同时用经纬仪观测地脚螺栓有无偏移→养护→砌挡土墙→井筒封盖并回填周边土方。

部分节点的说明及注意事项如下：

1、基坑开挖：

待建筑物基础土方挖至设计标高后开挖塔机基础，基坑底大小6200×6200，并考虑4：

1放坡，挖深1350，基坑底相对标高为-11.750m，待挖至标高-11.550m时，凿出桩顶主筋560长，再人工清理基土后即可在基槽放线，定出塔机基础位置，余下20cm土采用人工开挖清槽，基底土层不得扰动，严禁超挖后填土。

2、地基处理：

对塔机基础附近的地下部分应进行钎探，查明地下是否有不实结构（如防空洞、化粪池等）以及地下物质运输管道（如煤气管道、水管等）。

做好钎探施工作业记录并存档。

3、塔式起重机基础垫层：

采用C10混凝土，具体尺寸为5200×5200×100；垫层面标高-11.650M，垫层要求平整，水平控制在0.2%以内，垫层强度达到60%后方可进行基础施工。

4、塔机基础几何尺寸为5000×5000×1350，基础采用C30混凝土（掺早强剂），基础浇筑后表面应平整（±5mm）。

5、基础模板：

若采用砖胎膜，在基础垫层上放出基础外边线，在边线以外砌筑240厚砖模，砌至1.35米高，无需粉刷。

6、基础钢筋：

采用25钢筋，上下排双层双向，间距为170，上下层钢筋间设14@510拉结筋，拉结筋平行布置，为控制上下保护层，设置25的钢筋马凳，间距1200，基础的钢筋保护层为50mm。

7、预埋四组地脚螺栓，地脚螺栓中心距离为1618，呈四角布置，放置时严格控制尺寸，偏差不大于3mm，，地脚螺栓必须是厂家提供的符合强度要求的合格产品。

塔机基础先于建筑物筏板基础施工，待安装好塔吊后筏板基础施工时有700高的标准节将埋入砼中，浇捣筏板砼前需确保预埋的标准节檐口水平，并预埋与塔机基础重合的建筑物基础底板部分钢筋。

（详见附图6：

塔式起重机基础剖面图）。

8、浇筑混凝土，并捣实，在此过程中必须随时检测地脚螺栓的位置，如有变化，则随时进行调整，确保位置正确，偏差符合要求。

做好砼的养护，留置混凝土试块，检验强度是否符合要求。

9、接地装置：

塔基避雷针的接地和保护接地采用4×40mm镀锌扁铁，利用48的钢管预埋至地下（埋深不小于3米），扁铁与钢管及塔身（或预埋节与螺栓）的连接采用焊接。

必须在基础混凝土强度达到设计强度的70%以上，并经质量安全部门验收合格后方能安装塔机。

从化项目部

2011年5月9日