TC5610塔吊基础设计施工方案.docx
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TC5610塔吊基础设计施工方案
TC5610型塔吊基础设计方案
第一节工程概况
一、基本概况
工程名称：
江安县江安镇南屏西区城中村改造工程
工程地点：
宜宾市江安县南屏片区华夏路东侧
建设单位：
江安县财信建设有限公司
设计单位：
四川省建筑科学研究院
监理单位：
总包单位：
重庆黄金建设（集团）有限公司
本工程总建筑面积：
95809.96m2，容积率2.94。
其中地上79563.27m2，地下16249.69m2。
由5栋高层住宅（3栋18层，2栋25层）、临街2层商业用房和附属一层地下室组成。
建筑层数分别为：
序号
楼号
地下/地上层数
建筑面积（m2）
总高度（m）
±0.000
1
1#楼
1/25层
16085.15
80.30
277.8
2
2#楼
1/25层
16120.68
80.30
280.3
3
3#楼
1/18层
13070.15
59.30
280.3
4
4#楼
1/18层
12039.33
59.30
277.8
5
5#楼
1/18层
13070.15
59.30
277.8
6
1#商铺
地上2层
1415.2
7.45
276.4
7
2#商铺
地上2层
1832.62
7.45
275.5
8
3#商铺
地上2层
1063.84
7.45
276.7
9
4#商铺
地上2层
788.12
7.45
279.0
10
5#商铺
地上2层
834.03
7.45
280.5
11
6#商铺
地上2层
893.04
7.45
282.6
12
7#商铺
地上2层
1415.22
7.45
284.6
13
地下车库
地下1层
16249.69
5.4
280.3
主楼建筑层高均为3米，建筑结构为框剪结构，计划开工日期2016年8月10日，计划竣工日期2018年8月9日，总工期730天。
其中5栋高层住宅各设置一台塔吊，1#、2#、3#、5#楼塔吊为TC5610，4#楼设置一台TC5010塔吊。
1#、4#、5#楼为天然地基承台塔吊基础，2#、3#楼为桩基础承台塔吊基础。
二、塔吊技术指标
本案塔吊主要为中联重工科技发展股份有限公司生产QTZ80（TC5610-6）和QTZ63（TC5010-4）塔吊。
主要技术指标如下：
序号
技术指标
技术数据（QTZ80）
技术数据（QTZ63）
1
总功率
32.8KW
21.1KW
2
工作幅度
56m
50m
3
起升速度
80m/min
65m/min
4
塔吊最大起重量
6t
4t
5
最大幅度起重量
1.0t
1.0t
6
起重力矩
80KN/m
63KN/m
7
回转速度
0.65转
0.6转
8
塔吊最大独立高度
40.5m
29.3m
9
塔吊附着高度
220m
138.5m
10
标准节宽度
1.60m
1.30m
11
变幅速度
25-50m/min
20-40m/min
12
倾覆力矩
1552KN/m
KN/m
其他技术参数祥见塔吊使用说明书。
三、塔吊基础基本情况
1#楼塔吊为QTZ80（5610），其基础尺寸为5000×5000×1000，4、5#楼为QTZ63（5010）塔吊，基础尺寸为4400×4300×1000，基础混凝土等级为C35。
采用承台基础的形式作为塔吊的承重构件，地基为天然地基地基持力层为中风化泥岩，其承载力特征值fak为700kPa，满足起重机基础承载力要求。
该塔吊基础按塔式起重机使用说明书施工。
2、3#塔吊为QTZ80（5610），其基础尺寸为5000×5000×1000，该部位基础标高土质较差，不能满足本塔吊基础持力层要求，故采用四桩承台基础的形式作为塔吊的承重构件，基础混凝土等级为C35。
承台基础下浇注100厚C15砼垫层。
根据地基条件，塔吊基础采用四桩承台，桩基采用人工挖孔桩，孔桩形式为A，工程桩桩长8~13m，桩径为800，主筋9Φ14，砼标号为C25，箍筋为φ8@100/200。
四、地质堪探报告
（一）工程地质
本工程根据四川省建筑科学研究院提供的《岩土工程勘察报告》（工程编号：
2013-001）进行施工。
1、场地位置
该建筑场地位于宜宾市江安县，绕城公路北侧，有公路直达场地，交通方便。
2、地形地貌
根据现场踏勘及勘探钻孔现场鉴别，结合区域地质资料，建筑场地属低山丘陵地带。
场地四周地形开阔，原为农用耕地及民房，地面起伏较大。
地面高程（以地勘报告孔口标高为准）275.78~293.78m，高差18.0m。
地表呈南低北高。
根据场地现场踏勘及勘探钻孔揭露，场地内未发现不良地质作用，勘探钻孔中未发现对工程有不利影响的埋藏物。
