5#塔吊基础施工方案QTZ806012.docx
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5#塔吊基础施工方案QTZ806012
附图
塔吊平面布置图
一、编制依据
1、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；
2、《塔式起重机使用说明书》；
3、施工图；
4、《岩土工程勘察报告》
5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2011）
7、《塔式起重机》GB/T5031—2008
8、《塔式起重机安全规程》GB5144—2007
9、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33—2012
10、《建筑施工安全检查标准》JGJ59—2011
11、《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160—2008
12、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80—1991
13、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46—2005
14、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
15、《塔式起重机砼基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
16、《施工组织设计》
17、《一洲安全计算软件》V5.3
二、工程概况
工程名称：
广东白云学院北校区（首期）-1#实验楼、艺术楼、体育馆、风雨连廊、地下室
工程地点：
广州市白云区钟落潭镇登塘村
工程规模：
总建筑面积：
149559.2㎡，其中1#实验楼1幢，地上14层，39326.2㎡；艺术楼1幢，地上9层，30314.60㎡；体育馆1幢，地上3层，19304.50㎡；风雨连廊、地下室1幢，地上3层，6619.60㎡，地下1层53994.30㎡。
本工程由广东白云学院筹建，广东省冶金建筑安装有限公司承建，广东省城规建设监理有限公司监理。
根据工程进度情况及施工组织设计布置，本工程拟继续安装一台QTZ80（6012）型塔式起重机（自编号5#）。
塔机安装周边空旷，无障碍物，周边环境符合塔机安装和进退场需要。
三、地质情况
一、场地土层自上而下情况大致为：
<1>耕植土：
层厚0.30～0.90m，为灰色、灰褐色、浅灰色，由粉质粘土及少量植物根系等组成，稍湿，可塑。
<2>素填土：
层厚0.90m，为杂色，由粘性土及块石等堆填而成，稍湿，结构松散，为新近填土，未完成自重固结，堆积年限不超过10年。
<3>粉质粘土：
层厚0.60～10.0m，为棕红色，黄棕色，灰白色等，呈花斑状，可塑，局部硬塑，粘性较好，切面光滑。
综合建议其承载力特征值fak=180kPa。
<4>淤泥质土：
层厚1.40m，为深灰、灰黑色，饱和，流塑，含少量粉细砂及大量腐木碎屑，有腥臭味。
综合建议其承载力特征值fak=50kPa。
<5>粉细砂：
层厚1.50～3.30m，平均2.27m，为浅黄色，灰白色，灰黄色，饱和，松散～稍密，级配一般，成分为石英。
综合建议其承载力特征值fak=100kPa。
<6>中粗砂：
层厚1.80～7.20m，平均4.21m，为黄棕色，灰白色，土黄色等，饱和，松散～稍密，级配良好，成分为石英砂，含少量粘粒。
综合建议其承载力特征值fak=160kPa。
<7>砾砂：
层厚0.60～9.40m，平均4.78m，以砾砂、圆砾为主。
为浅黄色，灰白色、灰褐色等，饱和，稍密～中密，局部松散，分级配良好，成分为石英砂，磨圆较差，次棱角状。
综合建议其承载力特征值fak=200kPa。
<8>卵石：
层厚0.60～3.50m，平均1.52m，为灰黄色，灰白色等，饱和，稍密～中密，卵石含量50～60%，成分以石英砂岩为主，粒径一般2～5cm，充填物为粗砾砂。
综合建议其承载力特征值fak=300kPa。
<9>粉质粘土：
层厚0.40～8.80m，平均3.64m，为棕褐色，土黄色等，稍湿，硬塑，粘性一般，含少量粉细粒石英砂颗粒，为风化残积土，遇水易软化。
