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塔吊

高层建筑专项施工方案

塔吊基础专项施工方案

二○一五年十一月

《高层建筑专项施工方案》综合实训成绩评定表

考核项目

主要考核内容

最高评分

得分

合计

权重

总分

项目1

上机考核

单选、多选习题库

100

0.3

项目2

平时表现

到课率

0.7

平时课堂提问的答题质量；平时笔记内容齐全、计算书完整；无抄袭痕迹

项目4

塔吊基础专项施工方案成果

编制内容完整

计算书正确

文字表述正确、字数达标

排版装订

指导教师签名：

批改日期：

年月日

一、编制依据1

二、工程概况2

三、塔吊基本参数选用6

（一）QTZ63塔吊基本参数.6

（二）QTZ63塔吊技术性能表6

（三）QTZ63塔吊起重性能表8

（四）四桩基础基本参数8

四、塔吊基础设计计算书9

（一）塔吊基础定位图9

（二）塔吊基础承台顶面的各向荷载9

（三）矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算11

1桩顶竖向力的计算11

2矩形承台弯矩的计算12

（四）承台截面配筋的计算12

（六）矩形承台斜截面抗剪切计算13

（七）矩形承台斜截面抗冲切计算14

（八）桩身承载力验算14

（九）单桩竖向承载力验算14

五、QTZ63Z自升塔式起重机的安装于拆卸16

（一）塔式起重机安装程序及要求16

（二）塔式起重机的运输17

（三）基础17

（四）塔式起重机的安装方法顺序18

（五）塔机的使用21

（六）锚固装置的安装与拆卸21

（七）塔机的拆卸21

（八）其他安全注意事项21

六、塔吊基础施工图23

正天办公大楼塔吊基础专项施工方案

一、编制依据

本方案主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:

（1）《塔式起重机使用说明书》

（2）正天办公大楼《岩土工程勘察报告》

（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

（4）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

（5）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

（7）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

（8）《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）

（9）《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）

（10）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

二、工程概况

（一）建筑概况

1.工程名称：

正天办公大楼

2.建设单位：

浙江正与有限公司

设计单位：

浙江双线建筑设计院

勘察单位：

浙江省华夏工程勘察院

监理单位:

浙江工程建设监理公司

总承包单位:

浙江大地建设有限公司

安全监督单位：

浙江杭州建筑安全监督站

质量监督单位：

浙江建筑工程质量监督站

3.建设地点：

浙江杭州江干区城中街道

本工程总建筑面积为13946.6㎡，其中地上建筑面积为12285.0㎡，地下室为1661.6㎡。

使用年限为50年。

本工程抗震等级为三级，抗震设防烈度为七度；屋面防水等级为二级，使用年限十五年。

本工程各单位耐火等级为二级。

本工程建筑室内标高正负0.000相当于黄海高程5.30m。

本工程墙体类型：

1、钢筋混凝土剪力墙、柱位置及尺寸详见结施。

2、±0.000以下的填充墙均为M10级水泥砂浆、MU10混凝土砖砌筑。

墙厚除注明外均为120mm或240mm。

3、±0.000以上的填充墙：

外墙采用加气混凝土砌块、M5混合砂浆砌筑，内墙为轻质墙体由建设单位定。

门窗：

1、外窗为断热铝合金中空玻璃窗，2、户门为节能外门，其他内门为胶合板门或木防火门。

内粉刷：

1、凡墙体阳角均做隐护墙角。

（15mm厚1:

2.5水泥砂浆50mm宽，2100mm高。

）2、卫生间邻房间面粉防水砂浆。

（1:

