塔吊基础设计施工方案.docx
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塔吊基础设计施工方案
编制依据
1.建筑基坑支护技术规程 JGJ120－2012
2.建筑地基基础设计规范 GB50007－2011
3.混凝土结构设计规范GB50010－2010
4.建筑桩基技术规程JGJ94－2008
5.钢结构设计规范GB50017－2003
6.塔式起重机混凝土基础工程技术规程JGJ/T187－2009
7.塔式起重机安全规程GB5144-2007
8.建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程JGJ196-2010
9.建筑结构荷载规范GB50009－2012
10.塔式起重机QTZ63型说明书与QTZ80型说明书
11.伟佳、伊尔兰地块安置房一期工程工程岩土工程勘察报告
12.建筑施工安全检查标准JGJ59-2011
13.建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2012
14.本工程总平面图及地下室结构施工图。
15.虎霸建设机械有限公司《H6010塔式起重机说明书》
16.省、市现行的有关法律、法规、规范、标准等文件。
二、工程概况
（一）工程简介
工程名称：
伟佳、伊尔兰地块安置房一期工程
工程地点：
位于大榭岛东南部，环岛路以南，舟山路以东
建筑结构：
现浇钢筋砼框架、剪力墙结构
建设单位：
房地产有限公司
设计单位：
工程设计集团股份有限公司
监理单位：
国际投资咨询有限公司
勘察单位：
工程勘察院
施工单位：
建设集团股份有限公司
伟佳、伊尔兰地块安置房一期工程由大榭房地产有限公司投资兴建，建筑物共计38幢，其中住宅楼24幢，配套工程如综合商业楼、公租房、幼儿园等14幢。
本公司承建的工程为：
1#、3#、4#、6#、7#、9#、10#共7幢住宅以及相应部位的地下室。
本工程设计类别为乙类建筑，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年；地基基础等级为甲级，耐火等级为一级，建筑物的抗震设防类别为丙级，抗震等级为三级。
本工程项目总建筑面积为279774m2，其中地上200881m2，地下78892m2。
建筑物室内标高±0.000相当于绝对高程4.300m；最大建筑建筑高度为55.65m。
（二）塔机布置
根据本公司承建的工程范围的建筑物高度和总平面布置，计划采用3台H6010塔机，其中1#塔机安装在地下室基坑外围，2#和3#塔机安装在地下室内。
1#塔机设置在在1号楼南侧，位置分布在地质勘察报告钻探孔ZK3~ZK4附近；2#塔机设置在6号楼北侧，位置分布在地质勘察报告钻探孔ZK31~ZK32附近；3#塔机设置在10号楼北侧，位置分布在地质勘察报告钻探孔ZK56~ZK67附近；具体位置详见附图2、附图3、附图4。
（3）塔机基础
1、1#塔吊：
1#塔吊安装总高度63.000m（从本工程±0.000至塔臂底面），桩直径ø800mm,4根桩（有效桩长40.1m），桩顶标高-3.700m，承台顶面标高-2.500m。
塔机独立状态（无附墙件）起吊高度为40m，计算高度为43m（取至锥形塔帽的一半高度），塔身为方形钢管桁架，结构充实率为0.35。
现场地面粗糙度为B类。
根据地质勘察资料，塔机基础桩尖持力层为5—3含粘性土圆砾层，桩进入持力层深度为1.6m；塔机基础承台尺寸为4800×4800×1250mm。
钻孔灌注桩间距：
3.200m×3.200m，塔吊位于基坑边缘。
经查阅本工程基坑围护图纸，将塔吊中心与1#楼（1—A）轴的距离由4100mm调整为5000mm、与（1—1）轴的距离由11600mm调整为16200mm，以避免基础桩位与基坑围护桩位出现重叠（见附图）。