综合建议其承载力特征值fak=250kPa。
<10>强风化岩：
主要由泥质粉砂岩和砂砾岩等组成，层厚0.50～5.20m，平均2.53m，为棕褐色，岩石风化强烈，岩石结构大部分已破坏，岩芯呈半岩半土状、碎块状、岩柱状，局部夹中风化岩块。
综合建议承载力特征值fa=500kPa。
二、地下水
场区内各钻孔所遇地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水，<2-3>粉细砂、<2-4>中粗砂、<2-5>砾砂和<2-6>卵石为主要含水层，属于中等～强透水层，在场地呈厚层状连续分布，故第四系孔隙水较丰富。
下伏基岩强风化或中风化岩，在裂隙发育部位，有一定水量，但水量一般不大。
根据现场开挖情况，无明显地下水。
四、塔吊布置选型及基础设计
考虑工作面的覆盖范围以及利用率，同时考虑施工段间的流水施工方案，本工程拟继续投入一台QTZ100（TCT6012）型塔式起重机。
序号
塔吊编号
塔吊型号
安装位置
安装臂长（m）
拟安装高度
基础尺寸（㎜）
1
5#
QTZ100型（TCT6012）
1-18~1-19×D-D~D-E轴
60
40m
5500×5500×1400
塔吊型号：
QTZ100型（TCT6012），
塔吊起升高度（独立式）H：
40.5m，（附着式）H：
200m，
塔身宽度B：
1.8m，基础埋深D：
1.500m，
自重F1：
450kN，基础承台厚度Hc：
1.400m，
最大起重荷载F2：
60kN，基础承台宽度Bc：
5.500m，
标准节长度：
2.8m，基础垫层厚度Hc：
0.100m，
桩钢筋级别:
HRB400，桩直径：
0.500m，
桩间距a：
4.0m承台箍筋间距S：
170.000mm，
承台混凝土的保护层厚度：
40mm，承台混凝土强度等级：
C35；
额定起重力矩是：
1000kN·m，
主弦杆材料：
角钢/方钢,宽度/直径c：
120mm，
所处城市：
广东广州市，基本风压ω0：
0.75kN/m2，
地面粗糙度类别为：
B类田野、乡村，风荷载高度变化系数μz：
1.32。
本方案选用的QTZ100型塔式起重机。
塔机为水平臂架，小车行走变幅，上旋转自升起塔式起重机，最大起重6T，结合主体情况考虑,安装高度为40m,最大幅度起重时为1.0T。
基础设计：
按照塔吊厂家提供的塔吊使用说明书，QTZ100型塔吊基础选用5500×5500×1400mm，根据塔吊说明书所提供的数据显示所需要的地基承载力设计值需200KN/m2（即为200Kpa/m2）。
结合塔吊说明书及现场实际情况，本工程设计塔机基础为5500×5500×1500mm,桩基选用与本工程基础桩做法相同的4根D=500预制管桩，单桩设计竖向承载力为1900KN，桩端持力层为强风化砂岩，入持力层不小于1.0m。
由于塔吊基础面与地下室底板底部平标高，根据勘察报告及现场地下室开挖情况，地下室底板土质基本为粉质粘土层，综上所述，当塔吊桩入岩强风化持力层时，有效桩长约为7m。
其施工方法按工程桩设计做法要求进行施工。
五、施工方案
施工流程：
定位防线→土方开挖（支护）→100厚砂石垫层施工→钢筋制作及绑扎→预埋塔吊基础预埋件→模板支设→C35基础砼浇筑
1、定位放线：
根据塔吊具体位置放出塔吊基础土方开挖边线。
2、土方开挖：
进行机械挖土和人工清理，机械挖至预定标高层，满足规范承载能力的要求，人工清理后及时进行垫层施工。
注意事项：
A.土方开挖时，不得在已开挖的基坑边进行其它施工活动。
B.注意地表水的合理排放，防止地表水流入基坑或渗入边坡。
C.观测边坡，发现失稳先兆（如产生裂纹时），立即采取有效措施修复支护边坡。
3、基础模板的制作：
根据现场情况，本工程塔吊基础模板采用18厚夹板，螺杆双向对拉加支撑。
4、钢筋的制作与绑扎和预埋件预埋：
按方案要求均匀绑扎钢筋，绑扎完毕后垫好垫块，保证钢筋保护层厚度。
预埋件的预埋：
先绑扎好基础底板下层钢筋后，用吊车将预埋平板按放好的位置点放好。
用水准仪校正标准节水平后，用钢筋做支撑及斜撑把预埋件与塔吊基础钢筋焊牢。
防雷钢筋采用φ14钢筋，分别在塔吊基础四个角位与塔吊基础钢筋及桩钢筋进行焊接，焊接长度为20cm，伸出塔吊基础长度1m。
经质检人员检查无误后方可浇筑砼。
5、砼浇筑：
塔吊基础采用C35商砼配浇筑。
砼必需振捣密实，并制作试块。
