塔吊基础施工方案.docx
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塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、中粮御岭湾三期B标二批次项目地质勘察报告；
2、GB50202-2002《地基与基础施工质量验收规范》；
3、GB50205-2011《钢结构工程施工质量验收规范》；
4、GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》；
5、GB50017-2003《钢结构设计规范》；
6、JGJ33-2012《建筑机械使用安全技术规程》；
7、JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》；
8、本工程设计图纸；
9、QTZ5010、QTZ5513塔吊施工说明书。
10、2014版品茗安全计算软件（正版）
2、工程概况
2.1、工程建设概况
中粮御岭湾三期B标二批次项目为山地别墅项目，本工程共有49栋别墅，总建筑面积为25458.9m2，占地面积4万平米，建筑地上檐口高度8M，坡屋面定点高度小于12m，地下1层，其中4栋为两层地下室，单层地下室高度3.4m，两层地下室高度7.4m。
单体建筑面积均为200㎡左右。
本工程局部为大面积回填土，回填土自然沉积年限为4.5年，方案下文中提到1#、2#、3#塔机均设置于该区域，该回填土厚度1~6.8米不等，经地勘单位确认，其承载能力为大于100KPa。
2.2、工程地质概况
（1）第四系全新统（Q4）
人工填土层（Q4ml）
1耕土：
灰色，以粉砂为主，主要用于种植高尔夫草坪，揭露厚度约0.5～1.0m；
2杂填土：
以卵石为主，粒径2-8cm，含约30%粉质黏土，其余为砾石，夹有砂团及少量砖瓦碎片，人工回填形成，厚度0.5～11m；
3素填土：
主要成分为粉质黏土，土体结构松散，局部含卵石、角砾及砂岩块石，含量约5%～15%。
偶见少量砖块碎屑，系人工回填形成，勘察区内均有分布，揭露厚度1～6.8m；
②粉质黏土（Q4el+dl）：
紫红色，硬塑，局部夹带细砂团块，主要分布于Ⅰ、Ⅳ区，揭露厚度1.1-3.5m。
（2）白垩系上统灌口组（K2g）
粉砂质泥岩：
紫红色泥质胶结，泥质结构，薄-中厚层状构造，具水平层理，岩层产状为341°∠19°。
该地层在整个勘察区域分布。
根据风化程度可分为强风化、中风化。
③1强风化粉砂质泥岩：
岩质软，岩芯呈短柱状、块状及碎块状，节长6-18cm，揭露厚度0.6～5.8m。
③2中风化粉砂质泥岩：
岩质软，岩芯呈柱状、短柱状、节长7-29cm，揭露厚度1.7～5.6m。
2.3、塔机对位地勘探孔剖面图
根据地勘报告平面布置图，本工程各塔机对应的探孔位置分别如下：
1#塔机对应探孔
ZK34\ZK35
2#塔机对应探孔
ZK38\ZK45
3#塔机对应探孔
ZK68\ZK69
4#塔机对应探孔
ZK76\ZK97
5#塔机对应探孔
ZK127\ZK128
6#塔机对应探孔
ZK162\ZK164
1#塔机原位探孔剖面
2#塔机原位探孔剖面
3#塔机原位探孔剖面
4#塔机原位探孔剖面
5#塔机原位探孔剖面
6#塔机原位探孔剖面
3、塔机的选择及总体布置
3.1、塔机选择
根据本工程的特点，本工程建筑高度较低，单占地面积较大，本工程塔机可在自由高度以内运转，且楼层作业面较小，起重量不大，拟选用QTZ5010、QTZ5513系列塔机。
3.2、塔机总部署
根据总平面布置图要求，结合现场实际覆盖面积、且考虑施工方面及料场的布置，本工程共计划安装6台塔机，其中QTZ5010型塔机1台，QTZ5513型塔机5台。
塔机搭设高度均为自有高度，具体布置如下图所示：
4、塔机参数
本工程共使用塔机型号为2种，分别是QTZ5010和QTZ5513，计算时QTZ5010并入QTZ5513型号计算，参数如下：
QTZ5513塔机参数
总
体
起重力矩KN·m
885
最大起重量t
6
臂架长度m
30
40
45
50
55
平衡重t
6.25
8.33
10
11.5
12.5
臂端起重量t
2.95
2.05
1.75
1.45
1.2
起升高度m
行走式41.5
固定式40
附着式140
压重t
55
工作温度℃
-20~+40
起升机构
速度
起升滑轮倍率
2
4
起重量t
3
1.3
6
2.6
额定起升速度m/min
34
74
17
37
低速就位速度m/min
＜5
＜2.5
电动机
型号：
YZRW200L
功率：
22KW
转速:
962r/min
减速机
圆柱齿轮电磁离合换挡变速减速器：
i=9.49/20.72
或圆柱齿轮手动换挡减速器：
i=7.277/14.72
制动器
YWZ-300/45制动力矩：
618N·m
卷筒直径
D=450
钢丝绳
35×7-12-1870多层股不旋转钢丝绳
变幅机构
变幅速度m/min
40/20
电动机
型号
功率
转速
YDEJ132S-8/4
2.2/3.2KW
750/1500r/min
减速器
蜗轮蜗杆减速器SCWV100-40-IVF
钢丝绳
规格6×19-7.7-1670+FC
行走
行走速度m/min
23
电动机
Y132S-4B电动机2×5.5KW1420r/min
减速机
蜗轮蜗杆减速器
5、塔机基础设计
5.1、1#、2#塔机基础设计（QTZ5513）
根据地质勘查报告和设计图纸标高，1#塔机基础底面标高为561.64，2#塔机基础底面标高为557.71。
则1#塔机基底标高低于建筑物（751#楼）基础标高1.4m，原土开挖深度3m，注意放坡。
2#塔机低于建筑物（753#楼）基础标高5.3m，原土开挖深度3.3m，注意放坡。
则1#、2#塔机基础持力层均为强风化层1，根据地质勘查报告，其承载力特征值为240KPa。
根据QTZ5513塔机说明书要求，基础尺寸定为5000mm×5000mm×1200mm，配筋为C20@180/C16@200，其基础设计如下图：