考虑到1#塔吊基础承台底面与基坑开挖后的地板垫层底高差为[-3.7-（-5.95）=]2.25米，已经形成高位桩，为此将塔吊基础桩径由原设计的700mm调整为800mm（见附图），同时提出如下措施，施工过程中必须严格执行：
1）塔吊的初次安装高度应在满足基坑开挖和地下室基础施工条件的前提下尽量降低，一般应控制在12米以内；
2）应密切关注塔身垂直度——在基坑开挖期间至塔吊连墙件安装以前，应当安排专人每天测量塔身垂直度的变化数据并进行专项记录，一旦发现其垂直偏差超过规范允许值，必须即时停用塔吊、随即将塔吊拆卸后进行基础的加固处理。
3）基坑开挖到设计深度以后，靠近塔吊附近的基坑边缘（8米宽范围）垫层必须在6h以内浇灌，此部位垫层的砼等级C20，厚度≥250mm（取消碎石垫层）。
4）塔吊基础开挖深度约为2.5米，施工时要采取有效措施确保安全。
2、2#和3#塔吊：
为了减小塔吊基础开挖深度以便于施工，将承台升至地下室顶板以上（承台顶面标高0.75m，底面标高-0.5m）。
2#塔吊安装总高度55.000m（从本工程±0.000至塔臂底面），桩直径ø800mm,4根桩（有效桩长35.40m），钢格构柱顶标高0.200m（钢格构柱从承台底面伸入0.7m），承台顶面标高0.750m，钢格构柱锚入桩内2.5m。
塔机独立状态（无附墙件）起吊高度为40m，计算高度为43m（取至锥形塔帽的一半高度），塔身为方形钢管桁架，结构充实率为0.35。
现场地面粗糙度为B类。
根据地质勘察资料，塔机基础桩尖持力层为5-1粉质粘土层，桩进入持力层深度为1.10m；塔机基础承台大小为4800×4800×1250mm。
钻孔灌注桩间距：
3.200m×3.200m，塔机在基坑内，采用组合式基础，具体位置详见附图。
3#塔吊安装总高度50.000m（从本工程±0.000至塔臂底面），塔机基础桩尖持力层为9—2含粘性土碎块层，桩进入持力层深度为1.60m；其余同2#塔吊。
塔吊位置相对应的地质情况如下：
工程地质地基承载力参数
层号
土层名称、状态
孔号、层厚（m）
钻孔灌注桩特征值
3~4#之间均值
31#~32#
之间均值
56#~57#
之间均值
桩周摩阻力qsa
（kpa）
桩端阻力qpa
（kpa）
抗拔承载力系数
1－2
粉质粘土
2.45
3.75
3.00
10
0.75
2—1
淤泥质
粉质粘土
2.25
/
0.85
7
0.65
2—2
淤泥质粘土
6.10
7.35
9.50
6
0.65
3－1
含砾砂
粉质粘土
1.00
/
/
11
0.7
3－2
淤泥质
粉质粘土
9.05
6.75
8.40
9
0.65
4—a2
淤泥质
粉质粘土
3.05
10.00
7.50
10
0.65
4—b2
粘土
14.00
8.00
5.05
15
0.7
5－1
粉质粘土
/
1.90
28
500
0.75
5－3
含粘性土
圆砾
1.95
2.15
40
950
0.65
9－2
含粘性土
碎块
2.50
塔机编号
1#
2#
3#
有效桩长
40.1
35.40
35.4
桩（或格构柱）顶标高
-3.700
（0.200）
（0.200）
说明：
1、根据现场布置的塔吊型号、塔吊位置、相对应的地质情况及安装高度等条件，对1#塔吊和2#塔吊分别进行计算。
2、根据地质报告，3#塔吊地基在距地表36米左右（此时，标高还未达到有效桩长）会遇到9—2含粘性土碎块层，考虑到该部位地质起伏较大，钻孔桩必须嵌入持力层以保持稳定。
3、基坑外围1#（H6010）塔机基础设计
（1）、基础承受荷载计算、分析
根据虎霸建设机械有限公司提供的《塔身承受的载荷》表（详见该公司《H6010塔式起重机说明书》第四章——场地准备），在塔机处于独立状态（无附墙）时，塔身所受的荷载如下：
