桩基塔吊基础专项施工方案.docx
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桩基塔吊基础专项施工方案
目录
一、编制依据1
二、编制原则1
三、工程概况1
四、现场塔吊布置概况2
五、塔吊安装位置及基础型式选择2
六、基础施工3
七、QTZ80（6010）塔吊天然基础的计算书4
7.1计算依据4
7.2参数信息4
7.3基础验算6
7.4基础配筋验算9
8、QTZ63（5010）塔吊十字形基础计算书11
8.1计算依据11
8.2参数信息11
8.3荷载计算11
8.4地基承载力计算12
8.5基础配筋计算14
8.6地基基础承载力验算15
一、编制依据
该施工方案的编制主要依据：
招标文件及图纸；现行规范、规程以及现场实际情况。
主要规范、规程如下：
《建筑地基基础工程质量验收规范》GB50202-2002
《混凝土结构工程质量验收规范》GB50204-2002
《特种设备安全技术规范》TSGQ7016-2008
《塔式起重机》GBT5031-2008
《塔式起重机安全规程》GB5144-2006
《塔式起重机操作使用规程》JB/T100-1999
《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》JGJ196-2010
设备租赁公司提供的塔吊有关技术资料。
二、编制原则
⑴遵循招标文件的原则。
严格按招标文件要求的工期、质量、安全、环水保等目标编制施工组织设计，使建设单位的各项要求均得到有效保证。
⑵遵循设计文件的原则。
认真阅读核对所获得的技术设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制施组，满足设计标准和要求。
⑶遵循坚持“安全第一、预防为主、综合治理”和坚持“管生产必须管安全”的原则。
严格按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施，确保施工安全，服从建设单位指令，服从监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。
⑷遵循“科技是第一生产力”的原则。
学习使用国内外铁路建设的成功经验和新技术，充分应用“四新”成果，配备精干高效的技术骨干力量和专业化的施工作业队伍，重难点工程采用架子队管理模式，充分发挥科技在施工生产中的先导保障作用。
⑸遵循施工生产与环境保护“三同步”的原则。
把全标段建成一流的资源节约型、环境友好型铁路。
⑹遵循标准化管理原则。
制度健全、职责明确、监督到位，做到强化标准化管理，管控有力、确保安全、质量、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。
三、工程概况
凌源南站是新建北京至沈阳铁路客运专线（辽宁段）的中转站，站房中心里程为DK313+460；站台端里程为DK313+235、DK313+685；轨顶高程为420.273m；建筑面积为2997.68m2；最高聚集人数为400人；站房最高高度为12.45m，车站型式为线侧下式；站场布局为二台四线，包括基本站台（450m*8m*1.25m）和第二站台（450m*8m*1.25m），跨线站场设施为8m宽进出站共用地道1座，站房0.00处绝对标高为413.373m。
本站为线侧下式，中间候车厅地上一层，层高12.3m，两侧地上二层，首层层高6.0m，二层层高5.5m，建筑高度12.45m，建筑面积2997.68m2，钻孔灌注桩承台基础，主体为钢筋混凝土框架结构，耐火等级为地上二级，地下一级；地下室及屋面防水等级均为一级；抗震设防烈度为七级；使用年限为50年。
四、现场塔吊布置概况
本工程施工计划设置塔吊2台，塔吊基础4个，站台雨棚设置QTZ80及QTZ63塔吊各1台（臂长为60米和50米），塔吊布设位置见平面布置图。
QTZ80最大起重量为6吨，公称起重力矩为800KN.m；QTZ63最大起重量为4吨，公称起重力矩为630KN.m。
综合本工程地质条件及现场实际情况，本塔吊基础采用天然地基基础和钻孔灌注桩地基基础。
五、塔吊安装位置及基础型式选择
5.1塔吊生产厂家提供的说明书中对塔吊基础的要求
1、地基基础的土质应均匀夯实；QTZ80（60米）基础采用底面为5500×5500的正方形；QTZ63（50米）基础底面采用十字梁基础。
2、基础混凝土强度为C35，在基础内预埋地脚螺栓，分布钢筋和受力钢。
3、基础表面应平整，并校水平。
基础与基础节下面四块连接板连接处应保证水平，其水平度不大于1/1000；
4、基础必须做好接地措施，接地电阻不大于4Ω。
5、基础必须做好排水措施，保证基础面及地脚螺栓不受水浸，同时做好基础保护措施，防止基础受雨水冲洗，淘空基础周边泥土。
6、基础受力要求：
