塔吊基础设计施工方案1Word文档格式.docx
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1#塔吊桩基础土层分布情况（7C－7C’地质剖面图Z93孔）
层号
土层名称
土层厚度（m）
侧阻力
qsia（KPa）
端阻力
qpa（KPa）
抗拔系数
1-2
粉质粘土
2.2
12
/
2-1
（淤泥质）粉质粘土
0.8
8
0.75
3
淤泥质粘土
11.5
5
2.7
6
粘土
10.8
28
8-1
6.0
30
500
备注：
考虑到塔吊桩基承受较大的荷载，我们选择8-1层粘土作为硬持力层。
1#塔吊桩顶标高取至塔吊承台底标高，从3层淤泥质粘土开始计算，进入8-1层粘土2.0m。
2、塔吊基础作用荷载工况
QTZ63C（5510）塔吊独立高度下基础作用荷载工况
荷载工况
基础荷载
P（kn）
M（kn.m）
竖向力
Fk
水平力
Fh
倾覆弯矩
M
扭矩
Mz
工作状态
513
24.5
1252
67.0
非工作状态
434
73.5
1796
－
3、塔吊基础设计
基础桩：
根据塔吊的现场使用及场地环境要求，塔吊基础下施工钻孔灌注桩4根，桩径800，有效桩长分别为L=25m，纵向钢筋10Φ18，通长设置，螺旋箍筋Φ8@150/250，加强箍筋Φ12@2000。
格构柱：
在每根钻孔灌注桩的上部插入450×
450格构柱（钢构柱底部埋入塔吊桩顶以下长度2.0m），内部L140×
10角钢@1500柱间支撑，外周L140×
10角钢@1500柱间支撑（详见附图）。
材料：
钻孔桩混凝土为水下C30，钢筋为Ⅱ级，角钢为Q235。
塔吊基础位于基坑内，钢格构柱与底板交接位置设止水片并与底板整浇、与顶板交接位置留设施工缝（坑内塔吊施工缝设置在消防通道位置，12-13/J-K轴，采用桩+钢格构柱+转换平台的形式；
）并设止水钢板（待塔吊拆除后浇砼）。
3.1、塔吊钻孔灌注桩承载力计算
塔吊基础的竖向力和弯矩计算，桩基础按非工作状态进行考虑：
Fk=434kn；
Mk=1796kn·
m
3.2、钻孔灌注桩单桩承受荷载
（注：
n为桩根数,a为塔身宽）
带入数据，得塔吊桩最大压力与拔力如下：
单桩最大压力标准值:
Qik压＝955.3kN
单桩最大拔力标准值：
Qik拔＝-738.3kN
3.3、钻孔灌注桩承载力计算
两台塔吊各4颗塔吊桩顶标高取至地下室底标高，从基础底板垫层底开始计算，进入8-1号土层1.0m，其塔吊桩单桩极限承载力特征值分别计算如下：
塔吊桩直径取Ф800，塔吊有效桩长均为L=25m；
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）8.5.5条：
1.单桩竖向承载力特征值计算公式：
式中：
Ra---单桩竖向承载力特征值；
qpa,qsia---桩端端阻力，桩侧阻力特征值；
Ap---桩底端横截面面积，Ap＝0.5027㎡；
up---桩身周边长度，up＝2.513m；
li---第i层岩土层的厚度。
经计算：
Ra=2.513×
（10×
5+2.7×
8+10.8×
28+2×
30）+0.5027×
500＝1342KN
进行验算如下：
Q压max=955.3KN＜Ra=1342KN，塔吊桩基抗压承载力满足要求。
2.单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式：
Ra，---单桩竖向承载力特征值；
λi---桩周i层土抗拔承载力系数；
Gpk---单桩自重标准值
Ra＇=2.513×
30）×
0.75+（25-10）×
0.5027×
25=1006KN＞Q拔max=738.3KN
满足要求。
3.4、桩身混凝土强度（即抗压验算）
本基础桩基砼选用混凝土水下C30。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.5.9条公式：
fc--混凝土轴心抗压强度设计值；
