塔吊基础设计及施工方案.docx
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塔吊基础设计及施工方案
第一章编制依据2
第二章工程概况2
第三章塔吊技术要求2
第四章塔吊布置3
第五章工程地质条件及土层物理力学指标4
第六章塔吊桩基础的计算书6
第九章抗倾覆验算12
第十章预制桩插筋抗拔计算13
第十一章承台受冲切、受剪切承载力验算13
第十二章承台配筋计算14
第十三章计算结果15
第十四章塔吊基础一般构造要求16
第一章编制依据
1、广东省华城建筑设计有限公司的结构及建筑施工图纸；
2、太阳城御园工程《岩土工程地质勘察报告》；
3、现行工程质量验收规范和有关工艺技术规程；
4、国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
5、行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；
6、广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）。
第二章工程概况
太阳城御园工程位于广州增城市新塘镇永和辖区内，本工程由广东省华城建筑设计有限公司设计，广东省湛江地质勘察院提供《岩土工程勘察报告》，由广州市港龙实业有限公司投资兴建。
本工程地下1层，地上18层，总建筑面积42000m2，总建筑高度为57.0m。
本工程总施工工期为400天。
根据本工程特点及实际布置情况，拟安装二台由佛山市南海高达建筑机械有限公司生产制造的型号为QTZ80（6012）和QTZ63A（5510）两台自升塔式起重机。
第三章塔吊技术要求
地基土质要求均匀，土质承载力不低于35.5Mpa;混凝土强度不低于C35。
塔机安装，基础混凝土强度不应低于90%，并做好基础的排水工作。
必须用φ25圆钢穿过相邻两族地脚螺栓。
塔机独立式使用自由高度为42米、35米。
基础必须做好接地措施，要求接地电阻≤4Ω。
浇注前，先将螺栓定位框穿好地脚螺栓与螺母，然后吊入基础地坑内。
调整定位框的位置，并用水平仪检查定位框底板上端面，使其平面度达到不大于1/500的要求后，才可以将地脚螺栓与基础配筋用铁丝固定，底板和螺栓固定必须牢固可靠，不得因浇注混凝土而松动。
特别注意：
地脚螺栓禁止采用焊接固定。
浇筑混凝土时注意保护好地脚螺栓螺纹，以便装拆螺母。
量测仪表应注意保养，及时检修和定期标定，以减少量测误差。
塔吊基础在底板的做法：
底板在塔吊基础位置中间安装钢板止水带，待塔吊拆除后，按设计图纸的要求焊接底板钢筋，然后浇筑膨胀混凝土。
第四章塔吊布置
1、本工程塔吊的定位原则是考虑能基本覆盖拟建建筑物及材料周转场、钢筋加工场；便于钢筋、周转料的起吊；安装拆卸方便，没有障碍物操作安全等；为满足施工需要，计划在01/2-1~2-2×1-A~1/01-A轴间、4-2~4-4×4-A~H轴间安装二台塔吊，其中01/2-1~2-2×1-A~1/01-A轴间为自编1＃机（QTZ80（6012））、4-2~4-4×4-A~H轴间为自编2＃机（QTZ63A（5010））；具体位置如图示。
自编1＃机安装高度为60m，最大起吊高度为150m，拟采用臂架长为60m；自编2＃机塔吊安装高度为60m，最大起吊高度为140m，拟采用臂架长为55m，基础都采用4φ500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩。
塔机基础位置平面图如下：
2、自编1＃塔吊承台为5000×5000×1500，采用C35砼浇捣，承台面标高为-5.8m，4φ500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩，设计单桩承载力1500KN。
自编2＃塔吊承台为4500×4500×1400，采用C35砼浇捣，承台面标高为-5.8m，4φ500PHC（AB型）预应力高强混凝土管桩，设计单桩承载力1500KN。
第五章工程地质条件及土层物理力学指标
根据太阳城御园工程的《岩土工程勘察报告》：
1、在01/2-1~2-2×1-A~1/01-A轴间选取ZK66的地质资料为本工程塔吊基础设计的参考资料，地质情况及土层物理力学指标分别见下表（5-1）：
地层
编号
时代
成因
岩性
厚度
（m）
层底
深度
（m）
岩性描述
土层承载力特征值（Kpa）
1
Q4ml
填土
2.0
2.0
素填土：