荷载
工况
基础承载
PH
PV
M
MZ
工作状况
24
597
2102
320
非工作状况
80
530
1930
0
PH—基础所受水平力kN
PV—垂直力kN
M—倾覆力矩kN．m
MZ—扭矩kN．m
5.2按塔吊说明书要求，塔吊铺设混凝土基础的地基应能承受0.2MPa的压力，根据本工程地质勘察报告及现场实际情况，塔吊基础在站台下则位于⑧8强风化粉砂岩，该层土质的承载力达300kPa，满足塔吊基础对地基承载力的要求，且该土层也是建筑物基础所在持力层土层，以该土层作塔吊基础的持力层，既能满足塔吊使用要求，也不会有基坑开挖时引起塔吊基础变形的问题。
塔吊基础在站台上则位于回填土层，且该土层也是土质松散，该层土质的承载力为120kPa，作塔吊基础的持力层，不能满足塔吊使用要求，可能会有不均匀沉降引起塔吊基础变形的问题，因此，站台上的地基基础拟选用钻孔灌注桩。
站台上桩基基础拟采用三桩承台，经修正后其承载力为372Kpa>300Kpa。
塔吊基础配筋及预埋件等均按使用说明书。
六、基础施工
基坑在进行开挖时，基底开挖时基础周边各留500mm操作面，根据土质情况土方开挖地按1:
0.5进行放坡。
塔吊基础垫层浇筑100厚C15混凝土。
基础垫层施工完成后即可放线安装基础钢筋，安装钢筋时应严格按照塔吊基础设计图进行施工，安装塔吊的地脚螺栓应在塔吊专业人员配合下进行。
在塔吊基础混凝土浇筑前应会同各方对基础钢筋及预埋地脚螺栓进行隐蔽验收，合格后方可浇筑混凝土。
浇筑混凝土时，应留置两组试块，其中一组7d抗压，另一组为28d试压；当吊塔基础混凝土强度达到90%时方可安装。
七、QTZ80（6010）塔吊天然基础的计算书
7.1计算依据
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
7.2参数信息
7.2.1基本参数
基本参数
塔机型号
QTZ80
塔身桁架结构
方钢管
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
塔身桁架结构宽度B（m）
1.6
荷载确定方式
自定义
承台长l（m）
5.5
承台宽b（m）
5.5
承台高度h（m）
1.35
承台混凝土强度等级
C30
承台混凝土保护层厚度δ（mm）
30
承台混凝土自重γc（kN/m3）
25
承台上部覆土厚度h'（m）
0
承台上部覆土的重度γ'（kN/m3）
19
计算依据
《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
地基参数
修正后的地基承载力特征值fak（kPa）
300
7.2.2承台参数：
承台底部长向配筋直径d1
20
承台底部长向配筋间距a1
160
承台底部长向配筋等级
HRB400
承台底部短向配筋直径d2
20
承台底部短向配筋间距a2
160
承台底部短向配筋等级
HRB400
承台顶部长向配筋直径d3
20
承台顶部长向配筋间距b1
170
承台顶部长向配筋等级
HRB400
承台顶部短向配筋直径d4
20
承台顶部短向配筋间距b2
160
承台顶部短向配筋等级
HRB400
（图1）塔吊荷载示意图
（图2）塔吊基础布置图
（图3）塔吊基础配筋图
7.3基础验算
7.3.1荷载计算
基础及其上土的自重荷载标准值：
Gk=blhγc=5.5×5.5×1.35×25=1020.938kN
基础及其上土的自重荷载设计值：
G=1.35Gk=1.35×1020.938=1378.266kN
荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：
Mk''=1193.9kN·m
Fvk''=Fvk'/1.2=56.8/1.2=47.333kN
荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：
M''=1.35×1193.9=1611.765kN·m
Fv''=Fv'/1.2=76.68/1.2=63.9kN
基础长宽比：
l/b=5.5/5.5=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5.5×5.52/6=27.729m3
Wy=bl2/6=5.52×5.5/6=27.729m3
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=1026.9×5.5/（5.52+5.52）0.5=726.128kN·m
Mky=Mkl/（b2+l2）0.5=1026.9×5.5/（5.52+5.52）0.5=726.128kN·m
7.3.2偏心距验算
1、偏心位置