按现行《混凝土结构设计规范》取值，该工程选用水下C30砼，fc＝14.3N/m2；
Q--相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；
Ap--桩身横截面积，该式Ap＝0.5027m2；
ψc---工作条件系数，本工程为水下灌注桩，取0.6。
ApfcΨc＝0.5027×
14.3×
103×
0.6
＝4313.2KN＞Qik压＝1.2×
955.3=1146.4KN
3.5、灌注桩桩身配筋与格构柱抗拔验算
（1）桩身受拉钢筋配置（即抗拔验算）：
由N≤fyAs
As≥N/fy=（738.3×
103）/300=2461mm2
选用10根Φ18钢筋，即AS=10×
254.34＝2543.4mm2＞2461mm2
（2）格构柱抗拔验算：
4L140x10，A=4×
2737=10948mm2，远大于受拉钢筋面积，满足要求。
3.6、单肢格构柱截面验算
已知：
N=955.3KN格构柱的计算长度lox=4.6m
角钢选用4L140×
10，缀板为400×
200×
10，截面尺寸为450×
450
按轴心受压构件进行验算
3.6.1、格构柱力学参数
L140x10
A=27.37cm2i=4.34cmI=514.7cm4z0=3.82cm
每个格构柱由4根角钢L140x10组成，格构柱力学参数如下：
Ix1=[I+A×
（b1/2－z0）2]×
4=[514.7+27.37×
（45.0/2-3.82）2]×
4=40261cm4；
An1=A×
4=27.37×
4=109.48cm2；
W1=Ix1/（b1/2-z0）=40261/（45.00/2-3.82）=2155.3cm3；
ix1=（Ix1/An1）0.5=（40261/109.48）0.5=19.18cm；
3.6.2、格构柱平面内整体强度
根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第5.1.1条：
σ=Nmax/An1=1.2×
955.3×
103/（109.48×
102）=104.7N/mm2<
f=215N/mm2；
单肢格构柱平面内整体强度满足要求。
3.6.3、格构柱整体稳定性验算
L0x1=lo=9.0m；
λx1=L0x1×
102/ix1=9.0×
102/19.35=46.5；
单肢缀板节间长度：
a1=500m；
λ1=L1/i=50/3.83=13.1，λ1≤40且λ1≤0.5λmax
λ0x1=（λx12+λ12）0.5=（46.52+13.12）0.5=48.32；
查表：
Φx=0.865；
Nmax/（ΦxA）=1.2×
103/（0.865×
109.48×
102）=121.1N/mm2<
单肢格构柱整体稳定性满足要求。
3.6.4、格构柱缀板的验算
缀板柱可视为一多层框架（肢件视为框架立柱，缀板视为横梁）,缀板尺寸为400×
10mm，焊缝hf=10mm。
缀板内力计算如下：
剪力：
T=
其中V1=V/2，V=
=26.5KN
则T=
=14.7KN
弯矩（与肢件连接处）：
M=T·
=3.31KN·
T=14.7KN<
fvbh=125×
10×
200=250KN
δ=
=3.31×
106/W=49.65N/mm2<
f=215N/mm2
3.7、整体格构柱基础验算
已知标准值：
Fk=434KN，Mk=1796KN·
格构柱的计算长度lox=4.6m，截面尺寸为1500×
1500
按压弯构件进行验算
3.7.1、格构柱基础力学参数
单肢格构柱力学参数：
Ix1=40261cm4An1=109.48cm2
W1=2155.3cm3ix1=19.18cm
格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：
Ix2=[Ix1+An1×
（b2×
102/2-b1×
102/2）2]×
4=[40261+109.48×
（1.5×
102/2-0.45×