黄褐色、灰红色等，湿，结构松散，密实度差，未完全固结。
/
2-1
Q4al
粘土
9.7
11.7
粘土:
灰褐色、灰黄色、灰、灰黑色，只要成分为粘性土，呈软塑状、可塑状等。
100
2-3
粉细砂
0.6
12.3
粉细砂：
灰白、灰黄等色，湿~饱和，呈松散状，颗粒形状为棱角，分选性差、含泥量大
100
2-4
粉质粘土
1.2
13.5
粉质粘性土：
灰褐色、灰黄色、灰绿色等色，饱和，呈软塑状~硬塑状不等，含有少量砂粒。
150
2-5
细粉砂
1.3
14.8
细粉砂：
灰白、灰黄等色，含粘粒较大，呈松散状，颗粒比较均匀
132
3
Qel
砂质粘性土
4.2
19.0
砂质粘性土：
灰黄色、灰红色、灰白色，湿~饱和，松散到稍密。
矿物成分主要由石英、长石等碎屑物组成。
230
4-1
Ar
全风化花岗岩
6.1
25.1
全风化花岗岩：
褐红、浅黄色，主要造岩矿物为石英、长石、黑云母，结构已基本破坏，矿物成分已显著变化，手捏易碎，遇水易软化、崩解。
550
4-2
强风化花岗岩
13.8
38.9
强风化花岗岩：
褐黄、灰黄色、灰白色主要造岩矿物为石英、长石、黑云母等，岩石已风化成碎块状，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，用镐可以挖掘。
650
2、在4-2~4-4×4-A~H轴间选取ZK54的地质资料为本工程塔吊基础设计的参考资料，地质情况及土层物理力学指标分别见下表（5-2）：
地层
编号
时代
成因
岩性
厚度
（m）
层底
深度
（m）
岩性描述
土层承载力特征值（Kpa）
1
Q4ml
填土
2.2
2.2
素填土：
黄褐色、灰红色等，湿，结构松散，密实度差，未完全固结。
/
2-1
Q4al
粘土
3.5
5.7
粘土:
灰褐色、灰黄色、灰、灰黑色，只要成分为粘性土，呈软塑状、可塑状等。
100
2-3
细粉砂
2.8
8.5
粉细砂：
灰白、灰黄等色，湿~饱和，呈松散状，颗粒形状为棱角，分选性差、含泥量大
100
2-4
粉质粘性土
3.1
11.6
粉质粘性土：
灰褐色、灰黄色、灰绿色等色，饱和，呈软塑状~硬塑状不等，含有少量砂粒。
150
2-5
细粉砂
1.1
12.7
细粉砂：
灰白、灰黄等色，含粘粒较大，呈松散状，颗粒比较均匀
132
2-6
粉质粘土
1.5
14.2
砂质粘性土：
灰黄色、灰红色、灰白色，湿~饱和，松散到稍密。
矿物成分主要由石英、长石等碎屑物组成。
160
2-7
细中砂
0.9
15.1
细中砂：
灰白、灰黄等色，含粘粒量少，呈稍密到中密状、密状，颗粒比较均匀，局部含砾石。
200
3
Qel
砂质粘性土
3.6
18.7
砂质粘性土：
灰黄色、灰红色、灰白色、呈硬塑状到坚硬状，由花岗岩风化残积而成。
230
4-1
Ar
全风化花岗岩
4.1
22.8
全风化花岗岩：
褐红、浅黄色，主要造岩矿物为石英、长石、黑云母，结构已基本破坏，矿物成分已显著变化，手捏易碎，遇水易软化、崩解。
550
4-2
强风化花岗岩
13.7
36.5
强风化花岗岩：
褐黄、灰黄色、灰白色主要造岩矿物为石英、长石、黑云母等，岩石已风化成碎块状，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，用镐可以挖掘。
650
第六章塔吊桩基础的计算书
1、地脚螺栓预埋搁置：
地基土质要求均匀，土质承载力不低于35.5Mpa;混凝土强度不低于C35。
地脚螺栓预埋搁置（见塔机基础图）
2、基础计算：
（1）.塔吊基础受力情况：
１#机：
基础荷载
P（kN）
M（kN.m）
Fk
Fh
M
MZ
511
45
1980
250
Fk=511×1.2=613.2kNFh=45.00×1.4=63.00kN
Mk=（1980.00+45.00×1.30）×1.4=2853.9kN.m
2#机：
基础荷载
P（kN）
M（kN.m）
Fk
Fh
M
MZ
424.7
35
1500
200
Fk=424.7×1.2=509.64kNFh=35.00×1.5=52.50kN
Mk=（1500.00+35.00×1.30）×1.5=2318.25kN.m
3.桩顶以下岩土力学资料
详见：
表（5-1）、表（5-2）
4、基础设计主要参数
基础桩采用4根φ500预应力管桩,桩顶标高-7.10m；
桩混凝土等级C80,fC=35.90N/mm2,EC=3.80×104N/mm2；