5.2、3#塔机基础设计（QTZ5513）
3#塔机位于高深度回填土部位，强风化1埋深9.8m，现场作为持力层施工放坡过大，影响建筑物施工，且周边土质基本相同，塔机位置移动无法解决问题，为保证其覆盖面积，考虑施工方便，以杂填土作为持力层，其承载力特征值为100KPa，其开挖深度定为2.5m（黄海标高558.100）。
为保证安全，塔机基础扩大至7000mm×7000mm×1300mm，钢筋加大为C20@160/C16@200，垫层加厚至400mm，同样采用封闭式钢筋笼。
具体做法如下图所示：
5.3、5#塔机基础设计（QTZ5010）
5#塔机基础地质较好，根据地质勘查报告及设计图纸，5#塔机基底标高确定为560.37，埋深2.8m，相对建筑物（705#楼）基础底面标高底0.7m，其持力层为1强风化层，承载力特征值为240KPa，根据QTZ5513塔机说明书要求，考虑施工方便，基础尺寸定为5000mm×5000mm×1200mm，配筋为C20@180/C16@200，其基础设计如下图：
5.4、4#、6#塔机基础设计（QTZ5513）
4#塔机基础回填土厚度较大，根据地质勘查报告显示，其强风化埋深7.5m，该塔机位于泄洪沟外侧，我项目部正好施工泄洪沟挡墙，土方已开挖至6m深，且该塔机距离周边建筑物较远，具备放坡条件，故该塔机仍以1强风化层作为持力层，其承载力特征值为240KPa，基底标高549.2，实际开挖深度一侧为1.5m，另一侧为7m，注意大放坡。
6#塔机地质条件较好，其基底标高确定为581.80，相对建筑物（717#楼）基础抬高3m，其持力层为1强风化层，承载力特征值为240KPa，该塔机不做基础围护。
因此将4#、6#塔机基础设计为5000mm×5000mm×1200mm，钢筋配筋为C20@180/C16@200，具体如下图所示：
6、塔机基础施工及质量验收措施
1、混凝土强度等级采用C35；
2、基础表面平整度允许偏差1/1000；
3、地基采用强风化作为持力层；
3、埋设件埋设参照以下程序施工：
①将16件高强度螺栓及垫板与预埋螺栓定位框装配在一起（请租凭单位确认有无框架，如无固定框架，可用钢筋焊接成整体）。
②为了便于施工，当钢筋捆扎到一定程度时，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。
③再将8件Φ38的钢筋将预埋螺栓连接。
相互之间用钢筋焊接，打好斜支撑，固定牢固。
④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。
⑤固定支腿周围混凝土充填率必须达到95%以上。
⑥预埋螺栓定位如下图所示（具体尺寸根据不同型号的塔机说明书设置）：
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10Ω。
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、塔吊基础底部土质应良好，符合设计要求及地质报告概述方可施工。
12、塔吊基础施工后，四周须砌筑挡土墙，基础内留置抽水槽。
13、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。
14、基础塔吊砼拆模后应在四角设置沉降观测点，并完成初始高程测设，在上部结构安装前再测一次，以后在上部结构安装后每半月测设一次，发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用，并汇报公司工程技术部门分析处理后，方可决定可断续使用或不能使用。
七、塔机基础围护
塔吊基础及塔吊安装施工完毕后，塔吊周边应设置围护设施。
先在塔吊基础周边砌筑240厚砖砌围墙，墙顶高度高出地面200mm，四边中部设置砖柱，砖柱尺寸360×360。
砌筑高度预计为3m，由于周边需要回填，为防止挡墙倾覆，在内侧增加钢管架支护，支护架立杆间距1.5m，横杆间距1.5m，纵横交错设置。
支护完成后方可回填土，回填时应注意不要使用推土机直接推土，应采用挖机铲运回填。
回填完成后应在上口继续搭设临边维护，围护架高1.2m，立杆间距2.5m，横杆间距0.6m，可在内支撑架上对接加高。
支护架顶面满铺模板封闭，围护架上挂安全网及醒目安全提示标语。
具体布置如下图所示：
8、塔机基础设计验算
根据本方案设计，本工程塔机基础验算类型分为两类，一类为正常天然基础1强风化持力层（5#塔机QTZ5010并入QTZ5513进行计算），而3#塔机采用的是2杂填土基础，设计分别为：
1、1#、2#、4#、5#、6#塔机基础：
5000×5000×1200、C20@180/C16@200、240KPa
2、3#塔机基础：
7000×7000×1300、C20@160/C16@200、100KPa
8.1、1#、2#、4#、5#、6#塔机基础验算
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80（5513）
塔机独立状态的最大起吊高度H0（m）
40
塔机独立状态的计算高度H（m）
43
塔身桁架结构
型钢
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0（kN）
251
起重臂自重G1（kN）
37.4
起重臂重心至塔身中心距离RG1（m）
22
小车和吊钩自重G2（kN）
3.8
最大起重荷载Qmax（kN）
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax（m）
11.5
最小起重荷载Qmin（kN）
10
最大吊物幅度RQmin（m）
50
最大起重力矩M2（kN·m）
Max[60×11.5，10×50]＝690
平衡臂自重G3（kN）
19.8
平衡臂重心至塔身中心距离RG3（m）
6.3
平衡块自重G4（kN）
89.4
平衡块重心至塔身中心距离RG4（m）
11.8