基础混凝土一次性浇捣密实，加强养护，控制混凝土内外温差不得大于25℃。
六、防雷接地
1、塔吊基础接地采用40*40的角铁垂直向下埋设，埋设深度不小与1000；
2、接地角铁用4*100的扁钢与基础钢筋焊接牢固（或采用不小于4m2的铜芯线）。
3、置于基础的塔吊基础节决不能做为接地装置；
4、接地装置的电阻不得超过4欧姆；
5、接地装置应由专业人员安装，因为接地电阻率视时间和条件不同而有很大变化，测定电阻要高效精密的仪器，且要定期检查接地线及电阻；
七、塔吊基础质量要求
1、塔吊基础土方开挖到设计标高后应会同监理、甲方等单位检查土质是否符合〈岩土工程勘察报告〉要求，并形成相关隐蔽资料，验收合格后及时浇筑垫层混凝土；
2、基础采用C35商品混凝土，混凝土要振捣密实，施工时制作同条件试件一组；
3、基础混凝土强度达到设计要求的75%以上时方可安装塔吊；
4、基础表面应平整，平面度误差应小与1/500；
5、与基础节下端四个大法兰的连接处应用二次浇筑的方法找平至水平，可用水平仪测量，其水平误差值应小于1/1000；
6、基础采用浇水养护，养护时间不少于7d；
八、基础降排水
1、本工程塔吊基础面相对于自然地面较低，雨水与地基土层含水汇集到基坑内，合理的排水系统将关系到塔吊基础的正常使用。
2、基础施工时在距基础边任意一方1.5米处设置一个圆形钢筋笼，钢筋笼采用6Ф16,Ф8＠500制作，钢筋笼下口低于基础面500，并及时进行抽水。
3、日后地下室底板施工时要进行要在地下室底板预埋止水钢板。
九、塔吊基础设计（四桩）计算书
工程名称：
广东白云学院北校区（首期）-1#实验楼、艺术楼、体育馆、风雨连廊、地下室
编制单位：
广东省冶金建筑安装有限公司
1.计算参数
（1）基本参数
采用1台QTZ100（6012）塔式起重机，塔身尺寸1.80m,地下室开挖深度为-7.70m；现场地面标高-5.80m，承台面标高-6.20m；采用预应力管桩基础，地下水位-9.00m。
1）塔吊基础受力情况
荷载工况
基础荷载
P（kN）
M（kN.m）
Fk
Fh
M
MZ
工作状态
558.20
19.70
1545.70
301.10
非工作状态
451.00
80.40
1677.30
0
比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算如图
Fk=451.00kN,Fh=80.40kN
M=1677.30+80.40×1.30=1781.82kN.m
Fk，=451.00×1.35=608.85kN,Fh，=80.40×1.35=108.54kN
Mk=（1677.30+80.40×1.30）×1.35=2405.46kN.m
2）桩顶以下岩土力学资料
序号
地层名称
厚度L
（m）
极限侧阻力标
准值qsik（kPa）
极限端阻力标准值qpk（kPa）
qsik
i
（kN/m）
抗拔系数λi
λiqsik
i
（kN/m）
1
砾砂
1.52
70.00
106.40
0.50
53.20
2
粉质粘土
3.64
26.00
94.64
0.70
66.25
3
强风化砾岩
2.53
220.00
7000.00
556.60
0.70
389.62
桩长
7.69
∑qsik*Li
757.64
∑λiqsik*Li
509.07
3）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-7.50m；桩混凝土等级C80,fC=35.90N/mm2,EC=3.80×104N/mm2；ft=2.22N/mm2,桩长7.69m,壁厚125mm；钢筋HRB400，fy=360.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2
承台尺寸长（a）=5.50m,宽（b）=5.50m,高（h）=1.40m；桩中心与承台中心2.25m,承台面标高-6.20m；承台混凝土等级C35，ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3
Gk=abhγ砼=5.50×5.50×1.40×25=1058.75kN
塔吊基础尺寸示意图
2.桩顶作用效应计算
（1）竖向力
1）轴心竖向力作用下
Nk=（Fk＋Gk）/n=（451.00+1058.75）/4=377.44kN
2）偏心竖向力作用下