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=（322+36.2+1020.938）/（5.5×5.5）-726.128/27.729-726.128/27.729=-6.782<0
偏心荷载合力作用点在核心区外。
2、偏心距验算
偏心距：
e=（Mk+FVkh）/（Fk1+Gk）=（1026.9+14.1×1.35）/（322+36.2+1020.938）=0.758m
合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离：
a=（b2+l2）0.5/2-e=（5.52+5.52）0.5/2-0.758=3.131m
偏心距在x方向投影长度：
eb=eb/（b2+l2）0.5=0.758×5.5/（5.52+5.52）0.5=0.536m
偏心距在y方向投影长度：
el=el/（b2+l2）0.5=0.758×5.5/（5.52+5.52）0.5=0.536m
偏心荷载合力作用点至eb一侧x方向基础边缘的距离：
b'=b/2-eb=5.5/2-0.536=2.214m
偏心荷载合力作用点至el一侧y方向基础边缘的距离：
l'=l/2-el=5.5/2-0.536=2.214m
b'l'=2.214×2.214=4.901m2≥0.125bl=0.125×5.5×5.5=3.781m2
满足要求
7.3.3基础底面压力计算
荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力值
Pkmax=（Fk+Gk）/3b'l'=（322+36.2+1020.938）/（3×2.214×2.214）=93.807kPa
7.3.4基础轴心荷载作用应力
Pk=（Fk+Gk）/（lb）=（322+36.2+1020.938）/（5.5×5.5）=45.591kN/m2
7.3.5基础底面压力验算
1、修正后地基承载力特征值
fa=fak=120kPa
2、轴心作用时地基承载力验算
Pk=45.591kPa≤fa=300kPa
满足要求
3、偏心作用时地基承载力验算
Pkmax=93.807kPa≤1.2fa=1.2×300=360kPa
满足要求
7.3.6基础抗剪验算
基础有效高度：
h0=h-δ=1.35-30/1000=1.32m
X轴方向净反力：
Pxmin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（（322+36.2）/（5.5×5.5）-（1193.9+47.333×1.35）/27.729）=-45.25kN/m2
Pxmax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wx）=1.35×（（322+36.2）/（5.5×5.5）+（1193.9+47.333×1.35）/27.729）=77.222kN/m2
假设Pxmin=0,偏心安全，得
P1x=Pxmax-（（b-B）/2）（Pxmax-Pxmin）/b=77.222-（5.5-1.6）/2×（77.222+45.25）/5.5=33.8kN/m2
Y轴方向净反力：
Pymin=γ（Fk/A-（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（（322+36.2）/（5.5×5.5）-（1193.9+47.333×1.35）/27.729）=-45.25kN/m2
Pymax=γ（Fk/A+（Mk''+Fvk''h）/Wy）=1.35×（（322+36.2）/（5.5×5.5）+（1193.9+47.333×1.35）/27.729）=77.222kN/m2
假设Pymin=0,偏心安全，得
P1y=Pymax-（（L-B）/2）（Pymax-Pymin）/l=77.222-（5.5-1.6）/2×（77.222+45.25）/5.5=33.8kN/m2
基底平均压力设计值：
Px=（Pxmax+P1x）/2=（77.222+33.8）/2=55.511kN/m2
基底平均压力设计值：
Py=（Pymax+P1y）/2=（77.222+33.8）/2=55.511kN/m2
基础所受剪力：
Vx=Px（b-B）l/2=55.511×（5.5-1.6）×5.5/2=595.355kN
基础所受剪力：
Vy=Py（l-B）b/2=55.511×（5.5-1.6）×5.5/2=595.355kN
X轴方向抗剪：
h0/l=1.32/5.5=0.24≤4
0.25βcfclh0=0.25×1×14.3×5.5×1000×1.32×1000/1000=25954.5kN≥Vx=595.355Kn
满足要求
Y轴方向抗剪：
h0/b=1.32/5.5=0.24≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×14.3×5.5×1000×1.32×1000/1000=25954.5kN≥Vy=595.355kN
