塔吊基础施工方案最终版.docx
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塔吊基础施工方案最终版
佛山西站及相关工程SG3标塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、中铁十二局集团佛山西站及相关工程SG3标实施性施工组织设计；
2、与地下空间开发合建柱及柱下基础（广枢佛山西站施（结）01-02-05；
3、GB50202-2002《地基与基础施工质量验收规范》；
4、GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》；
5、GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》；
6、GB50017-2003《钢结构设计规范》；
7、JGJ33-2001《建筑机械使用安全技术规程》；
8、JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》；
9、GB50010-2010《混凝土结构设计规范》；
10、长沙中联重工科技发展股份公司生产的QTZ80塔式起重机使用说明书。
二、工程概况
1、工程名称：
新建铁路广州枢纽佛山西站及相关工程
2、建设单位：
广铁集团广州建设指挥部
3、监理单位：
铁科院（北京）工程咨询有限公司
4、施工单位：
中铁十二局集团有限公司
5、建设地点：
佛山市狮山镇工业园区
6、结构形式：
铁路站房工程
7、建设规模：
新建铁路广州枢纽佛山西站及相关工程线下站房及站台雨棚工程地处佛山市西北部、桂丹璐东侧的平塘村，离市区约4km，东邻城市主干道兴朗路、南侧为城市快速路桂丹路、西侧为城市主干道工业大道、北侧为规划城市主干道兴业路。
站场设10站台23线（含正线），其中：
客专场6站台15线，城际场4站台8线。
站房中心里程为贵广里程D1K795+230。
铁路车场中心里程轨顶设计标高13.028m。
车站中心210m范围共有六层，地上四层，地下二层。
地上第四层是无站台柱雨棚；地上第三层是站台层；地上第二层为出站层、旅客活动平台、设备用房；地上第一层为主要的旅客候车区域；地下一层为公共交通3、8号线的站厅层和地下空间开发；地下二层为公共交通3、8号线的站台层。
车站中心210m范围以外为地上四层。
地上第四层是站台立柱雨棚；地上第三层是站台层；地上第二层为出站层、旅客活动平台、设备用房、停车场；地上第一层为停车场、旅客活动平台。
本工程共布置4台塔吊。
塔吊型号选用长沙中联重工科技发展股份公司生产的QTZ80（TC6013A-6）型塔式起重机，塔吊位置详见塔吊基础平面布置图。
8、地质概况
①（4）1-1全风化泥质砂岩：
褐红色，原岩结构基本破坏，仅外观可辨，岩芯风化呈坚硬砂土状。
②（4）1-2强风化泥岩：
褐红色，原岩结构清晰可辨，岩芯呈柱状、半岩半土状，岩质极软，手易折断。
③（4）1-2强风化泥质砂岩：
褐红色，原岩结构清晰可辨，岩质胶结松散，岩芯钻进易散呈砂状，岩质极软。
9、塔吊位置
1#塔吊布置在1E-W轴轴线位置，2#塔吊布置在4W-Y轴轴线位置。
塔吊具体位置详见塔吊基础平面布置图。
三、塔吊设计参数
QTZ80（TC6013A-6）塔机主要技术参数
项目名称
单位
设计值
备注
公称起重力矩
KN·m
800
最大额定起重量
t
6
最大工作幅度
m
60
最小工作幅度
m
2.5
最大幅度时额定起重量
t
6
最大起重量时允许最大幅度
m
56
起升高度
固定式
m
46
附着式
m
220
a=2时
起升机构
起升速度
倍率
a=2
a=4
速度
m/min
80
40
40
20
相应最大起重量
t
1.5
3
3
6
整机总功率（不包括顶升）
KW
39
其它参数详见塔式起重机说明书
四、塔吊基础设计
根据TC6013A-6塔式起重机使用说明书，固定式塔式起重机的地基基础采用整体钢筋混凝土基础，对基础的基本要求如下：
1）基础下土质应坚固，根据土质情况，可选用长*宽=5500*5500mm；配筋上层筋和下层筋纵横向各30-Ф25，混凝土方量40.8m3，重量98t,架立筋为12-Ф225mm；
2）混凝土强度等级不得低于C35，地基承载力不小于0.19MPa;
3）混凝土基础深度不小于1400mm；
4）混凝土基础的四个固定支腿上表面应校水平，平面度误差小于1/500。
塔吊基础直接布置在工程承台基础上，承台基础采用混凝土灌注桩，桩基根数分别为18根、11根、8根和8根。
桩砼标号为C40,承台混凝土标号为C40，承台尺寸为33*7.5m、21*9.7m、16.5*7.5m和10.5*13m。
塔吊基础尺寸为5.5×5.5×4.0m。
基础配筋如下图所示。
五、塔吊基础施工技术措施及质量验收
1、混凝土强度等级采用C40；
2、基础表面平整度允许偏差1/1000；本工程基础桩采用钻孔灌注柱，其施工工艺及质量控制要点详见《桩基工程专项施工方案》，桩身砼浇灌至承台底0.5-1m，施工承台时必须凿除超灌部分桩身砼浮浆层。
3、埋设件埋设参照一下程序施工：
①地脚螺栓位置相对准确，以保证底架安装。
②为了便于施工，当钢筋安装到一定程度时，将装配好的预埋螺栓和预埋螺栓定位框整体吊入钢筋网内。
钢筋将预埋螺栓连接。
③吊起装配好的预埋螺栓和预埋螺栓定位框整体，浇筑混凝土。
在预埋螺栓定位框上加工找水平，保证预埋后定位框中心线与水平面的垂直度小于1.5/1000。
④固定支腿周围混凝土充填率必须达到95%以上。
⑤预埋螺栓定位严格按塔吊使用说明书定位。
4、起重机的混凝土基础应验收合格后，方可使用。
5、起重机的金属结构、及所有电气设备的金属外壳，应有可靠的接地装置，接地电阻不应大于4Ω。
可用横截面不小于16mm2的绝缘铜电缆或横截面30mm×3.5mm表面经电镀的金属条直接与基础底板钢筋焊接相连，接地件伸入地面以下1.5m。
6、按塔机说明书，核对基础施工质量关键部位。
7、检测塔机基础的几何位置尺寸误差，应在允许范围内，测定水平误差大小，以便准备垫铁。