2、风荷载标准值ωk（kN/m2）
工程所在地
四川成都市
基本风压ω0（kN/m2）
工作状态
0.2
非工作状态
0.35
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽，小车变幅
地面粗糙度
B类（田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区）
风振系数βz
工作状态
1.59
非工作状态
1.63
风压等效高度变化系数μz
1.32
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk（kN/m2）
工作状态
0.8×1.2×1.59×1.95×1.32×0.2＝0.79
非工作状态
0.8×1.2×1.63×1.95×1.32×0.35＝1.41
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1（kN）
251+37.4+3.8+19.8+89.4＝401.4
起重荷载标准值Fqk（kN）
60
竖向荷载标准值Fk（kN）
401.4+60＝461.4
水平荷载标准值Fvk（kN）
0.79×0.35×1.6×43＝19.02
倾覆力矩标准值Mk（kN·m）
37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×（690+0.5×19.02×43）＝675.88
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'（kN）
Fk1＝401.4
水平荷载标准值Fvk'（kN）
1.41×0.35×1.6×43＝33.95
倾覆力矩标准值Mk'（kN·m）
37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8+0.5×33.95×43＝373.06
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1（kN）
1.2Fk1＝1.2×401.4＝481.68
起重荷载设计值FQ（kN）
1.4FQk＝1.4×60＝84
竖向荷载设计值F（kN）
481.68+84＝565.68
水平荷载设计值Fv（kN）
1.4Fvk＝1.4×19.02＝26.63
倾覆力矩设计值M（kN·m）
1.2×（37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.9×（690+0.5×19.02×43）＝1008.86
非工作状态
竖向荷载设计值F'（kN）
1.2Fk'＝1.2×401.4＝481.68
水平荷载设计值Fv'（kN）
1.4Fvk'＝1.4×33.95＝47.53
倾覆力矩设计值M'（kN·m）
1.2×（37.4×22-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.5×33.95×43＝593.66
三、基础验算
矩形板式基础布置图
基础布置
基础长l（m）
5
基础宽b（m）
5
基础高度h（m）
1.2
基础参数
基础混凝土强度等级
C35
基础混凝土自重γc（kN/m3）
25
基础上部覆土厚度h’（m）
0
基础上部覆土的重度γ’（kN/m3）
19
基础混凝土保护层厚度δ（mm）
40
地基参数
地基承载力特征值fak（kPa）
240
基础宽度的地基承载力修正系数ηb
0.3
基础埋深的地基承载力修正系数ηd
1.6
基础底面以下的土的重度γ（kN/m3）
19
基础底面以上土的加权平均重度γm（kN/m3）
19
基础埋置深度d（m）
2
修正后的地基承载力特征值fa（kPa）
297
地基变形
基础倾斜方向一端沉降量S1（mm）
20
基础倾斜方向另一端沉降量S2（mm）
20
基础倾斜方向的基底宽度b'（mm）
5000
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=blhγc=5×5×1.2×25=750kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.2Gk=1.2×750=900kN
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8+0.9×（690+0.5×19.02×43/1.2）
=614.54kN·m
Fvk''=Fvk/1.2=19.02/1.2=15.85kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.2×（G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4）+1.4×0.9×（M2+0.5FvkH/1.2）
=1.2×37.4×22+3.8×11.5-19.8×6.3-89.4×11.8）+1.4×0.9×（690+0.5×19.02×43/1.2）
=922.98kN·m
Fv''=Fv/1.2=26.63/1.2=22.19kN
基础长宽比：
l/b=5/5=1=1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5×52/6=20.83m3
Wy=bl2/6=5×52/6=20.83m3
相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：
Mkx=Mkb/（b2+l2）0.5=675.88×5/（52+52）0.5=477.92kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=675.88×5/（52+52）0.5=477.92kN·m
1、偏心距验算
相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：