ftk=3.11N/mm2,桩长约22.60m,管道壁厚125mm；
钢筋HRB400，fy=360.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2；
承台尺寸长：
１#机：
（a）=5.00m,宽（b）=5.00m,高（h）=1.50m；
桩中心与承台中心1.8m,承台面标高-5.80m；
承台混凝土等级C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.7N/mm2,γ砼=25kN/m3。
Gk=a×b×h×γ砼×1.2=5.00×5.00×1.50×25×1.2=1125.00kN
2#机：
（a）=4.50m,宽（b）=4.50m,高（h）=1.40m；
桩中心与承台中心1.8m,承台面标高-5.80m；
承台混凝土等级C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.7N/mm2,γ砼=25kN/m3。
Gk=a×b×h×γ砼×1.2=4.50×4.50×1.40×25×1.2=850.50kN
塔吊基础尺寸示意图
第七章、单桩允许承载力特征值计算
1、单桩竖向承载力特征值
（1）、按地基土物理力学指标与承载力参数计算
单桩竖向承载力特征值计算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》
DBJ15-31-2003第10.2.4条。
按下列公式计算：
（取其中ZK54桩孔）
Ra=Rsa＋Rpa
Rsa=μ∑qsia
i
Rpa=qqaAp
式中Rsa－桩侧土总摩阻力特征值；
Rpa－持力岩层总端阻力特征值；
μp－桩嵌岩端截面周长；
Ap－桩截面面积；
Ap=πd2=3.14×0.25×0.25=0.196m2
Rsa=u∑qsia
i=2πd∑qsia
i=2×3.14×0.25×
（3.5x10+2.8x11+3.1x17+1.1x18+1.5x20+0.9x37+3.6x35+4.1x70=964.9KN
Ra=Rsa＋Rpa=964.9+785=1749.9kN
（2）、桩身截面强度计算
桩身混凝土强度计算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003第10.2.7条。
按下式验算桩身截面强度：
式中ψc－工作条件系数，灌注桩取0.7～0.8（水下灌注桩取较低值），预制桩取
0.8～0.9；
fc－桩身混凝土轴心抗压强度设计值；
Ap－桩身横截面面积；
Q－相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。
Ψc=0.85
ΨcfcAp=0.85×35.90×1000×0.196=5980.94kN
2、单桩水平承载力特征值计算
预制管桩的水平承载力特征值计算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》
DBJ15-31-20第10.2.23条，按下式计算：
式中：
RHa－单桩水平承载力特征值；
EI－桩身抗弯刚度，对于非预应力钢筋混凝土桩，EI=0.85ECI0；
χoa－桩顶容许水平位移；
υx－桩顶水平位移系数；
α－桩的水平变形系数，按规范式（10.2.19）确定；
m－土的水平抗力系数的比例系数；
b0－桩身计算宽度（m）；
I－桩截面惯性矩；
EC－混凝土的弹性模量。
I=π/64（d4-d14）=3.14/64×（0.254-0.1254）=0.00018m2
EI=0.85×3.80×107×0.00018=5814
查（DBJ15-31-2003）P.118:
m=6.00×103kN/m4,Xoa=0.010m,bo=0.9（1.5d+0.5）=1.13m
α=（mbo/ECI）0.2=（6.00×1000×1.13/0.00018）0.2=568.17
RHa=（α3EI/υx）χoa=（183416901.65×0.00018）/0.94×0.01=351.22kN
3.单桩抗拔力特征值计算
桩抗拔力的验算依据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003
第10.2.10条,按下式计算：
式中G0－桩自重，地下水位以下取有效重度计算；
qsia－桩侧土摩阻力特征值；
μp－桩周长，μp=πd；
λi－抗拔摩阻力折减系数。