场地整体稳定。
3、气候
场地所处宜宾地区属亚热带湿润季风气候，低丘、河谷兼有南亚热带的气候属性。
具气候温和、热量丰足、雨量充沛、光照适宜、无霜期长、冬暖春早、四季分明的特点。
年平均气温18℃左右，年平均降水量1,050-1,618mm，5~10月为雨季，降水量占全年的81.7%，主汛期为7~9月，降雨量更集中，占全年总降雨量的51%。
年平均日照数为1000~1130小时，无霜期334~360天。
年平均风速仅为1.23m/s，多为西北风和东北风，静风频率较大，高达34~53%，风速小。
（二）、地层岩性及地质构造
1、地层岩性
勘探点深度范围内地层自上而下依次为：
第四系全新统人工填土Q4ml、第四系坡残积粉质粘土Q4dl+el及三叠系飞仙关组（T1f3）泥岩及粉砂岩。
各地基土的分布情况详见下表。
地层
代号
土名
层厚（m）
分布特征
岩性描述
Q4ml
耕土
0.2~1.2
普遍分布
褐灰色，松散，稍湿，以粘性土为主，含植物根茎及粉砂岩风化碎块。
素填土
1.0~22.3
普遍分布
杂色，松散，稍湿。
以粘性土、粉砂岩碎块为主，其上部含植物根，部分地段为耕土。
根据访问调查，该层回填时间约为1~2年。
回填厚度较大地段主要分布于场地南侧2、3、9、10、11号楼地段。
Q4dl+el
粉质粘土②1
0.5~2.9
较普遍分布
褐灰色，可塑。
含铁锰质结核，光泽反应稍有光滑，无摇振反应。
粉质粘土②2
1.4~7.7
较普遍分布
褐灰色，软塑。
含铁锰质结核，光泽反应稍有光滑，无摇振反应。
T1f3
泥岩
未揭穿
较连续分布
紫红、棕红色，以粘粒颗粒为主，泥质结构。
分为强风化及中风化泥岩。
强风化泥岩结构大部分破坏，矿物色泽明显变化，风化裂隙发育，岩芯呈短柱~碎块状，遇水易于软化，厚度0.5~3.4m，RQD约为30～40%。
中风化泥岩结构部分破坏，矿物色泽有变化，风化裂隙较发育，裂面一般较光滑，岩芯呈短柱~柱状，结构少部分破坏，矿物色泽有一定变化，浸水后较易于软化，RQD约为65～75%，岩体基本质量等级IV类，属软岩。
该层未揭穿。
场地附近测得产状NE77°∠29°。
粉砂岩
未揭穿
局部分布
棕红色，粉砂质结构。
分为强风化及中风化粉砂岩，局部分布。
强风化粉砂岩风化裂隙发育，岩芯破碎，呈短柱~碎块状，厚度0.6~3.5m，RQD约为30~40%。
中风化粉砂岩结构部分破坏，钻进困难，岩芯完整，呈短柱~柱状，RQD约为70~85%，岩体基本质量等级IV类，属较软岩。
。
2、地质构造
查综合水文地质图（宜宾幅，比例尺1：
200000），场地上部为一套第四系坡残积层，下伏三叠系飞仙关组下统（T1f3）泥岩及粉砂岩。
该区地表褶皱平缓，两翼多不对称，地表断裂不发育，除纳溪背斜南翼有一派生纵张断层外，未见断裂踪迹。
区内主要褶皱构造有纳溪背斜、纳溪断层、江安-合江大断裂、宜宾-合江隐伏背斜，简述如下：
纳溪背斜：
位于纳溪县龙车一带，核部由下沙溪庙组构成，两翼不对称，地层为上沙溪庙组，北翼缓，倾角7-15°，南翼陡，倾角10-47°。
纳溪断层：
位于纳溪背斜南翼、为该背斜上的二次纵张构造。
走向近东西，倾向南，倾角52°。
江安-合江大断裂：
西起江安，顺长江河道经泸州，东抵合江，走向近东西，地表无直接露头，为推测隐伏大断裂。
宜宾-合江隐伏背斜：
西起宜宾以西，中经江安、纳溪，东至合江。
以经过这一线的北东向褶皱均增强形成高点，并呈东西向排列为表征。
区内新构造运动较微弱，场地附近测得产状NE77°∠29°，褶皱断裂不发育；地震活动微弱，为构造稳定场地。
（三）、地基土的物理力学性质
1、土工试验
在粉质粘土、泥岩、粉砂岩层中取样做土工试验，试验结果见土工试验报告，根据土工试验报告，粉质粘土压缩系数0.26~0.45，属中压缩性土。
土工试验成果统计表
土
名
指标
统计值
含水量WO（%）
密度
p0（g/cm3）
孔隙比e0
压缩模量
ES（Mpa）
内聚力C（kpa）
内摩擦角ф（0）
粉质粘土②1
频数
7
7
7
7
7
7
最小值
22.6
19.6
0.673
5.5
22.1
14.7
最大值
26.0
19.9
0.749
6.6
38.6
17.1
平均值
24.2
19.8
0.715
6.0
30.1
16
标准差
1.11
0.1
0.03
0.43
5.6
0.89
变异系数
0.046
0.005
0.037
0.072
0186
0.055
标准值
26
15.3
粉质粘土②2
频数
6
6
6
6
6
6
最小值
28.5
19
0.807
4.2
7.4
11.8
最大值
31.9
19.3