塔身承受的荷载
工作状态
非工作状态
塔机
自重FV
水平力
Fh
倾翻
力矩MV
扭矩
MT
塔机
自重FV
水平力
Fh
倾翻
力矩MV
扭矩
MT
546KN
28KN
1252KN.m
74KN.m
487KN
74KN
1796KN.m
0
塔身所受的荷载作用在承台顶面。
从上表可以看出非工作状态下产生的荷载对塔吊的稳定不利，因此取非工作状态产生的荷载标准值带入计算。
塔吊非工作状态产生的竖向荷载标准值为
塔机自重FK1＝487KN
基础自重FK2＝1.25×4.82×25＝720KN
Fk´＝FK1+FK2＝487+720＝1207KN
倾翻力矩Mk´＝1796KN·m
水平力Fh＝74KN
（2）、塔机桩基础设计
塔机采用混凝土基础承台，混凝土强度等级为C35，基础尺寸为4800×4800×1250mm，桩间距3.2m，对角线的桩间距为4.525m。
1、1#塔机单桩承载力验算
根据工程地质勘察报告和塔机布置，1#塔基位于ZK3~ZK4勘探孔附近，塔机基础下采用4根Ø800钻孔灌注桩，以5—3含粘性土圆砾层为桩端持力层，桩顶标高为－3.700m。
塔机基础下单桩有效长度为40.1m，桩尖进入持力层1.6m。
1.1、塔机基础单桩抗压、抗拔承载力特征值的计算
Ra＝ｕ
sia·li+qpa·Ap
＝π×0.8×（2.45×10+2.25×7+6.1×6+1×11+9.05×9+3.05×10+14
×15+1.6×40）+500×π×0.82/4
＝1180+251=1431KN
Ra´＝ψｕ
siaλi·li+GP＝π×0.8×0.65（2.45×10+2.25×7+6.1×
6+1×11+9.05×9+3.05×10+14×15+1.6×40）+25×（39.4×π×0.82/4）
＝1180×0.65+495＝1262KN
1.2、单桩承受竖向荷载（倾覆力矩按最不利的对角线方向作用）
QK＝Fk´/n+NKG＝1207/4=301.75KNQKmax=Fk/n+（Mk+Fhh）/L=1207/4+[1796+74×1.25]/4.53
=710.64KN<1.2Ra＝1.2×1431=1717KN
QKmin=Fk/n-（Mk+Fhh）/L=1207/4-[1796+74×1.25]/4.53
=115.137KN（无拔力）
故基桩承载能力满足要求。
1.3桩身混凝土强度验算
塔机单桩竖向荷载最大基本组合值为：
Qmax＝1.35×1207＝1508.75KN
Ø700钻孔灌注桩桩身抗压强度设计值为：
φC·ƒC·Ap=0.6×16.7×3.14×8002/4=5036KN>Qmax=1508.75KN
满足要求。
2混凝土承台强度验算及配筋
2.1、抗冲切验算
角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行混凝土承台爱角桩冲切的承载验算。
2.2、塔机暗梁配筋计算
塔机基础暗梁截面为：
800×1250mm，混凝土强度等级均为C35，钢筋采用HRB335，混凝土保护层厚度为50mm。
塔机的塔身截面立杆对角线的长度为
（2×1.7072）0.5=2.414m。
塔机对角线立杆的荷载设计值分别为：
QKmax´´＝FK1/n+MK´/L=1.35×487/4+1.35×1796/2.414=1040.39KN
QKmin´´＝FK1/n-MK´/L=1.35×487/4-1.35×1796/2.414=-833.42KN
塔基的暗梁计算简图如下：
抗弯强度验算:
A、B支座反力设计值为：
＝－396KNRB＝603KN
最大弯矩在2截面位置，最大弯矩值：
Mmax＝603×1.13＝681.39KN·m,