按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=1781.82kN.m，yi=2.25×20.5=3.18m
Nk=（Fk＋Gk）/n±Mxyi/Σyi2=（451.00+1058.75）/4±（1781.82×3.18）/（2×3.182）=377.44±280.16
Nkmax=657.60kN,Nkmin=97.28kN（基桩不承受竖向拉力）
（2）水平力
Hik=Fh/n=80.40/4=20.10kN
3.单桩允许承载力特征值计算
管桩外径d=500mm=0.50m，内径d1=500-2×125=250mm=0.25m，hb=2.53
hb/d=2.53/0.50=5.06,λp=0.80
（1）单桩竖向极限承载力标准值计算
Aj=π（d2-d12）/4=3.14×（0.502-0.252）/4=0.15m2,Apl=πd12/4=3.14×0.252/4=0.05m2
Qsk=u∑qsik
i=πd∑qsik
i=3.14×0.50×757.64=1189.49kN
Qpk=qpk（Aj+λpApl）=7000.00×（0.15+0.80×0.05）=1330.00kN，Quk=Qsk＋Qpk=1189.49+1330.00=2519.49kN
Ra=1/KQuk=1/2×2519.49=1259.75kN
（2）桩基竖向承载力计算
1）轴心竖向力作用下
Nk=377.44kN＜Ra=1259.75kN,竖向承载力满足要求。
2）偏心竖向力作用下
Nkmax=657.60kN＜Ra=1.2×1259.75=1511.70kN,竖向承载力满足要求。
4.桩基水平承载力验算
（1）单桩水平承载力特征值计算
I=π（d4-d14）/64=3.14×（0.504-0.254）/64=0.0029m4
EI=EcI=3.80×107×0.0029=110200kN.m2
查表得:
m=6.00×103kN/m4,Xoa=0.010m
bo=0.9（1.5d+0.5）=1.13m=1130mm
α=（mbo/ECI）0.2=（6.00×1000×1.13/110200）0.2=0.57
αL=0.57×7.69=4.38＞4,按αL=4,查表得:
υx=2.441
RHa=0.75×（α3EI/υx）χoa=0.75×（0.573×110200/2.441）×0.01=62.70kN
（2）桩基水平承载力计算
Hik=20.10kN＜Rha=62.70kN,水平承载力满足要求。
5.抗拔桩基承载力验算
（1）抗拔极限承载力标准值计算
Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1/4×（2.25×2+0.50）×4×509.07=2545.35kN
Tuk=ΣλiqsikuiLi=509.07×3.14×0.50=799.24kN
（2）抗拔承载力计算
Ggp=Ggp1＋Ggp2=5.50×5.50×1.40×18.80/4＋5.50×5.50×6.19×（18.80-10）/4=610.99kN
Gp=Gp1＋Gp2=0.15×1.50×25＋0.15×6.19×（25-10）=19.55kN
Tgk/2+Ggp=2545.35/2+610.99=1883.67kN
Tuk/2+Gp=799.24/2+19.55=419.17kN
由于基桩不承受竖向拉力,故基桩呈整体性和非整体性破坏的抗拔承载力满足要求。
6.抗倾覆验算
a1=2.25+0.50/2=2.50m,bi=2.25×2+0.50/2=4.75m
倾覆力矩M倾=M＋Fhh=1677+80.40×（7.70-6.20）=1797.60kN.m
抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）ai＋2（Tuk/2+Gp）bi
=（451.00+1058.75）×2.50+2×（799.24/2+19.55）×4.75=7756.49kN.m
M抗/M倾=7756.49/1797.60=4.31
抗倾覆验算4.31＞1.6,满足要求。
7.桩身承载力验算
（1）正截面受压承载力计算
按照Mx作用在对角线进行计算，Mx=Mk=2405.46kN.m，yi=2.25×20.5=3.18m