3水泥砂浆掺5%的防水剂。

）3、凡公共走廊、门厅、局部穿越电缆桥架的底层商铺均做铝合金T形龙骨，吊顶板材。

吊顶见建筑材料说明，吊顶范围可不作平顶涂料。

外装修：

外墙以涂料为主，另有不锈钢管，铝合金装饰件详见立面图说明。

内装修：

所有二次装修内容（吊顶、装饰门、轻质墙、卫生间内配置等）均另出图，由土建单位与建设单位明确施工内容。

（二）结构概况

1、建筑结构的安全等级及设计使用年限

本工程地上15层，地下1层。

建筑物高度：

49.20m

结构形式：

框架剪力墙。

基础类型：

桩基础。

人防等级：

核六级。

建筑结构的安全等级：

二级。

建筑抗震设防类型：

丙类。

地基基础设计等级：

丙类。

地下室防水等级：

二级

设计耐火等级：

二级

2、自然条件

基本风压：

0.85KN/㎡

地面粗糙度：

A类

基本雪压：

0.50KN/㎡

场地地震基本烈度：

7度

抗震设防烈度：

7度

设计基本地震加速度：

0.10g

设计地震分组：

第一组建筑物场地土类别：

二类

框架抗震等级：

三级剪力墙抗震等级：

二级

（三）工程地质条件

1、场地地形地貌

场地位于浙江杭州江干区城中街道，在地貌上场地属于XX冲湖积平原，地势较平坦。

勘探孔高程为4.60～4.77m，由拟建场地北面三八线上一点H=4.76m引测，属黄海高程系统，位置见勘探点平面位置图；以甲方给定的边桩放样，采用假定坐标系统（Z4孔X=0，Y=O），位置见勘探点平面位置图。

2、岩土工程特征

根据本次勘察揭示的地层，考虑岩土层的岩性、结构构造、埋藏深度、厚度及分布特征，将场地内岩土划分为5个岩土工程大层、8个岩土工程亚层。

现自上而下分述如下：

第

（1）层：

耕土，灰褐色，松散，湿。

含较多植物根茎及少量树根、贝壳。

层厚0.20～0.40m。

第

（2）-1层：

粉质黏土，灰黄色，软可塑，饱和。

含氧化铁质斑点，局部夹粉土薄层。

无摇振反应，稍有光泽，干强度、韧性中等。

层厚1.60～2.60m，层顶埋深0.20～0.40m。

第

（2）-2层：

黏质粉土，灰色，稍密，很湿。

含云母屑，局部夹少量黏性土薄层。

摇振反应迅速，无光泽，干强度、韧性低。

层厚0.70～1.80m，层顶埋深1.80～2.90m。

第（3）-1层：

淤泥质黏土，灰色，流塑，饱和。

局部问哦淤泥质粉质黏土。

层顶夹10～40cm的泥碳质土。

含植物残体及腐殖质，层底局部夹粉砂薄层。

切面光滑，干强度、韧性高，稍有臭味。

层厚21.40～22.20m，层顶埋深3.20～3.90m。

第（3）-2层：

粉质黏土，灰褐色，软塑，饱和。

含植物残体及腐殖质，含少量贝壳，夹粉砂薄层。

无摇振反应，切面光滑，干强度、韧性高。

层厚12.30～13.70m，层顶埋深25.10～25.80m。

第（4）-1层：

粉质黏土，灰黄色，软可塑，饱和。

含氧化铁质斑点，夹粉砂薄层。

无摇振反应，稍有光泽，干强度、韧性中等。

层厚0.70～2.20m，层顶埋深37.60～38.80m。

第（4）-2层：

粉砂，灰黄色，稍密～中密，饱和。

含云母屑，夹黏性土薄层。

层厚1.20～4.30m，层顶埋深37.90～41.00m。

第（5）层：

圆砾，灰黄色，中密，饱和。

含30%～40%左右的砾石，直径0.2～2cm，含3～6cm的卵石20%～30%左右，颗粒磨圆度较好，多呈磨圆状、半圆状；成分以石英岩、燧石、凝灰岩为主，含15%～20%的中砂，其余为粘土混细砂填充。

