十字交叉梁式塔吊基础方案.docx
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十字交叉梁式塔吊基础方案
一、编制依据
1.1塔吊租赁合同。
1.2根据***设计院提供的设计施工图纸和工程特点。
1.3**地质工程勘察院提供的《***工程详细勘察报告》（工程编号：
勘2008-024）。
1.4湖北江汉建筑工程机械有限公司提供的TC5610塔式起重机使用说明书；长沙中联重工科技发展股份有限公司提供的TC5610塔式起重机使用说明书。
1.5《建筑机械使用安全规范》（JGJ33-2001）
1.6《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
1.7《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
1.8《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
1.9《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
1.10国家现行桩基础工程设计、施工及验收规范等。
二、工程概况
**包括1层地下室（包括1层夹层）、8层裙楼、A写字楼（26层）和B写字楼（28层），占地面积10185.7m2、总建筑面积138610.81m2。
裙楼顶标高33.9m，写字楼A高90.8m（最高点为97.8m），写字楼B高97m（最高点为104m），混凝土框架剪力墙结构。
现裙楼混凝土结构已完成，基坑周边土方回填已完成30%。
三、塔吊基础设计概况
3.1塔吊定位
因业主方提出裙楼提前营业，设置于裙楼内部的1#、2#塔吊需拆除。
现1#、2#塔吊距离建筑物外边线有28m远，工程施工场地和周边场地都比较狭小，无法采用吊车拆除此两台塔吊，拟利用设置的3#、4#塔吊拆除1#、2#塔吊。
为了使设置的3#、4#塔吊既可以服务于两栋塔楼，又可以满足拆除1#、2#塔吊和先拆塔吊后拆施工升降机的要求，将3#、4#塔吊定位在铁西路与建筑物间的施工场地内（见附图一）。
3.2塔吊选型和相关技术参数
根据设计图纸及工程实际需要，施工垂直运输选用湖北江汉建筑工程机械有限公司生产的TC5610型塔式起重机1台（原2#塔吊），长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的TC5610型塔式起重机1台（原1#塔吊）。
3#塔吊：
TC5610（中联重科）臂长:
56m
服务位置：
①写字楼
塔吊型号：
TC5610，自重（包括压重）F1=450.8kN,最大起重荷载F2=60.00kN,塔吊倾覆力矩M=1170.9kN·m,塔吊起重高度H=106m,塔身宽度B=1.6m；
4#塔吊：
TC5610（江汉）臂长:
56m
服务位置：
②写字楼
塔吊型号：
TC5610，自重（包括压重）F1=450.8kN,最大起重荷载F2=60.00kN,塔吊倾覆力矩M=1211.73kN·m,塔吊起重高度H=110m,塔身宽度B=1.6m
3.3塔吊基础选型和相关技术参数
3.3.1塔吊基础选型
在确定的塔吊位置地面下500mm处，因有市政给水管、下水管和电缆线，考虑到板式基础无法保证此类市政管线，拟把塔吊基础设计为四桩十字梁基础，将塔吊落于十字梁上，再用人工挖空桩将十字梁撑起，已确保地下管线不受破坏。
3.3.2岩土工程中勘察报告中有关技术参数
根据本工程详细勘察的报告《岩土工程勘察报告》中的勘探点线平面布置图得知，3#塔吊基础处于7线和16线上，4#塔吊基础处于1线和12线上。
参看《岩土工程勘察报告》中7线和16线工程地质剖面图得出，3#塔吊位置处地下各土层物理力学性质参数可近似的以ZK26勘测桩为依据。
参看《岩土工程勘察报告》中1线和12线工程地质剖面图得出，4#塔吊位置处地下各土层物理力学性质参数可近似的以ZK10勘测桩为依据。
ZK26勘测桩各土层物理力学性质参数：
序号
土层名称
土层厚度
桩
桩侧阻力特征值（kPa）
桩端阻力特征值（kPa）
1
素填土
1.9m
-10
/
2
淤泥质土
0.4m
10
/
3
粉质粘土
3.35m
35
/
4
强风化泥质粉砂岩
2.85m
60
1500
ZK10勘测桩各土层物理力学性质参数：
序号
土层名称
土层厚度
桩
桩侧阻力特征值
（kPa）
桩端阻力特征值（kPa）
1
杂填土
1m
-10
/
2
粉质粘土
6.3m
35
/
3
全风化砂砾岩
1.3m
40
/
4
强风化岩体
0.5m
60
1500
3.4塔吊基础设计
3.4.13#塔吊基础设计
3#塔吊基础位置见下图二：
图一
人工挖孔桩：
桩直径d=0.80m,桩间距a=4.50m,有效桩长8m，桩端持力层为强风化泥质粉砂岩；
桩长纵筋为716；短纵筋为716；加劲箍12@1000；螺旋箍Φ8@200；
十字交叉梁
梁高=1000mm，梁度=1000mm；
梁：
面筋1025；底筋1225（上排225，下排1025）；腰筋416；箍筋Φ10@150/100；
结构加强承台：
承台高=1000mm，长=宽=3000m；
承台：
上部14@200双层双向，下部14@200双层双向，中间拉结筋12@500；
十字交叉梁和承台顶标高0.400m,底部钢筋保护层厚度:
50mm；
以上混凝土强度等级均为C35。
3.4.14#塔吊基础设计
4#塔吊基础定位见下图三：
图二
人工挖孔桩：
桩直径d=0.80m,桩间距a=4.50m,有效桩长9m，桩端持力层为强风化岩体；
人工挖孔桩：
桩长纵筋为716；短纵筋为716；加劲箍14@1000；螺旋箍Φ8@200；
十字交叉梁：
交叉梁高度=1000mm，宽度=1000mm
交叉梁：
面筋1025；底筋1225（上排225，下排1025）；腰筋416；箍筋Φ10@150/100；
结构加强承台：
承台高=1000mm，长=宽=3000m；