0.880
5.3
16.6
14.3
平均值
30.3
19.2
0.853
4.7
13.7
12.9
标准差
1.14
0.1
0.02
0.37
3.42
0.89
变异系数
0.038
0.005
0.029
0.08
0.251
0.069
标准值
4.3
10.8
12.2
岩石试验成果统计表
地基土
名称
项目
频数（个）
范围值
平均值
标准差
变异系数
修正
系数
标准值
强风化
泥岩
天然含水量w0（%）
4
6.23~7.16
6.8
0.4
0.059
天然密度（g/cm3）
4
24.1~24.2
24.2
0.05
0.002
天然抗压强度（MPa）
4
2.4~3.8
3.1
0.6
0.196
0.776
2.4
中风化
泥岩
天然含水量w0（%）
9
2.2~3.81
2.9
0.6
0.208
天然密度（g/cm3）
9
24.6~24.8
24.7
0.09
0.004
天然抗压强度（MPa）
9
7.0~10.8
8.7
1.33
0.153
0.838
7.3
强风化粉砂岩
天然含水量w0（%）
3
4.32~6.06
5.4
0.97
0.178
天然密度（g/cm3）
3
23.6~23.8
23.7
0.12
0.005
天然抗压强度（MPa）
3
3.3~4.0
3.6
0.36
0.1
中风化粉砂岩
天然含水量w0（%）
6
1.06~2.86
1.9
0.76
0.392
天然密度（g/cm3）
6
24.8~25.0
24.9
0.08
0.003
天然抗压强度（MPa）
6
18.6~20.7
19.9
0.91
0.046
0.936
18.6
（四）、场地水文地质条件
1、地下水类型及含水层
场地地下水类型主要为2种：
一是上层滞水，主要埋藏于填土中和粉质粘土裂隙中，其在场地内分布不均，水量一般不大，水位水量主要受大气降水影响。
由大气降水、地表水下渗补给。
另外一种为基岩裂隙水，主要接受大气降水、地表水和远程径流补给，水量主要受裂隙发育程度和裂隙贯通程度影响，水位不稳定，水量一般不大。
粉质粘土层为微透水层，其渗透系数K可按2×10-5cm/s选用。
2、地下水水位
拟建场地勘察期间属丰水期，经现场量测，场地内部分钻孔有上层滞水分布，水位埋深为1.4~7.7m，水位标高随地形而变化。
未测得基岩裂隙水，上层滞水水位受降雨影响显著。
3、地基土及持力层
根据室内土工试验成果，结合现场钻探、原位试验及当地建筑经验，地基土层的埋藏分布特征等情况，综合分析得出场地地基土的主要物理力学性质指标建议值如下表。
地基土的物理力学指标建议值表
岩土
名称
重度
γ（kN/m3）
压缩（变形）模量
Es（E0）（MPa）
粘聚力C
（kPa）
内摩擦角
φ（o）
承载力特征值fak（kPa）
基床反力系数K（Mn/m3）
素填土
19.0
2.0
10
12
80
/
粉质粘土②1
19.8
6.0
30
16
140
18
粉质粘土②2
19.3
4.0
13
12
100
15
强风化泥岩
24.2
15.0
50
15
200
20
中风化泥岩
24.7
150
30
700
40
强风化粉砂岩
23.7
20.0
60
350
25
中风化粉砂岩
24.9
200
800
50
地基土评价如下：
1）耕土、素填土：
结构松散，分布不均，力学强度低，不能作拟建物地基持力层。
2）粉质粘土②1、②2：
力学强度较低，较普遍分布，不宜直接作拟建物地基持力层。
3）泥岩：
分为强风化、中风化泥岩，承载能力较高，分布连续，可作为拟建物地基持力层。
中风化泥岩可作挖孔桩（墩）桩端持力层。
4）粉砂岩：
分为强风化、中风化粉砂岩，承载能力较高，分布连续，但埋深大。
中风化粉砂岩可作挖孔桩（墩）桩端持力层。
（五）、地基基础方案
（1）1、4、5号楼（18、25F，地下车库-1F）：
根据工程地质剖面图，基底标高为272.40m，该高程位置分布中风化泥岩层。
建议清除建基高程以上土层后，以中风化泥岩做地基持力层，采用独立基础或筏板基础。
（2）2、3号楼（18、25F，地下车库-1F）：
设计±0.00=280.30m，车库高度5.4m，基底标高274.90m，该建基高程处分布素填土、粉质粘土、强风化泥岩层，局部为中风化泥岩层，基岩顶板以上土层最大厚度10.10m。
建议开挖至高程后，采用桩基础，桩端持力层为中风化泥岩及中风化粉砂岩。
第二节塔吊基础设计计算书
一、塔吊的计算说明
1、根据本工程的建筑情况，拟搭设QTZ80（5610）塔吊，塔吊安装高度为92m，塔吊最大起重6t，此型号的塔吊自由安装高度达40.5米，所以本工程考虑使用附墙。