Nk=（Fk‘＋1.2Gk）/n±Mxyi/Σyi2=（608.85+1.2×1058.75）/4±（2405.46×3.18）/（2×3.182）
=469.84±378.22
Nkmax=848.06kN，Nkmin=91.62kN
Ψc=0.85,ΨcfcAj=0.85×35.90×1000×0.15=4577.25kN
正截面受压承载力=4577.25kN＞Nkmax=848.06kN,满足要求。
（2）预制桩插筋受拉承载力验算
插筋采用HRB400，fy=360.00N/mm2，取620，As=6×314=1884mm2
fyAs=360×1884=678240N=678.24kN
fyAs=678.24kN＞Nkmin=91.62kN,正截面受拉承载力满足要求。
M倾/（4x1As）=1797.60×1000/（4×2.25×1884）=106.02N/mm2
M倾/（4x1As）=106.02N/mm2＜360.00N/mm2,满足要求。
（3）承台受冲切承载力验算
1）塔身边冲切承载力计算
Fι=F－1.2ΣQik=Fk，=608.85kN，ho=1.40-0.10=1.30m=1300mm
βhp=1.0+[（2000-1400）/（2000-800）]×（0.9-1.0）=0.95
а0=2.25-0.50/2-1.80/2=1.10m,λ=а0/ho=1.10/1.30=0.85
β0=0.84/（λ+0.2）=0.84/（0.85+0.2）=0.80
um=4×（1.80+1.30）=12.40m
βhpβ0umftho=0.95×0.80×12.40×1.57×1000×1.30=19234.38kN
承台受冲切承载力=19234.38kN＞Fι=608.85kN,满足要求。
2）角桩向上冲切力承载力计算
N1=Nk，=Fk，/n+Mxyi/Σyi2=608.85/4+2405.46×3.18/（2×3.182）=530.43kN
λ1x=λ1y=а0/ho=1.10/1.30=0.85,c1=c2=0.50+0.25=0.75m
V=2Nk，=2×530.43=1060.86kN
β1x=β1y=0.56/（λ1x+0.2）=0.56/（0.85+0.2）=0.53
[β1x（c2+а1y/2）+β1y（c1+а1x/2）]βhpftho
=0.53×（0.75+1.10/2）×2×0.95×1.57×1000×1.30=2671.87kN
角桩向上冲切承载力=2671.9kN＞V=1060.86kN,满足要求。
3）承台受剪切承载力验算
Nk，=Fk，/n+Mxyi/Σyi2=608.85/4+2405.46×3.18/（2×3.182）=530.43kN
V=2Nk，=2×530.43=1060.86kN
βhs=（800/ho）1/4=（800/1300）0.25=0.89,λ=а0/ho=1.10/1.30=0.85
α=1.75/（λ+1）=1.75/（0.85+1）=0.95,b0=5.50m=5500mm
βhsαftb0ho=0.89×0.95×1.57×1000×5.50×1.30=9491.16kN
承台受剪切承载力=9491.16kN＞V=1060.86kN,满足要求。
（4）承台抗弯验算
1）承台弯矩计算
Ni=Fk，/n+Mxyi/Σyi2=608.85/4+2405.46×3.18/（2×3.182）=530.43kN,Xi=2.25m
M=ΣNiXi=2×530.43×2.25=2386.94kN.m
2）承台配筋计算
承台采用HRB400，fy=360.00N/mm2
As=M/0.9fyho=2386.94×106/（0.9×360×1300）=5667mm2
取2820@194mm（钢筋间距满足要求）,As=28×314=8792mm2
承台配筋面积8792mm2＞7150mm2,满足要求。
8.计算结果
（1）基础桩
4根φ500预应力管桩,桩顶标高-7.50m,桩长7.69m；桩混凝土等级C80,壁厚125mm,桩顶插筋620。
（2）承台
长（a）=5.50m，宽（b）=5.50m，高（h）=1.40m，桩中心与承台中心2.25m，承台面标高-6.20m；混凝土等级C35，承台底钢筋采用双向2820@194mm。
（3）基础大样图
塔吊基础平面图
塔吊基础剖面图
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