由暗梁截面尺寸、砼强度等级、钢筋轻度等级计算得：
有：
fcbx=fyASM≤fcbx（h0-0.5x）=fyAS（ho-0.5X）求得：
暗梁受压区高度X=53mm
AS＝Mmax/fy（ho-0.5X）=681.39×106/[300×（1200-0.5×53）]
=1934.67mm2；
实配6Φ25，AS´＝2945mm2>AS＝1934.67mm2；
满足要求。
抗剪验算:
B支座的剪力最大为：
Vmax＝603KN
混凝土抗剪承载力：
0.7βhƒtbhO=0.7×0.9×1.43×800×1200=864.86KN>Vmax＝603KN
满足要求。
构造配箍筋ø8@200，4支箍。
其暗梁配筋截面简图如上图。
4、地下室基坑内2#和3#（H6010）塔机基础设计
说明：
因为2#塔机比3#塔机的地基差，因此取2#塔机基础进行计算。
（1）、基础承受荷载计算、分析
此内容同1#塔吊，不赘述。
（二）、塔机桩基础设计
塔机采用混凝土基础承台，混凝土强度等级为C35，基础尺寸为4800×4800×1250mm，对角线的桩间距为4.53m。
1、2#塔机单桩承载力验算
根据工程地质勘察报告和塔机布置，1#塔基位于ZK31~ZK32勘探孔附近，塔机基础下采用4根Ø800钻孔灌注桩，以5—1粉质粘土层为桩端持力层，桩顶标高为－3.900m。
塔机基础下单桩有效长度为35.4m，桩尖进入持力层1.1m。
1.1、塔机基础单桩抗压、抗拔承载力特征值的计算
Ra＝ｕ
sia·li+qpa·Ap
＝π×0.8×（2.2×10+7.35×6+6.75×9+10×10+8×15+1.1×28）
+500×π×0.82/4＝949+251.33=1200.46KN
Ra´＝ψｕ
siaλi·li+GP＝π×0.8×0.65（3.75×10+7.35×6+6.75
×9+10×10+8×15+1.1×28）+25×（35.4×π×0.82/4）
＝949×0.65+444＝1061.7KN
1.2、单桩承受竖向荷载（倾覆力矩按最不利的对角线方向作用）
QK＝Fk´/n+NKG＝1207/4=301.75KNQKmax=Fk/n+（Mk+Fhh）/L=1207/4+[1796+74×（1.25+5）]/4.53
=800.32KN<1.2Ra＝1.2×1200.46=1425.32KN
QKmin=Fk/n-（Mk+Fhh）/L=1207/4-[1796+74×（1.25+5）]/4.53
=-495.4KN故基桩承载能力满足要求。
1.3桩身混凝土强度验算（从1#塔吊的计算结果可知已经满足，不赘算）
2、混凝土承台强度验算及配筋
2#和3#塔吊基础承台截面和配筋与1#塔吊相同，从1#塔吊的计算结果可知已经满足，不赘算。
3、钢格构柱承载力验算
钢格构柱截面尺寸为450×450mm；分肢采用L125×125×12角钢；如下图
缀板选380×250×10mm@600mm；单肢截面面积为AO＝28.91cm2，Ixo=432.16cm4，Zo=3.53cm,抗拉、抗压强度设计值为ƒ＝215N/mm2,强度设计值ƒy＝235N/mm2,焊缝强度设计值ftw=160N/mm2。
计算长度取钢格构柱底至柱顶：
H＝8.65m。
由于截面为正方形，λOx=λOy。
钢格构柱截面如下图：
a=480mmO
单肢截面图
3.1、构件长细比计算
格构式钢柱的截面惯性矩：
Ix=4[Ix0+A0（a/2-Z0）2]=4×[423.16+28.91×（45/2-3.53）2]=50148cm4
λy=H0/（Ix/（4A0））0.5=865/（50148/（4×28.91））0.5=40.58
其中H0－格构柱的高度,格构柱计算高度H＝8.65m；
Ix－格构柱的截面惯性矩，取Ix＝50148cm4，Iy＝50148cm4；