0.9G0=0.9×0.25×0.25×3.14×22.60×25=99.79kN
Rta=upΣλiqsia
i+0.9G0=964.9+99.79=1064.69kN
第八章、单桩桩顶作用力计算和承载力验算
1、轴心竖向力作用下
1#机：
Qik=（Fk＋Gk）/n=（511+1125）/4=409kN
２#机：
Qik=（Fk＋Gk）/n=（424.7+850.5）/4=318.8kN
轴心竖向力409kN及318.8kN小于1749.9kN,满足要求。
2、偏心竖向力作用
1#机：
按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2853.9kN.myi=1.80m
Qik=（Fk＋Gk）/n±Mxyi/Σyi2=390.25±5137.02÷12.96=390.25±396.375
=
｛
386.625kN
<
1.2Ra=2099.88kN
单桩承载力满足要求
>
ΨcfcAp=0kN
桩身混凝土强度满足要求
-6.125kN
<
Rta=
1064.69kN
单桩抗拔力满足要求
2#机：
按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2163.70kN.myi=1.80m
Qik=（Fk＋Gk）/n±Mxyi/Σyi2=334±3894.66÷12.96=334±300.51
=
｛
634.51kN
<
1.2Ra=2099.88kN
单桩承载力满足要求
>
ΨcfcAp=0kN
桩身混凝土强度满足要求
34.51kN
<
Rta=
1064.69kN
单桩抗拔力满足要求
3、水平力作用下
1#机：
Hik=Fh/n=45.00/4=11.255kN＜RHa=351.22kN
单桩水平力Hik＜RHa,满足要求。
２#机：
Hik=Fh/n=35.00/4=8.75kN＜RHa=351.22kN
单桩水平力Hik＜RHa,满足要求。
第九章、抗倾覆验算
1#机：
a1=1.80+0.25=2.05m,bi=3.60+0.25=3.85m，
倾覆力矩M倾=M＋Fhh=1980.00+45.00×1.60=2052.00kN.m
抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）ai＋2Rtabi
=（511.00+1050.00）×2.05+2×1064.69×3.85=11398.16kN.m
M抗/M倾=11398.16/2052.00=5.55
抗倾覆验算5.55大于1.6,满足要求。
２#机：
a1=1.80+0.25=2.05m,bi=3.60+0.25=3.85m，
倾覆力矩M倾=M＋Fhh=1500.00+35.00×1.60=1556.00kN.m
抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）ai＋2Rtabi
=（424.70+911.25）×2.05+2×1064.69×3.85＝10936.81kN.m
M抗/M倾=10936.81/1556.00=7.03
抗倾覆验算7.03大于1.6,满足要求。
第十章、预制桩插筋抗拔计算
插筋采用钢筋，fy=N/mm2,取4×Ф22
As1=4×380.0=1520mm2
插筋锚入承台长度取45d，即L=22*45=990mm取1000mm
插筋锚入桩内长度按2000mm计算
桩顶钢筋抗拔验算1=168.80×1000÷1520.00=111.05N/mm2
桩顶钢筋抗拔验算2=1000×2034.00÷3.50÷2÷1520.00=191.17N/mm2
桩顶钢筋抗拔验算111.05与191.17N/mm2均小于360.00N/mm2,满足要求。
第十一章、承台受冲切、受剪切承载力验算
照广东省地基基础设计规范中10.5.4明确承台受冲切、受剪切承载力采用验算ho的高度来判断，可按下式计算：
式中Fι－作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值；
fc－承台混凝土抗压强度设计值；
μc－柱截面周长；
F－作用于柱底的竖向压力设计值；
∑Qki－冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台及其上覆土重）之和；
Fk－作用于柱底处的竖向压力标准值；
n－桩数；
n0－冲切破坏锥体范围内的桩数。
1#机：