8、机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置，允许偏差不得大于5mm。
9、基础砼浇筑完毕后应浇水养护，达到砼设计强度方可进行上部结构的安装作业。
如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告，强度达到安装说明书要求。
10、塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块，基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼，并应作好、隐检记录。
以备作塔吊验收资料。
11、钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告。
12、塔机的避雷装置宜在基础施工时首先预埋好，塔机的避雷针可用横截面不小于16mm2的绝缘铜电缆或横截面30mm×3.5mm表面经电镀的金属条直接与基础底板钢筋焊接相连，接地件至少插入地面以下1.5m。
15、塔吊基础的钻孔灌注桩施工严格按本工程桩基工程施工方案进行施工质量控制。
六、塔吊穿地下室顶板处理措施
本工程塔吊在后期需穿地铁地下空间开发区域-1.5m顶板，处理措施主要是：
（1）在地下室顶板上开尺寸2.0m的孔，塔吊拆除后，用高一强度等级的微膨胀混凝土封闭。
因塔吊处预留孔封闭后，底板受力与实际设计状况不同，为保证顶板安全，在封回洞口前，塔吊所在跨的顶板下方加钢管支撑。
（2）顶板预留孔处钢筋按设计要求预留一个搭接长度，拆除塔吊后，采用搭接或机械连接。
按要求预留钢筋，按原顶板配筋间距设置。
（3）在预留的顶板洞口周边砌筑20cm高的砖墙挡水，素水泥浆抹光。
并在周边加设1200mm高防护栏杆。
七、塔吊基础计算书
根据岩土工程勘察报告情况并参考厂家提供的塔基图，综合考虑现场环境与条件，塔QTZ80（TC6013A-6）基础直接选用φ1500灌注桩（桩长50m）工程桩，承台计算尺寸按塔吊基础图5500mm*5500mm*4000mm现浇砼承台基础计算。
实际施工工程承台施工尺寸为38000*7500*4000mm，承台基础底标高-13.75m,绝对标高为-7.95m,强度等级C40，钢筋等级HRB400，具体配筋详见工程承台和塔吊基础配筋图,
1、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：
QTZ80（TC6013A-6），塔吊起升高度H：
46.000m，
塔身宽度B：
1.8m，基础埋深D：
1.500m，
自重F1：
401.4kN，基础承台厚度Hc：
4.0m，
最大起重荷载F2：
60kN，基础承台宽度Bc：
5.500m，
桩钢筋级别:
HRB400，桩直径：
1.5m，
桩间距a：
4.5m，承台箍筋间距S：
100-150mm，
承台混凝土的保护层厚度：
40-100mm，承台混凝土强度等级：
C40；
额定起重力矩是：
800kN·m，基础所受的水平力：
97kN，
标准节长度：
2.8m，
主弦杆材料：
角钢/方钢,宽度/直径c：
120mm，
所处城市：
广东佛山市，基本风压ω0：
0.75kN/m2，
地面粗糙度类别为：
A类湖岸区，风荷载高度变化系数μz：
2.64。
二、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=401.4kN，
塔吊最大起重荷载F2=60kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=553.68kN，
1、塔吊风荷载计算
依据《建筑结构荷载规范》（GB50009）中风荷载体型系数：
地处广东佛山市，基本风压为ω0=0.75kN/m2；
查表得：
荷载高度变化系数μz=2.64；
挡风系数计算：
φ=[3B+2b+（4B2+b2）1/2]c/（Bb）=[（3×1.8+2×2.8+（4×1.82+2.82）0.5）×0.007]/（1.8×2.8）=0.02；
因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.9；
高度z处的风振系数取：
βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.9×2.64×0.75=4.019kN/m2；
2、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=4.019×0.02×1.8×46×46×0.5=153.08kN·m；
Mkmax＝Me＋Mω＋P×hc＝800＋153.08＋97×4.0＝1341.08kN·m；
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
模型处预制桩/钢管桩实际按钢筋混凝土灌注桩计算
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。
Ni=（F+G）/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2
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=553.68kN；
G──桩基承台的自重：
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc）=1.2×（25×5.50×5.50×4.0）=3630kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取3202.60kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=3.19m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：
Nmax=（553.68+3630）/4+3202.60×3.19/（2×3.192）=1547.89kN。
最小压力：