3.2、构件中单肢对最小刚度轴的长细比λ1计算
格构柱分肢对最小刚度轴的回转半径，查表《简明建筑结构设计手册》得iyo=2.46cm
λ1=l1/iyo=350/24.6=14.23
式中l1为缀板的净间距：
l1=600－250＝350mm
3.3、构件换算长细比λ0x、λ0y计算
λ0x=（λx2+λ1x2）0.5=（40.582+14.232）0.5=43
λ0y=（λy2+λ1y2）0.5=（40.582+14.232）0.5=43
3.4、格构式钢柱分肢的长细比验算
λ1=14.23≤min（0.5λ0max,40）=min（0.5×43,40）=21.5
满足要求。
3.5、格构式钢柱受压稳定性验算
λ0max（f/235）0.5=43×（215/235）0.5=41.13
查《钢结构设计规范》GB50017附录C按b类截面轴心受压构件的稳定系数φ=0.824
Qmax/（φA）=1331.42×103/（0.824×4×2891）=189.73N/mm2≤f=215N/mm2
满足要求。
3.6、钢格构柱整体稳定承载力为
[N]x=φxfA=0.824×215×4×2891=2048.68KN
[N]y=φyfA=0.824×215×4×2891=2048.68KN
A：
格构柱横截面的毛截面面积，取4×28.91cm2
钢构柱最大轴心压力：
Nmax＝Qmax＝1331.42KN
[N]>Nmax
满足要求。
3.7、缀板型钢构柱构造
缀板高度：
250≈2/3×（480-2×35.3）=273mm
缀板厚度：
10≈1/40×（480-2×35.3）=10.2mm
缀板间距：
600<2×（480-2×35.3）=819mm
符合JGJ/T187——2009要求。
3.8、缀板验算
缀件所受剪力：
V=Af（fy/235）0.5/85=4×2891×215×10-3×（235/235）0.5/85=29.25kN
格构柱相邻缀板轴线距离：
l1=l01+8=35+8=43cm
作用在一侧缀板上的弯矩：
M0=Vl1/4=29.25×0.43/4=3.14kN·m
分肢型钢形心轴之间距离：
b1=a-2Z0=0.48-2×0.0353=0.41m
作用在一侧缀板上的剪力：
V0=Vl1/（2·b1）=29.25×0.43/（2×0.41）=15.34kN
角焊缝面积：
Af=0.8hflf=0.8×10×200=1600mm2
角焊缝截面抵抗矩：
Wf=0.7hflf2/6=0.7×10×2002/6=46667mm3
垂直于角焊缝长度方向应力：
σf=M0/Wf=3.14×106/46667=67.29N/mm2
垂直于角焊缝长度方向剪应力：
τf=V0/Af=15.34×103/1600=9.59N/mm2
（（σf/1.22）2+τf2）0.5=（（67.29/1.22）2+9.592）0.5=55.98N/mm2≤ftw=160N/mm2
满足要求！
5、塔吊基础施工及安装部署
（1）、人员组织
1．建立由项目经理领导，技术负责人执行控制，施工员、质检员、班组检查的三级管理系统，形成横向由施工员、质检员和班组长分别监控，纵向由项目经理到生产组长的质量管理体系。
2．塔吊基础施工及塔吊安装人员组成：
钢筋工2人，砼工2人，木工2人，塔吊司机1人，指挥人员1人，电工1人，安装工5人，吊车司机1人。
（2）、准备工作
1．在塔基周围，清理平整留出场地，以便吊车、汽车进出通道和设备有足够的堆场，路基必须压实、平整；
2．塔吊安拆范围上空所有临时施工电线必须拆除或改道；
3．机械设备准备：
汽车吊一台，电工、钳工工具，钢丝绳一套，U型环若干，水准仪、经纬仪各一台，万用表和钢管尺各一只；
4．塔吊安拆必须由专业的安拆人员进行操作，必须持证上岗。