满足要求
7.4基础配筋验算
7.4.1基础弯距计算
基础X向弯矩：
MⅠ=（b-B）2pxl/8=（5.5-1.6）2×55.511×5.5/8=580.472kN·m
基础Y向弯矩：
MⅡ=（l-B）2pyb/8=（5.5-1.6）2×55.511×5.5/8=580.472kN·m
7.4.2基础配筋计算
1、底面长向配筋面积
αS1=|MⅡ|/（α1fcbh02）=580.472×106/（1×14.3×5.5×1000×（1.32×1000）2）=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）=580.472×106/（0.998×1.32×1000×360）=1224.129mm2
基础底需要配筋：
A1=max（AS1，ρbh0）=max（1224.129，0.0015×5.5×1000×1.32×1000=10890）=max（1224.129,10890）=10890mm2
a1为钢筋间距
As1'=（πd12/4）（b/a1+1）=3.1415×202/4×（5.5×1000/160+1）=11113.056
基础底长向实际配筋：
As1'=11113.056mm2≥A1=10890mm2
满足要求
2、底面短向配筋面积
αS2=|MⅠ|/（α1fclh02）=580.472×106/（1×14.3×5.5×1000×（1.32×1000）2）=0.004
ζ2=1-（1-2αS2）0.5=1-（1-2×0.004）0.5=0.004
γS2=1-ζ2/2=1-0.004/2=0.998
AS2=|MⅠ|/（γS2h0fy2）=580.472×106/（0.998×1.32×1000×360）=1224.129mm2
基础底需要配筋：
A2=max（AS2，ρlh0）=max（1224.129，0.0015×5.5×1000×1.32×1000=10890）=max（1224.129,10890）=10890mm2
a2为钢筋间距
As2'=（πd22/4）（l/a2+1）=3.1415×202/4×（5.5×1000/160+1）=11113.056
基础底短向实际配筋：
AS2'=11113.056mm2≥A2=10890mm2
满足要求
3、顶面长向配筋面积
基础顶长向实际配筋：
AS3'=3.1415×202/4×（5.5×1000/170+1）=10477.826mm2≥0.5AS1'=11113.056×0.5=5556.528mm2
满足要求
4、顶面短向配筋面积
基础顶短向实际配筋：
AS4'=3.1415×202/4×（5.5×1000/170+1）=10477.826mm2≥0.5AS2'=11113.056×0.5=5556.528mm2
满足要求
8、QTZ63（5010）塔吊十字形基础计算书
8.1计算依据
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）。
8.2参数信息
塔吊型号:
QTZ63
塔机自重标准值:
Fk1=450.80kN
起重荷载标准值:
Fqk=63.00kN
塔吊最大起重力矩:
M=630.00kN.m
塔吊计算高度:
H=30.00m
塔身宽度:
B=3.50m
非工作状态下塔身弯矩:
M=-200.0kN.m
梁混凝土等级:
C30
钢筋级别:
HPB235
地基承载力特征值:
300kPa
十字梁长度:
L=7.00m
承台厚度:
h=1.35m
计算简图:
8.3荷载计算
1、自重荷载及起重荷载
1）塔机自重标准值
Fk1=450.8kN
2）基础以及覆土自重标准值
Gk=（2×7×1.1-1.1×1.1-4×0.5×1×1）×2×25+5×17）=2482.65kN
承台受浮力：
Flk=（7×7-4×3.45×3.45）×1.50×10=245.85kN
3）起重荷载标准值
Fqk=60kN
2、风荷载计算
1）工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（Wo=0.2kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.2=0.34kN/m2
=1.2×0.34×0.35×2.5=0.35kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.35×101.00=35.67kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×35.67×101.00=1801.26kN.m