Nmin=（553.68+3630）/4-3202.60×3.19/（2×3.192）=543.95kN。
满足要求，不需要验算桩的抗拔。
2.承台弯矩的计算
依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.6.1条。
Mx=∑Niyi
My=∑Nixi
其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=1.35m；
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=Ni-G/n=640.39kN；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx=My=2×640.39×1.35=1729.05kN·m。
四、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第7.2条受弯构件承载力计算。
αs=M/（α1fcbh02）
ζ=1-（1-2αs）1/2
γs=1-ζ/2
As=M/（γsh0fy）
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19.10N/mm2；
ho──承台的计算高度：
Hc-40.00=3960mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=400.00N/mm2；
经过计算得：
αs=1729.05×106/（1.00×19.10×5500.00×3960.002）=0.001；
ξ=1-（1-2×0.001）0.5=0.002；
γs=1-0.002/2=0.999；
Asx=Asy=1729.05×106/（0.999×3960.00×400.00）=1092.67mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5500.00×4000.00×0.15%=33000.00mm2。
计算建议配筋值：
HRB400钢筋，25@180。
承台顶面和底面单向根数34根。
实际配筋值33381.2mm2。
实际承台配筋按28@100配置，承台顶面和底面单向各三层布置。
五、承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.6.8条和第5.6.11条，斜截面受剪承载力满足下面公式：
γ0V≤βfcb0h0
其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.20；
b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5500mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=4000mm；
λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0此处，a=（4500.00-1800.00）/2=1350.00mm；当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.81；
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=0.11；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=19.10N/mm2；
则，1.20×1547.89=1857.47kN≤0.188×19.10×5500×3960/1000=78207.62kN；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp
Qsk=u∑qsikli
Qpk=qpkAp
其中R──复合桩基的竖向承载力设计值；
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,γp──分别为桩侧阻抗力分项系数，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；
qpk──极限端阻力标准值；
u──桩身的周长，u=4.712m；
Ap──桩端面积,Ap=1.767m2；
li──第i层土层的厚度；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
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
12.5028.501400.00含砂粘土
26.9058.002200.00砾质粘性土
320.6074.003400.00全风化泥质砂岩
420.00127.008400.00强风化泥质砂岩
由于桩的入土深度为50.00m,所以桩端是在第4层土层。
单桩竖向承载力验算:
R=4.713×（2.50×28.50×1.00+6.90×58.00×1.00+20.60×74.00×1.00+20.00×127.00×1.00）/1.65+1.14×8400.00×1.767/1.65=2.32×104kN>N=1547.89kN；
上式计算的R的值大于最大压力1547.89kN,所以满足要求!
根据《线下站房及雨棚工程施工图总说明》和《线下站房主结构结构施工图设计总说明》第5节主要荷载取值中列车荷载转化为静荷载进行设计和计算，轨道梁二期恒载为52-54KN/m，按均布荷载布置20KN/m2，列车竖向活载城际场列车竖向静荷载取值为0.75*ZK活载为可知，塔吊荷载对工程桩基承台远远小于列车荷载对桩基承台的荷载值，因此在列车活荷载施加承台基础前，在38000*7500*4000mm工程桩基承台顶布置塔吊完全满足塔吊设计和使用说明书基础要求。
附图：
1．塔吊基础详图。
2．塔吊基础位置图。
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