最大揭露层厚为10.30m，层顶埋深41.60～42.90m。

场地各层土分布规律详见工程地质剖面图。

地基土物理力学指标设计参数表

工程编号：

2007K45工程名称：

浙江XX有限公司

层序

岩土名称

含水量

土的比重

土粒相对密度

液限

塑限

压缩系数

建议值

地基承载力特征值

预应力管桩

钻孔灌注桩

特征值

桩周土摩擦力

桩端土承载力

桩周土摩擦力

桩端土承载力

α1-2

kPa

耕土

2-1

粉质黏土

32.3

18.23

2.72

36.1

22.7

0.39

105

22.0

20.0

2-2

粘质粉土

32.2

18.41

2.71

36.2

26.4

0.15

16.0

14.0

3-1

淤泥质黏土

43.4

17.40

2.74

41.1

23.2

0.89

9.0

8.0

3-2

粉质黏土

33.7

17.88

2.72

35.3

21.7

0.46

110

20.0

17.0

4-1

粉质黏土

30.2

18.53

2.72

35.6

22.1

0.32

180

26.0

24.0

4-2

粉砾

24.9

19.13

2.68

0.13

160

22.0

18.0

圆砾

400

55.0

3500

50.0

1400

3、结论与建议

（一）

1.场地浅部以黏性土、粉性土为主，本次勘察未发现其他有暗塘、暗浜等不良地质作用。

场地区域构造隶属华东平原沉积区中的长江三角洲徐缓沉降区，新构造运动不明显，地震活动微弱，无活动断裂穿越，抗震设防烈度为VII度，区域稳定性较好。

场地地貌冲积平原区，地势平坦、开阔，南侧山体分布较远，不存在滑坡、泥石流等地质灾害的影响。

故本场地稳定性较好，适宜进行本工程的建设。

2.场地地下水上部为孔隙潜水，主要赋存于

（1）耕土、

（2）-2黏质粉土垂直渗透系数K

=4.80

—8.62

，属弱透水性。

主要接受大气降水及河水经流补给，水位变化受气候、季节变化影响较大，拟建场地附近无污染源存在。

勘察期间测得地下水位埋深为0.30～0.40m，地下水年变化幅在1.00～1.50m左右。

深部圆砾层相对赋水性较好，为承压水，承压水头在距地表下9m左右；水质类型为HCO

，pH值=6.80～6.90，环境水对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

3.在勘察深度范围内未发现场地有墓穴、地下管线、孤石等对工程有影响的埋藏物。

4.在场地属于软弱土，场地类别为III类，特征周期值为0.45s，设计地震基本加速度值0.10g，属抗震不利地段。

（二）建议

1.根据拟建建筑的结构特征及荷载情况，结合场地的岩土工程地质条件，本工程基础建议采用桩基础；采用预应力管桩，以（5）圆砾为桩基持力层，桩径550mm，桩长37.20～38.40m（标高0.00起算），桩端进入持力层不小于0.50m。

2.采用桩基方案设计时，应注意下列问题：

（1）本报告建议的单桩承载力特征值湿初步估计的数值，施工前应在现场进行压桩试验验证，核实穿透硬夹层的可能性，必要时根据试验结果作适当调整。

（2）桩基施工应严格按有关规范操作，并加强现场监督工作。

（3）本工程采用的是挤土桩，故施工时采用合理的施工顺序、开挖防挤沟等有效措施减小挤土效应对原有工程桩与相邻已建工程的影响。

（4）应规范进行静荷载试验，以准确确定单桩承载力。

3.基坑开挖时应注意：

（1）由于地下水位较高，加之需开挖土层因侧向压力释放易滑移，场地不具备放坡开挖条件。

基坑开挖需进行基坑围护，并采取必要的抗浮措施。

支护方案可从土钉墙支护、钻孔灌注桩支护、水泥搅拌桩支护方案中根据场地施工条件选择一种支护方法。

（2）基坑开挖宜加强地质验槽。

（3）严禁在基坑边堆放废土和行走重型施工机械。

（4）基坑开挖如采用大型机械挖土时，应先挖至设计基底标高以上30～50cm，然后用人工挖掘到设计标高，以防地基土槽遭到破坏。

（5）基坑开挖至基础设计高程后应及时回填。

（6）基坑开挖宜采用集水井明沟降排水，必要时可采用轻型井点降排水，并加强基坑的变形观察。

（7）设置沉降位移观测点，开展正常的沉降位移观测工作。

三、塔吊基本参数选用

该工程选用型号为QTZ63（ZJ5311）的塔吊。

如图:

（一）QTZ63塔吊基本参数

塔吊型号为：

QTZ63（浙江建机产）塔吊额定起重力矩为：

630kN·m

塔吊起升高度为：

70m回转半径：

53m

最大起重荷载为：

60kN附墙道数：

2道

标准节宽度为：

1.7m

（二）QTZ63塔吊技术性能表

QTZ63塔吊技术性能表

额定起重力矩tm

起升高度m

倍率

独立式

附着式

40.5

121.5（140）

40.5

最大起重量t

工作幅度m

最小幅度

2.5

最大幅度

53/50/54

起升机构

倍率

起重量t

1.5

速度m/min

8.5

4.3

电机功率kW

24/24/5.4

回转机构

回转速度r/min

ZJ5311S

双回转机构

0.6

ZJ5311

变频双回转机构

0~0.6

电机功率kW

2×2.2

3.7

牵引机构

牵引速度m/min

40/20

电机功率kW

3.3/2.2

顶升机构

顶升速度m/min

0.5

电机功率kW

5.5

工作压力MPa

不含顶升机构电机总功率kW

31.7（ZJ5311S）/31（ZJ5311）

工作温度℃

-20~40℃

工作风速m/s

顶升工况

工作工况

非工作工况

最高处8

最高处20

0~20米36/20~100米42/＞100米46

（三）QTZ63塔吊起重性能表

QTZ63塔吊起重性能表

幅度R（米）

倍率

Qmax（吨）

Rqmax（米）

Ⅱ

24.5

2.93

2.36

1.95

1.65

1.41

1.22

1.13

Ⅳ

13.35

3.77

2.9

2.33

1.92

1.62

1.38

1.19

1.1

Ⅱ

2.53

2.1

1.78

1.53

1.33

Ⅳ

14.157

4.04

3.11

2.5

2.07

1.75

1.5

1.3

Ⅱ

26.28

2.56

2.13

1.8

1.55

Ⅳ

14.3

4.09

3.15

2.53

2.1

1.77

1.52

（四）四桩基础基本参数

根据本工程地质条件及主体工程基础，塔基选用四桩基础，四桩基础基本参数：

桩直径：

0.600m有效桩长：

35m

桩身混凝土强度等级：

C35桩配筋：

HRB33510Φ22

桩间距a：

3.8m承台混凝土强度等级：

C35

基础承台尺寸：

5.1m×5.1m×1.5m承台混凝土的保护层厚度：

50mm

四、塔吊基础设计计算书

（一）塔吊基础定位图

（二）塔吊基础承台顶面的各向荷载

作用于塔机顶面荷载表：

荷载工况

竖向荷载（kN）

水平荷载（kN）

倾覆力矩（KN·m）

工作状态

535

26.5

1345

非工作状态

485

77.5

1796

因塔吊在非工作状况时为最不利情况，故只需计算塔吊非工作状态受力，在进行荷载分析时，弯矩和剪力取塔吊非工作状态数值。

故取：

竖向荷载标准值Fk=485kN；

水平荷载标准值Fvk=77.5kN；

倾覆力矩标准值Mk=1796KN·m。

与其对应设计值分别取：

竖向荷载设计值F=1.2Fk=582kN；

水平荷载设计值Fv=1.4Fvk=108.5kN；

倾覆力矩设计值M=1.4Mk=2514.4KN·m。

（三）矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

1桩顶竖向力的计算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）

轴心竖向力作用下：

Qk=（Fk+GK）/n（6.3.2-1）

偏心竖向力作用下：

Qkmax=（Fk+GK）/n+（Mk+Fvkh）/L（6.3.2-2）

Qkmin=（Fk+GK）/n-（Mk+Fvkh）/L（6.3.2-3）

式中：

Qk—荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力；

Qkmax—荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，角桩的最大竖向力；

Qkmin—荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，角桩的最小竖向力；

Fk—荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；

GK—桩基承台及其上土的自重标准值；

n—桩基中的桩数（本工程为四桩）；

Mk—荷载效应标准组合时，沿矩形或方形承台的对角线方向，或沿十字形承台中任一条形承台纵向作用于承台顶面的力矩；

Fvk—荷载效应标准组合时，塔机作用于承台顶面的水平力；

h—承台的高度；

L—矩形承台对角线或十字形承台中任一条形承台两端桩基的轴线距离。

GK=25×5.1×5.1×1.5=975.375kN

Qk=（485+975.375）/4=365.09375kN

Qkmax=（485+975.375）/4+（1796+77.5×1.5）/5.515=711.83kN

Qkmin=（485+975.375）/4-（1796+77.5×1.5）/5.515=18.36kN

2矩形承台弯矩的计算

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.2条

Nij=F/n+（M+Fvh）/L

Mij=2（Nij×力臂）

式中：

Nij—扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值；

Mij—矩形承台弯矩设计值

Nij=582/4+（2514.4+108.5×1.5）/5.515=630.9kN

Mij=2（630.9×1.1）=1387.98KN·m

（四）承台截面配筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2条受弯构件承载力计算。

αs=M/αifcbh02

ξ=1-（1-2αs）½

rs=1-ξ/2

As=M/rsh0fy

式中：

αi—系数，当混凝土强度不超过C50时，αi取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，αi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16.70N/mm²