4=1368061cm4；
An2=An1×
4=109.48×
4=437.92cm2；
W2=Ix2/（b2/2-b1/2）=1368061/（1.5×
102/2）=26058.3cm3；
ix2=（Ix2/An2）0.5=（1368061/437.92）0.5=55.89cm；
3.7.2、格构柱基础平面内整体强度
σ=N/An+Mx/（γx×
W）
=1.2×
434×
103/（437.92×
102）+1.4×
1796×
106/（1.0×
26058.3×
103）
=135.2N/mm2<
格构式基础平面内稳定满足要求。
3.7.3、格构柱基础整体稳定性验算
计算长度：
L0x2=2lo=2×
4.6=9.2m（当作悬臂构件进行计算）；
λx2=L0x2/ix2=9.2×
102/55.89=32.2；
An2=437.92cm2；
Ady2=2×
27.37=54.74cm2；
λ0x2=（λx22+40×
An2/Ady2）0.5=（32.22+40×
437.92/54.74）0.5=36.8；
φx=0.910；
NEX'
=π2EAn2/1.1λ0x22=3.142×
206×
437.92×
102/1.1×
32.22
=1.45×
105KN
σ=N/（φxA）+βmxMx/[Wlx（1-φxN/NEX）]
103/0.910×
43792+1.4×
106/26058300
=128.8N/mm2≤f=215N/mm2；
格构式基础整体稳定性满足要求。
3.7.4、刚度验算
λmax=λ0x2=36.8<
[λ]=150满足；
单肢计算长度：
l02=a2=150cm；
单肢回转半径：
ix1=19.18cm；
单肢长细比：
λ1=l02/ix1=150/19.18=7.82<
0.7λmax=0.7×
33.67=23.6；
刚度满足要求。
3.8、封口板及焊缝强度验算
（1）封口板厚度验算
q=908.1×
103/420×
420=5.15N/mm2
按两边支承进行计算：
M=βqa2=0.111×
5.15×
2252=28.94KN·
mm
t=（6M/f）0.5=（6×
28.94×
103/215）0.5=28.4mm
按四边支承进行计算：
M=αqa2=0.048×
2252=12.5KN·
t=（6M/f）0.5=18.9mm
所以，封口板厚度我们取30mm。
（2）焊缝强度验算
封口板采用-550×
30，加劲肋-550×
400×
16与封口板双面焊，四周设置缀板-200×
16与封口板单面焊接。
格构柱角钢型号为L140×
10,焊缝高度最大为1.2t=12mm，本工程焊缝高度为10mm。
格构柱与封口板焊缝长为lw=200×
8+267×
2+550=2684mm
σf=N/helw=738.3×
103/0.7×
2684=39.3N/mm2
τf=F/helw=85×
2684=4.5N/mm2
σ=
=
=32.5N/mm2<
ffw=160N/mm2，满足要求。
3.9、塔吊柱脚M32高强螺栓连接
每个塔吊柱脚与封口板均采用2颗M32高强螺栓连接，垫片均采用100×
100×
50mm钢板，能满足塔吊抗拔要求。
五、坑外2#～7#塔吊基础设计
1、塔吊基础设计思路
2#～7#塔吊设计的思路是确定好塔吊的位置后，采用钻孔灌注桩（φ600，25m）+承台的形式（4.5m×
4.5m×
1.35m），基础顶标高为-4.700m。
2、岩土力学资料
塔吊桩基础土层分布情况（选择15A－15A‘地质剖面图Z69孔统筹考虑）
1-1
0.4
1.8
2-2
2.0
7.6
4-1
4.5
24
12.0
6.2
塔吊桩顶标高取至塔吊承台底标高-6.200开始计算，进入8-1层粘土2m。
3、塔吊基础作用荷载工况
根据说明书，混凝土基础所受最大荷载如下：
Fk=710kn；
Mk=1900kn·
m；
Fh=80kn
4、塔吊基础设计