承台：
上部14@200双层双向，下部14@200双层双向，中间拉结筋12@500；
十字交叉梁和承台顶标高0.400m,底部钢筋保护层厚度:
50mm；
以上混凝土强度等级均为C35。
四、塔吊桩基础的计算
4.13#塔吊基础计算
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63,自重（包括压重）F1=450.80kN,最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=1160.90kN.m,塔吊起重高度H=106.00m,塔身宽度B=1.6m
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
Ⅱ级,桩直径或方桩边长d=0.80m
桩间距=4500mm交叉梁的宽度=1000mm,交叉梁的高度=1000mm
保护层厚度:
50mm
二.塔吊对交叉梁中心作用力的计算
1.塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN
2.塔吊最大起重荷载F2=60.00kN
作用于塔吊的竖向力F=1.2×（F1+F2）=612.96kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1160.90=1625.26kN.m
三.交叉梁最大弯矩和桩顶竖向力的计算
计算简图：
十字交叉梁计算模型（最大弯矩M方向与十字交叉梁平行）。
两段梁四个支点力分别为
RA=N/4-3M/2LRB=N/4+3M/2L
RC=N/4RD=N/4
两段梁的最大弯矩分别为
M1=N（L-b）2/16L+M/2M2=N（L-b）2/16L
得到最大支座力为Rmax=RB,最大弯矩为Mmax=M1。
桩顶竖向力Rmax:
Rmax=N/4+3M/2L=（612.96+381.78）/4+3×1625.26/（2×6.36）=631.82kN
交叉梁得最大弯矩Mmax:
Mmax=N（L-b）2/16L+M/2=（612.96+381.78）×（6.36-2.26）2/（16×6.36）+1625.26/2=976.92kN.m
四.交叉梁截面主筋的计算
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
1──系数，当混凝土强度不超过C50时，
1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
1取为0.94,期间按线性内插法确定；
fc──混凝土抗压强度设计值；
h0──交叉梁的有效计算高度。
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。
经过计算得
s=976.92×106/（1.00×16.70×1000.00×950.002）=0.065
=1-（1-2×0.065）0.5=0.067
s=1-0.067/2=0.966
Asx=Asy=976.92×106/（0.966×950.00×300.00）=3546.74mm2。
底筋选配1225，As=5887.5mm2（见下图）
验算适用条件：
1、
=0.067＜
b=0.55满足
2、ρ=As/b·h0=0.62%＞ρmin·h/h0=0.23%,
且ρ值大于0.2%·h/h0=0.21%，满足要求。
b──相对界限受压区高度
五.桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（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=631.82kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中
0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=0.503m2。
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!
六.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5.2.2-3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=631.82kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
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:
s,
p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；
s,
p──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；
qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=2.513m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；
li──第i层土层的厚度,取值如下表；
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称
11.900素填土
20.4100淤泥质土
33.35350粉质粘土
42.85601500强风化泥质粉砂岩
由于桩的入土深度为8m,所以桩端是在第4层土层。
最大压力验算:
R=2.51×（1.9×0×1.26+.4×10×1.2+3.35×35×.8+2.35×60×1.14）/1.65+1.20×1500.00×0.50/1.65=942.01kN
上式计算的R的值大于最大压力631.82kN,所以满足要求!