（3）材料设备进场验收
1．本工程塔吊向租赁公司租赁，进场前向项目部提供塔吊合格证书、建筑起重机械产权备案登记证明，由项目经理组织相关专职人员进行验收，验收合格后投入使用。
2．所有钢材、水泥等必须有出厂合格证、检验单，使用前进行复试，合格后方可使用。
（4）施工组织
现场由技术负责人和安全负责人安排塔吊基础的进场安装工作，组织协调各施工人员的配合工作，塔吊基础安装工期见下表
项目
时间
备注
塔吊基础桩（4根钻孔灌注桩）施工
4天
安排一台桩机
预埋节、接地装置安装与基础包模
2天
由安装工、电工、木工、及施工员穿插完成
塔吊基础承台、地梁钢筋绑扎
1天
由钢筋工完成
塔吊基础承台、地梁混凝土浇筑
1天
安排1台泵车、泥工完成
6、塔吊搭设拆卸施工
（1）塔吊基座施工
1．基础施工前应由塔吊拆装公司技术负责人进行如下几方面的技术交底：
混凝土强度等级、钢筋配置图、基础与建筑平面图、基础表面平整度要求、预埋螺栓误差要求等，被交底人为工程施工负责人，双方书面交接。
基础施工应由塔机所有部门派专人监督整个施工过程，同时做好各个隐蔽验收纪录。
施工完毕做好砼的养护，砼强度达到要求后方可安装塔吊。
2．在钻孔灌注桩施工过程中，严格按照设计要求施工，安排专业施工人员及技术人员把好质量关，并按程序验收，做好验收记录和验收资料。
钻孔灌注桩施工详桩基工程专项施工方案。
3．在基础底板施工过程中，桩身用ø20的圆钢和基础钢筋焊接做接地装置，塔机安装完成后在塔机顶尖同样用ø20的圆钢做避雷装置。
4．顶面必须平整，用水准仪校水平，倾斜度和平整度误差不超过1/500。
5．机脚螺栓位置、尺寸要绝对正确，应特别注意做好复核工作，尺寸误差不超过±0.5mm，螺纹位须抹上黄油，并注意保护。
6．塔吊基础为混凝土承台，承台混凝土设计强度为C30，承台尺寸为4800×4800×1250，内配Φ12@200双层双向钢筋；承台对角线上配800×1250地梁，地梁配筋为上下各6Φ25，ø8@200（4）箍，并配4Φ12腰筋，ø8@400S筋。
7．塔吊基础的基坑施工中，要做好降水措施。
安装塔吊时，基础混凝土应达到80%以上设计强度，塔吊运行使用时，基础混凝土应达到100%设计强度。
塔吊格构钢柱随地下室基坑土方开挖跟进格构钢柱之间的支撑焊接。
8．塔吊基础施工中，在基础顶面四角应做好沉降及位移观测点，并做好原始纪录，塔吊安装后定期观测并记录。
（2）安装施工工艺流程
（本案只强调了重点，具体应按虎霸建设机械有限公司的《H6010塔
式起重机说明书实施》）
预埋锚栓或地下节→安装基础节或过渡节→安装1节加强节→安装爬升架→安装回转机构平台→安装塔顶→安装平衡臂及拉杆→安装1块平衡重→安装起重臂及拉杆安装全部平衡重→利用爬升架安装加强节与标准节→调整安全装置→检查验收→塔吊运行
（3）塔吊的安装上升
1．准备工作：
清理场地，起重量为25吨以上的汽车吊进场，备好常用工具及测量仪器，配好有关工作人员。
2．将基础节或过渡节通过12个M30高强度螺栓与基础紧固，安装一个加强标准节，调整塔身垂直度≤1/1000。
注意有踏步的一面塔身要与建筑物长度方向垂直，保证塔机能方便装拆。
3．在地面上将爬升架拼装成整体，并装好液压系统，然后将爬升架吊起，套在基础节的外面，平稳地放在基础上。
注意爬升架上装顶升油缸的侧面与基础节有踏步的侧面在同一边。
4．在地面上，检查司机室的电气设备，将司机室吊起至上支座的上面，然后用销轴将司机室与上支座连接好。
5．将上下支座、回转支承、司机室总成吊起安装在塔身上。
用4个销子和8个M30的高强度螺栓将下支座分别与爬升架及塔身相连。
6．在塔顶上连好一节平衡臂拉杆，吊起塔顶
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