2、建筑物的总高度为59.3、80.3米，塔吊基础面标高与地下室底板垫层标高平齐，为-5.75，塔吊安装高度为69、90米。
塔吊平面布置见平面布置图，本次取2#楼塔吊基础90米计算。
3、因本工程的地基条件很差，不考虑承台效应。
4、2#塔吊桩基础承载力计算依据为《江安县南屏片区第一安置点
岩土工程勘察报告》中的11、14、90#勘察点，3#塔吊桩基础承载力计算依据为22、24#勘察点，本方案主要是计算2#塔吊、3#塔吊基础承载力，验算各种技术参数，使之满足工程施工的需要。
5、基础受力要求（独立塔）（设计值）
载荷工况
基础承载
Fh
FV
M
T
工作状况
18.3
511.2
1335
269.3
非工作状况
73.9
464.1
1552
0
Fh——基础所受水平力kN
FV——垂直力kN
M——倾覆力矩kN·m
T——扭矩kN·m
6、塔吊倾覆验算按工作状态和非工作状态验算
二、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
TC5610塔吊起升高度H=90.0m，
塔吊倾覆力矩设计值M=1552kN·m，塔身宽度B=1.60m，基础以上土的厚度D=0m，基础承台宽度Bc=5.00m，
基础承台厚度Hc=1.00m，承台钢筋级别:
HPB335，
承台箍筋间距S=180.000mm，承台砼的保护层厚度=50mm，
基础承台混凝土强度等级：
C35。
桩直径或者方桩边长=800mm
桩间距a=3.0m，塔机自重：
45.6t（配重14.6t）
三、塔吊单桩基础计算书
（一）、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
作用于桩基承台顶面的竖向力F=511.2kN，90米高度时塔吊重量为1050kN。
塔吊的倾覆力矩M=1552N。
（二）、矩形承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。
1.桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.1.1条。
取最不利情况计算：
其中n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1050kN；
G──桩基承台的自重
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+20×Bc×Bc×D）
=1.2×（25×5.00×5.00×1+20×5.00×5.00×0）=750kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1552kN.m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.12；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值为：
最大压力：
Ni=（1050+750）/4+1552×2.12/（2×2.122）=815.87kN。
最小压力：
Ni=（1050+750）/4-1552×2.12/（2×2.122）=84.13kN。
四桩均受压力，进行下一步的验算。
2.矩形承台弯矩的计算
依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008的第5.9.2条
其中Mx1,My1─计算截面处XY方向的弯矩设计值（kN.m）；
xi,yi─垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到计算截面的距离，
取a/2-B/2=3.0/2-1.6/2=0.7m；
Ni1─扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n=815.87-750/4=628.37kN/m2；
经过计算得到弯矩设计值：
Mx1=My1=2×628.37×0.7=879.718kN.m。
四、矩形承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第6.2条受弯构件承载力计算。
式中，αl──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,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.7N/mm2；
ho──承台的计算高度Hc-100.00=900.00mm；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：