2）非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a.塔机所受风均布线荷载标准值（本地区Wo=0.30kN/m2）
=0.8×0.7×1.95×1.54×0.30=0.50kN/m2
=1.2×0.50×0.35×2.5=0.53kN/m
b.塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=0.53×101.00=53.50kN
c.基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=0.5Fvk×H=0.5×53.50×101.00=2701.88kN.m
3、塔机的倾覆力矩
工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+0.9×（630+1801.26）=1988.13kN.m
非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-200+2701.88=2501.88kN.m
8.4地基承载力计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）第4.1.3条承载力计算
1、荷载计算
梁的计算简图如下：
（图中B=7000mm，L1=5860mm,L2=2650mm）
交叉梁基础底面积：
A=2×7×1.1-1.1×1.1-4×0.5×1×1=12.19m2
条基加腋基础底面积：
A0=7×1.1+（1.1+1.1+1×2）×1×2=16.1m2
塔机工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（450.8+60+2236.80）/12.19=225.40kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（450.80+60.00+2236.80）×13/12.19=2930.17kN
=（1988.13+35.67×2）/2930.17=0.703m≤b/4=1.75m满足要求!
由于偏心距e≤b/6=1.33m，所以按小偏心计算：
=2930.17/（8×1.1）+（1988.13+35.67×2）/11.73=508.55kN/m2
=2930.17/（8×1.1）-（1988.13+35.67×2）/11.73=157.40kN/m2
由于梁底荷载为梯形荷载，所以按下式计算P1：
=157.40+（7-2.2325）×（508.55-157.40）/7=396.56kN/m2
塔机非工作状态下：
当轴心荷载作用时：
=（450.8+2236.80）/12.19=220.48kN/m2
当偏心荷载作用时：
=（450.80+2236.80）×16.1/12.19=3549.66kN
=（2501.88+53.50×2）/3549.66=0.74m≤b/4=1.75m满足要求!
由于偏心距e>b/6=1.33m，所以按大偏心计算：
=2×3549.66/（3×1.1×2.63）=817.99kN/m2
由于梁底荷载为三角形荷载，所以按下式计算P1：
=817.99×[3×（3.5-1.37）-2.23]/[3×（3.5-1.37）]=532.53kN/m2
8.5基础配筋计算
比较上述两种工况的计算，可知本案塔机在非工作状态时，基础截面弯矩最大，故应按非工作状态的荷载组合进行基础设计
1、基础弯矩计算:
基础自重在基础底面产生的压力标准值
PkG=Gk/A=2482.65/12.19=203.66kN/m2
基底均布荷载设计值
=1.35×[（438.34+314.16）/2-203.66]×1.1=256.3kN/m
1-1截面弯矩设计值
M1=q1×L22/2=256.3×2.232/2=637.28kN.m
2、纵向钢筋面积计算
依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
式中α1──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,期间按线性内插法确定
fc──混凝土抗压强度设计值
h0──承台的计算高度
经过计算得αs=637.28×106/（1.00×16.70×1.10×103×19502）=0.009
=1-（1-2×0.009）0.5=0.01
γs=1-0.01/2=0.95
As=637.28×106/（0.95×1950×210.00）=1638.15mm2
3、基础箍筋面积计算
最大剪力设计值：
Vmax=q1×L2=256.3×2.
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