Pkmin=（Fk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy
=（461.4+750）/25-477.92/20.83-477.92/20.83=2.58kPa=0
偏心荷载合力作用点在核心区内。
2、基础底面压力计算
Pkmin=2.58kPa
Pkmax=（Fk+Gk）/A+Mkx/Wx+Mky/Wy
=（461.4+750）/25+477.92/20.83+477.92/20.83=94.34kPa
3、基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（461.4+750）/（5×5）=48.46kN/m2
4、基础底面压力验算
（1）、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
=240.00+0.30×19.00×（5.00-3）+1.60×19.00×（2.00-0.5）=297.00kPa
（2）、轴心作用时地基承载力验算
Pk=48.46kPa=fa=297kPa
满足要求！
（3）、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=94.34kPa=1.2fa=1.2×297=356.4kPa
满足要求！
5、基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1200-（40+18/2）=1151mm
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（461.400/25.000-（614.538+15.850×1.200）/20.833）=-16.139kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（461.400/25.000+（614.538+15.850×1.200）/20.833）=65.970kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=（（b+B）/2）Pxmax/b=（（5.000+1.600）/2）×65.970/5.000=43.540kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（461.400/25.000-（614.538+15.850×1.200）/20.833）=-16.139kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（461.400/25.000+（614.538+15.850×1.200）/20.833）=65.970kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=（（l+B）/2）Pymax/l=（（5.000+1.600）/2）×65.970/5.000=43.540kN/m2
基底平均压力设计值：
px=（Pxmax+P1x）/2=（65.97+43.54）/2=54.76kN/m2
py=（Pymax+P1y）/2=（65.97+43.54）/2=54.76kPa
基础所受剪力：
Vx=|px|（b-B）l/2=54.76×（5-1.6）×5/2=465.42kN
Vy=|py|（l-B）b/2=54.76×（5-1.6）×5/2=465.42kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1151/5000=0.23=4
0.25βcfclh0=0.25×1×16.7×5000×1151=24027.12kN=Vx=465.42kN
满足要求！
Y轴方向抗剪：
h0/b=1151/5000=0.23=4
0.25βcfcbh0=0.25×1×16.7×5000×1151=24027.12kN=Vy=465.42kN
满足要求！
6、地基变形验算
倾斜率：
tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/5000=0=0.001
满足要求！
四、基础配筋验算
基础底部长向配筋
HRB400Φ20@180
基础底部短向配筋
HRB400Φ20@180
基础顶部长向配筋
HRB400Φ16@200
基础顶部短向配筋
HRB400Φ16@200
1、基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（5-1.6）2×54.76×5/8=395.61kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（5-1.6）2×54.76×5/8=395.61kN·m
2、基础配筋计算
（1）、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=395.61×106/（1×16.7×5000×11512）=0.004
ζ1=1-（1-2αS1）0.5=1-（1-2×0.004）0.5=0.004
γS1=1-ζ1/2=1-0.004/2=0.998
AS1=|MⅡ|/（γS1h0fy1）=395.61×106/（0.998×1151×360）=956mm2
基础底需要配筋：
A1=max（956，ρbh0）=max（956，0.0015×5000×1151）=8632mm2
基础底长向实际配筋：
As1'=8792mm2＞A1=8632mm2
满足要求！
（2）、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=395.61×106/（
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