αs=879.718×106/（1.00×16.7×5000.00×900.002）=0.013；
ξ=1-（1-2×0.013）0.5=0.013；
γs=1-0.013/2=0.9935；
Asx=Asy=879.718×106/（0.9935×900.00×300.00）=3279.53mm2。
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第8.5条受弯构件最小配筋率为0.2和45ft/fy=45×1.67/300=0.2505中的较大值，取0.2505
最小受力钢筋面积为：
0.2505×900×5000/100=11272.5mm2
单层钢筋为11272.5/2=5636.25>3279.53mm2
本基础选用：
HRB335钢筋，规格：
Ф25，
双层双向，上下层纵横向各24根。
单向钢筋面积：
24条×3.14×12.52mm2/条=11812.5mm2满足要求。
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5.9.9条和第5.6.11条。
根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性，记为V=932.22，我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：
其中，bo──承台计算截面处的计算宽度，bo=5000mm；
ho──承台计算截面处的计算高度，ho=900mm；
λ──计算截面的剪跨比，λx=ax/ho，λy=ay/ho，
此处，ax，ay为柱边（墙边）或承台变阶处至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，得（Bc/2-B/2）-（Bc/2-a/2）=a/2-B/2=700.00mm，
当λ<0.25时，取λ=0.25；当λ3时,取λ=3，满足0.25-3.0范围。
得λ=0.78；
βhs──受剪切承载力截面高度影响系数,当ho<800mm时，取ho=800mm，当ho>2000mm时，取ho=2000mm，得βhs=0.971；
ft──C35混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2；
α──承台剪切系数，α=1.75/（0.78+1）=0.983
则，0.971×0.983×16.7×5000×900=7173.015KN
≥1.2×815.87=979.044
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
第三节塔吊桩竖向极限承载力验算
本工程采用人工挖孔桩，塔吊桩基设计长度10-12m,直径D=800mm，混泥土强度C25，纵筋主筋采用工程桩配筋9Ф14，箍筋为螺旋箍φ8@200，桩顶4000范围内Ф8
100，加劲钢筋Ф12
2000。
桩端锚入持力层800mm，持力层为中风化泥岩，桩底扩大头为1200mm,锅底为100mm.
一、桩基竖向承载力计算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.2.1条桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=815.87kN；
《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.3.3条单桩竖向极限承载力标准值公式：
各土层厚度及阻力标准值如下表:
指标
地层名称
土厚度
人工挖孔桩极限侧阻力标准值qsik（kPa）
人工挖孔桩极限端阻力标准值qpk（kPa）
素填土
4
25
/
粉质粘土②1
3
65
/
粉质粘土②2
2
50
/
强风化泥岩
100
/
强风化粉砂岩
110
/
中等风化泥岩
130
3500
中风化粉砂岩
160
4500
本工程u=2.512,AP=1.13。
土侧阻力标准值不予考虑，只考虑桩端承载力。
持力层放在中风化泥岩之上：
单桩竖向承载力验算：
QUK=uΣqsiali+qpaAp
=2.512×395+0.75×3500×1.13=3958.49kPa=3020.495kN
单桩竖向承载力特征值：
R=QUK/2+ηCfakAC
=3958.49/2+0.175×500×11.9
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