h0—承台的计算高度Hc-100=1400mm

fy—钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm²

经过计算得：

αs=1346.7×106/1.0×16.70×5100×14002=0.0081

ξ=1-（1-2×0.0081）0.5=0.0081

rs=1-0.0081/2=0.9959

As=1346.7×106/0.9959×1400×360=2683mm²

2683mm²/5.0m=536.6mm²/m

根据桩基础的最小配筋要求是Φ12@200/m（As=565mm/m）

选配HRB400钢筋，Φ12@200

1000/200×113.1=565mm²/m>536.3mm²/m,所以符合要求。

（五）矩形承台斜截面抗剪切计算

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.10条。

根据第二步的计算结果可以得到桩对矩形承台的最大剪切力，考虑其对称性，记为V=2Ni1=1282.6kN，斜截面受剪承载力满足下面公式：

V≤βhsaftb0h0（5.9.10-1）

a=1.75/（1+λ）（5.9.10-2）

其中，βhs──受剪切的承载力截面高度影响系数，βhs=（800/h0）1/4；当h0﹤800时，h0=800，当h0﹥2000时，h0=2000；

a──承台剪切系数，a=0.978

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.57N/mm2；

b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5100mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1400mm；

λ──计算截面的剪跨比，λ=a’/h0；此处，a’=（3900.00-1700.00）/2=1100.00mm；当λ<0.25时，取λ=0.25；当λ>3时,取λ=3，得λ=0.79；

经计算得：

V=2Ni1=1261.8kN

βhsaftb0h0=（800/1400）1/4×0.978×1.57×5100×1400=9532kN

V=1261.8kN≤9532kN

经过计算承台已满足抗剪切要求。

（六）矩形承台斜截面抗冲切计算

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.7条可知：

角桩轴线位于塔机塔身桩冲切破坏体内，故可不进行冲切验算。

（七）桩身承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.6条，

轴心受压桩桩身承载力应符合下式规定：

Q≤ψcfcAps+0.9f´yA´s

式中：

Q—荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值；

ψc—桩基成桩工艺系数，混凝土预制桩和预应力混凝土空心桩取0.85；干作业非挤土灌注桩取0.90；泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩和挤土灌注桩取0.70～0.80；软土地区挤土灌注桩取0.60；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值；

Aps—桩身截面面积

f´y—纵向主筋抗压强度设计值

A´s—纵向主筋截面面积。

Q=（582+975.375×1.2）/4=438.11KN

ψcfcAps+0.9f´yA´s=0.7×16.7×3.14×600²/4+0.9×360×8×3.14×16²/4=3824KN>438.11KN

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求。

（八）单桩竖向承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.4条；根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力标准值，取其中最大值Qkmax=711.83kN

单桩竖向承载力特征值按下面公式计算：

Ra=u∑qsia·li+qpa·Ap

式中：

U—桩身周长；

qpa—第i层岩土的桩侧阻力特征值；

li—第i层岩土的厚度；

qpa—桩端端阻力特征值；

Ap—桩底端横截面面积。

各土层厚度及阻力特征值如下表：

序号

土厚度（m）

土侧阻力特征值（kpa）

土端阻力特征值（kpa）

土名称

3-1

20.45

8.0

淤泥质粘土

3-2

13.1

粉质粘土

4-1

0.9

粉质粘土

4-2

0.5

粉砂

由于桩的入土深度为35m，所以桩端是在4-2层。

单桩竖向承载力特征值验算：

Ra=0.3×0.3×3.14×1400+0.6×3.14×（19.8×8+12.90×17+1.1×24+2.2×18）=1231.6KN>Qkmax=711.83KN依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）的第6.3.3条，满足要求。

五、塔机基础与施工验收

QTZ6

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