根据塔吊的现场使用及场地环境要求，塔吊基础下施工钻孔灌注桩4根，桩径600，间距为3000mm，有效桩长分别为L=25m，纵向钢筋10Φ18，通长设置，螺旋箍筋Φ8@150/250（桩顶5D范围内加密为Φ8@150），加强箍筋Φ12@2000。
混凝土承台：
尺寸为4500×
4500×
1350mm。
钻孔桩混凝土为水下C30，砼强度等级为C35，钢筋为Ⅱ级，角钢为Q235。
塔吊基础位于基坑边，基础周边土体按原设计放坡并打设三道土钉。
4.1、塔吊钻孔灌注桩承载力计算
G=4.5×
4.5×
1.35×
25=683.4KN
4.2、钻孔灌注桩单桩承受荷载
Qik压＝702.7kN
Qik拔＝-144kN
4.3、钻孔灌注桩承载力计算
塔吊各4颗塔吊桩顶标高取至地下室底标高，从塔吊承台垫层底开始计算，进入8-1土层2.0m，其塔吊桩单桩极限承载力特征值分别计算如下：
塔吊桩直径取Ф600，塔吊有效桩长均为L=25m；
（1）.单桩竖向承载力特征值计算公式：
Ap---桩底端横截面面积，Ap＝0.2826㎡；
up---桩身周边长度，up＝1.884m；
Ra=1.884×
（7×
5+4.5×
24+12×
30）+0.2826×
500＝1156.8KN
Q压max=702.7KN＜Ra=1156.8KN，塔吊桩基抗压承载力满足要求。
（2）.单桩竖向抗拔承载力特征值计算公式：
Ra＇=1.884×
0.2826×
25=867.6KN＞Q拔max=144KN
4.4、桩身混凝土强度（即抗压验算）
＝4313.2KN＞Qik压＝702.7KN
4.5、灌注桩桩身配筋抗拔验算
桩身受拉钢筋配置（即抗拔验算）：
As≥N/fy=（144×
103）/300=480mm2
254.34＝2543.4mm2＞480mm2
4.6、混凝土承台验算
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。
ho──承台的计算高度Hc-50.00=1200mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2；
M=1900KN.m
经过近似计算得：
Asx=Asy=1900×
106/（0.95×
1300×
300）=5128.2mm2。
实际配筋为双层双向
20@150（AS=8373.3mm2），满足要求。
六、塔吊基础施工要求及注意事项
6.1、1#塔吊基础施工
1、制作钢构柱所用型钢，应有产品合格证，不能变折、扭曲变形、有裂纹、油渍或严重锈蚀。
下料、焊接尺寸应准确。
应采取对称电焊，自然冷却。
2、钻孔桩桩主筋均与钢构柱焊接，焊接间距@200，单面焊长度L=100，hf≥8mm。
钢构柱放入桩孔时，应保持垂直，相邻的塔吊桩和钢构柱中心距应控制在1.5m，桩柱中心对角线控制在2.12m。
相邻柱的截面边线应保证在一条直线上，四根柱顶标高一致。
3、每台塔吊的4根桩的成孔开始时间应在相邻桩砼浇注完成的48小时后，每根塔吊钻孔桩超灌不少于1.0m。
4、基坑土方开挖过程中，自柱顶开始，塔吊周边土方每次开挖深度不得超过2m，并在开挖后立即焊上四面的水平连接杆和斜撑杆。
挖土时严禁挖机碰撞钢构柱及塔身。
5、地下室内的桩顶标高以上、柱身内外的砼须轻轻削除，防止钢构柱受力过大变形。
钢构柱型钢上不得擅自开孔、割，搭设支模架等。
6、塔吊在使用过程中应定时检查塔身垂直度，钢构柱各部位焊缝情况，发现异常应立即停止使用，采取措施校正、加固。
6.2、2#～7#塔吊基础施工
1、塔吊基础做在基坑支护放坡的底部，上部按支护图纸放坡+土钉处理，防止出现塌方；
2、按控制轴线引测塔吊基础桩位置线、控制线及地脚螺栓予埋件定位线，施工时按线进行施工；
3、钢筋按图进行下料，施工时及时做好隐蔽工程验收纪录和相关技术资料；
4、予埋地脚螺栓位置的基础钢筋不得切断或减少；
5、塔吊基础桩基施工质量控制要求同工程桩。
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