七.桩抗拔承载力验算
桩抗拔承载力验算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.7条
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Uk──基桩抗拔极限承载力标准值；
i──抗拔系数；
解得:
Ugk=18003.2×（1.9×0×.75+.4×10×.7+3.35×35×.75+2.35×60×.75）/4=884350.94kN
Ggp=18003.2×8×22/4=792140.80kN
Uk=2.51×（1.9×0×.75+.4×10×.7+3.35×35×.75+2.35×60×.75）=493.83kN
Gp=2.51×8×25=502.65kN
由于:
884350.94/1.65+792140.80>=134.45满足要求!
由于:
493.83/1.65+502.65>=134.45满足要求!
4.24#塔吊基础计算
一.参数信息
塔吊型号:
QTZ63,自重（包括压重）F1=450.80kN,最大起重荷载F2=60.00kN
塔吊倾覆力距M=1201.73kN.m,塔吊起重高度H=110.00m,塔身宽度B=1.6m
混凝土强度:
C35,钢筋级别:
Ⅱ级,桩直径或方桩边长d=0.80m
桩间距=4500mm交叉梁的宽度=1000mm,交叉梁的高度=1000mm
保护层厚度:
50mm
二.塔吊对交叉梁中心作用力的计算
1.塔吊自重（包括压重）F1=450.80kN
2.塔吊最大起重荷载F2=60.00kN
作用于塔吊的竖向力F=1.2×（F1+F2）=612.96kN
塔吊的倾覆力矩M=1.4×1201.73=1682.42kN.m
三.交叉梁最大弯矩和桩顶竖向力的计算
计算简图：
十字交叉梁计算模型（最大弯矩M方向与十字交叉梁平行）。
两段梁四个支点力分别为
RA=N/4-3M/2LRB=N/4+3M/2L
RC=N/4RD=N/4
两段梁的最大弯矩分别为
M1=N（L-b）2/16L+M/2M2=N（L-b）2/16L
得到最大支座力为Rmax=RB,最大弯矩为Mmax=M1。
桩顶竖向力Rmax:
Rmax=N/4+3M/2L=（612.96+381.78）/4+3×1682.42/（2×6.36）=645.30kN
交叉梁得最大弯矩Mmax:
Mmax=N（L-b）2/16L+M/2=（612.96+381.78）×（6.36-2.26）2/（16×6.36）+1682.42/2=1005.51kN.m
四.交叉梁截面主筋的计算
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
1──系数，当混凝土强度不超过C50时，
1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，
1取为0.94,期间按线性内插法确定；
fc──混凝土抗压强度设计值；
h0──交叉梁的有效计算高度。
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。
经过计算得
s=1005.51×106/（1.00×16.70×1000.00×950.002）=0.067
=1-（1-2×0.067）0.5=0.069
s=1-0.069/2=0.965
Asx=Asy=1005.51×106/（0.965×950.00×300.00）=3654.35mm2。
底筋选配1225，As=5887.5mm2（见下图）
验算适用条件：
1、
=0.067＜
b=0.55满足
2、ρ=As/b·h0=0.62%＞ρmin·h/h0=0.23%,
且ρ值大于0.2%·h/h0=0.21%，满足要求。
b──相对界限受压区高度
五.桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（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=645.30kN
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：
其中
0──建筑桩基重要性系数，取1.0；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；
A──桩的截面面积，A=0.503m2。
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!
六.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5.2.2-3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=645.30kN
桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：
最大压力:
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:
s,
p──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；
s,
p──分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；
qsk──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；
qpk──极限端阻力标准值，按下表取值；
u──桩身的周长，u=2.513m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2；
li──第i层土层的厚度,取值如下表；
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）土名称
1100杂填土
26.3350粉质粘土
31.3400全风化砂砾岩
40.5601500强风化岩体
由于桩的入土深度为9m,所以桩端是在第4层土层。
最大压力验算:
R=2.51×（1×0×1.26+6.3×35×1.2+1.3×40×.8+.4×60×1.14）/1.65+1.20×1500.00×0.50/1.65=1055.06kN
上式计算的R的值大于最大压力645.30kN,所以满足要求!
七.桩抗拔承载力验算
桩抗拔承载力验算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.7条
桩抗拔承载力应满足下列要求:
其中:
式中Uk──基桩抗拔极限承载力标准值；
i──抗拔系数；
解得:
Ugk=18003.2×（1×0×.75+6.3×35×.7+1.3×40×.75+.4×60×.75）/4=951244.08kN
Ggp=18003.2×9×22/4=891158.40kN
Uk=2.51×（1×0×.75+6.3×35×.7+1.3×40×.75+.4×60×.75）=531.18kN
Gp=2.51×9×25=565.49kN
由于:
951244.08/1.65+891158.40>=147.93满足要求!
由于:
531.18/1.65+565.49>=147.93满足要求!