Fι=F－1.2ΣQik=Fk=511.00kN,uc=2×3.14×0.25=1.57m,ho=1.40-0.07=1.33m
2×（Fι/fc）0.5－uc/8=2×（511000.00÷16.70）0.5-1570.00÷8=153.6mm＜h0=1330mm
承台有效高度153.6mm小于1330mm,满足要求。
２#机：
Fι=F－1.2ΣQik=Fk=424.7kN,uc=2×3.14×0.25=1.57m,ho=1.50-0.07=1.43m
2×（Fι/fc）0.5－uc/8=2×（424700.00÷16.7）0.5-1570.00÷8=513mm＜h0=1430mm
承台有效高度513mm小于1430mm,满足要求。
第十二章、承台配筋计算
1#机：
基础弯矩计算
Ni=Fk/n+Mxyi/Σyi2=153.3+5137.02÷12.96=549.375kN，Xi=1.80m
M=ΣNixi=2×549.375×1.80=1977.75kN.m
基础配筋计算
基础采用HRB335钢筋，fy=300.00N/mm2
As1=M/0.9fyho=1977.75×106/（0.9×300.00×1330.00）=5508mm2
按照最小配筋率ρ=0.15%计算配筋
As2=ρbho=0.0015×5000.00×1330.00=9975mm2
比较As1和As2，按As1配筋取2525@200mm（钢筋间距满足要求）
As=25×491.00=12275mm2
承台配筋面积12275mm2大于9975mm2,满足要求。
２#机：
基础弯矩计算
Ni=Fk/n+Mxyi/Σyi2=106.18+3894.66÷12.96=406.69kN，Xi=1.80m
M=ΣNixi=2×406.69×1.80=1464.1kN.m
基础配筋计算
基础采用HRB335钢筋，fy=300.00N/mm2
As1=M/0.9fyho=1464.1×106/（0.9×300.00×1430.00）=3792mm2
按照最小配筋率ρ=0.15%计算配筋
As2=ρbho=0.0015×4500.00×1430.00=9652.5mm2
比较As1和As2，按As1配筋取2325@200mm（钢筋间距满足要求）
As=23×491.00=11293mm2
承台配筋面积11293mm2大于9652.5mm2,满足要求。
第十三章、计算结果
基础桩:
Φ500桩4支,桩顶标高-7.2m；
桩混凝土等级C80,壁厚125mm,桩顶插筋，
承台：
1#机：
长（a）=5m，宽（b）=5m，高（h）=1.5m，
桩中心与承台中心1.80m，承台面标高-5.8m；
混凝土等级C3５，钢筋：
底筋双向（HRB335）25Φ25@200mm；（HRB335）25Φ25@200mm，拉筋Φ14@600.
２#机：
长（a）=4.5m，宽（b）=4.5m，高（h）=1.4m，
桩中心与承台中心1.80m，承台面标高-5.8m；
混凝土等级C3５，钢筋：
底筋双向（HRB335）23Φ25@200mm；（HRB335）23Φ25@200mm，拉筋Φ14@600.
第十四章、塔吊基础一般构造要求
（1）塔吊基础因承受反复荷载，要求上下底均双向配置钢筋，见（18页附件1）。
（2）钢筋保护层有垫层时，不少于35mm，垫层厚度在50～100mm，垫层砼强
等级C15。
（3）塔吊基础理论施工必须与机械设备人员密切配合，有关的预埋件必须严格经
校正验收签认，才能隐蔽浇灌砼。
（4）基础砼要求一次浇灌完毕，浇水养护7天，砼强度达到70%以上才能安装塔
吊。
（5）用水平仪检测基础水平面，要求基础水平度不得超过1/1000；混凝土强度等
级C35。
（6）为了保证上部塔身的位置和垂直度准确无误，用一节塔身与预埋件联接后整
体埋高，方便定位和垂直度的观测。
预埋件用粗短钢筋临时焊接于承台钢筋上固定。
（7）为了保证预埋件底部砼密实，预埋件底部离垫层表面应放100mm的间隔。
（8）整体架设固定后再用水准仪及经纬仪对塔身侧面从四个方位进行观测，若垂
直度未达到4/1000的要求，则需进行调整，调整后再从四个方位观测，确认符合垂直度要求，再浇灌砼。
（9）待砼强度达到一般构造要求时，用水准仪及经纬仪再度进行测量，若有偏差，
可用垫铁（锲铁）校正，直至符合要求，用对角紧固法，紧固塔基螺栓。
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