五、施工组织与部署
5.1施工进度
根据工程施工总进度安排，3#塔吊基础总耗时18天，于2010年2月7日前完成；4#塔吊基础总耗时12天，于2010年2月7日前完成。
5.2施工准备
劳动力数量：
挖桩基4人，泥工4人，钢筋工3人，其它4人。
材料、设备数量：
砼68.5m³；钢筋6.6T；32.5水泥1T；实心砖6000块；桩模具8套，空压机2台、风镐枪2把、电焊机1台、Φ50插入式振动棒1台、塔吊基座模具1套、塔吊预埋螺栓32根等。
5.3施工流程
塔吊基础施工流程：
基础定位、放线→交叉梁及局部土方开挖→给排水管支护→挖桩作业→承台、交叉梁垫层砼→交叉梁垫层砖胎膜施工→成孔桩验收→桩和交叉梁钢筋绑扎→塔吊基座及预埋螺栓的准确就位、吊正→焊接固定→验收→砼浇筑→基础平面砂浆找平→砼养护、模板拆除
六、施工要点
5.4.1根据塔吊基础定位平面图放出基础位置后须对桩心位置进行复核，保证纵横向桩心间距离和桩心至两侧纵向轴线距离满足设计定位尺寸。
5.4.2根据现场状况，塔吊基础下有市政给水管和下水管，为保证塔吊基础垂直压力和倾覆压力不至于将水管破坏，对水管上表面和侧面管壁采取保护措施。
1、在人工挖孔桩作业前，须先对水管靠桩一侧土方进行清理（长为距桩中各500mm），然后在距水管≥100mm处挖桩做桩护壁，在桩第二道护壁完成后，再用沙将桩与水管间空隙填满；2、十字梁梁底和承台底部标高高出水管管壁上表面距离必须≥100mm，并在中间空隙部位铺沙，沙需铺至水管两侧100mm位置。
5.4.3交叉梁和承台部分，地面以下采用MU1O水泥砂浆砌筑240mm砖胎膜，地面以上安装模板支模架支撑。
5.4.4人工挖孔桩位于铁西路旁，路面活动荷载较大。
挖桩时，对桩护壁做加强处理（具体见图三），每个桩每天挖深不得超过1m，护壁施工须严格按照相应的国家规范规定和设计要求进行。
5.4.5每个塔吊基础必须准确预埋四组螺栓（16根），上部采用与塔吊基座尺寸相符的支座模具进行固定，下部采用进行钢筋加固（如图四所示），保证组装后地脚螺栓孔德对角线误差不大于2mm。
5.4.6塔吊设备底架安装平稳牢靠，在塔吊1.6×1.6m的范围内，混凝土表面的平整度应达到1/500。
5.4.7地脚螺栓的轴线位置应精确，以便于顺利安装塔吊。
浇筑混凝土过程中，对塔吊地脚螺栓跟踪观察，一旦出现地脚螺栓偏移现象须立即停止砼浇筑待校正后再行施工。
5.4.8塔吊需在承台砼强度达到设计强度的90%后方可进行安装。
5.4.9塔吊安装好后，校正其水平度，对不平直的地方及时用1：
1水泥砂浆嵌填密实。
5.4.10塔吊防雷接地和保护接地根据塔吊使用说明书采用一根Φ10钢筋与基础钢筋焊接引上，在塔吊安装好后，引上钢筋与就近一根主弦杆的连接螺栓进行焊接并清除连接处螺栓及螺母的涂料。
5.4.11因塔吊基础高出地面有600mm，四周地面为原有护壁和市政道路基础四周无积水，不设计排水措施。
5.4.12塔吊安拆方案及附着设计详见塔吊安拆方案。
七、施工安全
6.1挖桩人员在进场后由安全总监对作业人员进行班前安全教育和培训工作。
6.2在桩基施工前佩戴好个人安全防护用具，并在施工中随时注意所存在不安全隐患。
6.3塔吊基础均位于马路边，路面动荷载较大，施工时须对基坑和人工桩跟踪进行检查。
6.4基坑和桩周边须设置临时围挡，并悬挂醒目标识，桩口每日施工完毕后须及时覆盖。
6.5施工过程中须加强周边管线观察，避免将管线破坏。
6.6基坑和桩周边5m不得集中堆放任何材料，桩基施工土方直接回填至建筑物边基坑内。
6.7塔吊基础人工挖孔桩挖深作业须按照国家及规范规定进行操作，对桩侧护壁加固须按照设计进行施工。
附：
人工挖孔桩详图（图三）
塔吊地脚螺栓固定图（图四）
3#、4#塔吊施工平面布置图
图四
塔吊基座地脚螺栓加固
图五
图一
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