塔吊基础施工方案.docx
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塔吊基础施工方案
TC5613型塔吊基础施工方案
一、工程概况
1.1基本概况
工程名称：
北京诺德中心工程；
工程地址：
北京市丰台区花乡四合庄1516-10地块；
建设单位：
北京诺德置业有限公司；
勘查单位：
中铁工程设计院有限公司；
设计单位：
中铁工程设计院有限公司；
监理单位：
北京中建协工程咨询有限公司；
施工单位：
中铁建工集团有限公司；
质量监督单位：
北京市丰台区建设工程质量监督总站。
本工程位于北京市丰台区花乡四合庄1516-10地块，本工程为高层商业办公楼，地下3层，地上21层。
地下室平时为商业网点及车库，地上由3栋21层框架主体与两栋3层裙房组成。
本工程总建筑面积为129050平方米，地下室建筑面积为24400平方米，地上建筑面积为104650平方米。
地下室层高为：
地下三层4.55米、地下二层3.9米、地下一层4.8米；地上主体层高：
地上一层为5.1米、地上二层、三层为4.5米、地上4-21层为3.6米，建筑总高度为82.6米。
本工程结构形式，基础为筏板基础，主体为框架剪力墙结构。
建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别丙类，地基基础设计等级为乙级（车库基础为丙类）。
抗震设防烈度为8度。
1.2塔吊技术指标
本案塔吊为中联中共科技发展股份有限公司生产TC5613塔吊。
主要技术指标如下：
序号
技术指标
技术数据
1
塔吊功率
35.3KW
2
工作幅度
50m
3
起升速度
80m/min
4
塔吊最大起重量
6t
5
最大幅度起重量（50m处）
1.5t
6
起重力矩
800KN.M
7
回转速度
0.80转
8
塔吊最大独立高度
40.5m
9
塔吊附着高度
220m
10
标准节宽度
1.60m
11
塔机配重
13.5t
12
变幅速度
25-50m/min
13
倾覆力矩（非工况）
3142KN/m
其他技术参数祥见塔吊使用说明书。
1.3塔吊基础基本情况
本案塔吊基础尺寸为5800×5300×1000，基础埋深1.000m，承台基础上标高为33.680m，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（卵石持力层），承台基础下浇注100厚C15砼垫层。
二、塔吊基础位置布置
本方案塔吊拟布置在三栋办公楼北侧位置，具体详见《地下室施工阶段总平面布置图》。
塔吊基础中心距离三栋办公楼框架梁外侧3.630m。
三、基础承台的设计验算
本案塔吊基础尺寸为5800×5300×1000，基础埋深1.000m，承台基础上标高为33.680m，基础混凝土等级为C35。
基础配筋拟采用Ⅱ级钢，直径选择25mm（主受力筋）、12mm（上下网片拉筋）。
具体验算过程如下：
3.1参数信息
塔吊型号:
TC5613，塔吊起升高度H=107.00m，
塔吊倾覆力矩M=3142fkN.m，混凝土强度等级:
C35，
塔身宽度B=1.6fm，基础以上土的厚度D:
=1.00m，
自重F1=1423fkN，基础承台厚度h=1.00m，
最大起重荷载F2=120fkN，基础承台宽度Bc=5.30m，
钢筋级别:
II级钢。
3.2基础最小尺寸计算
3.2.1最小厚度计算
依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.7条受冲切承载力计算。
根据塔吊基础对基础的最大压力和最大拔力，按照下式进行抗冲切计算：
（7.7.1-2）
其中:
F──塔吊基础对基脚的最大压力和最大拔力；其它参数参照规范。
η──应按下列两个公式计算，并取其中较小值，取1.00；
（7.7.1-2）
（7.7.1-3）
η1--局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；
η2--临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；
βh--截面高度影响系数：
当h≤800mm时，取βh=1.0；当h≥2000mm时，取βh=0.9，
其间按线性内插法取用；
ft--混凝土轴心抗拉强度设计值，取16.70MPa；
σpc,m--临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内，取2500.00；
um--临界截面的周长：
距离局部荷载或集中反力作用面积周边ho/2处板垂直截面的最不利周长；这里取（塔身宽度+ho）×4=9.60m；
ho--截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；
βs--局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs不宜大于4；当βs<2时，取βs=2；当面积为圆形时，取βs=2；这里取βs=2；
αs--板柱结构中柱类型的影响系数：
对中性，取αs=40;对边柱，取αs=30；对角柱，取αs=20.塔吊计算都按照中性柱取值，取αs=40。
计算方案：
当F取塔吊基础对基脚的最大压力，将ho1从0.8m开始，每增加0.01m，至到满足上式,解出一个ho1；当F取塔吊基础对基脚的最大拔力时，同理,解出一个ho2，最后ho1与ho2相加，得到最小厚度hc。
经过计算得到：
塔吊基础对基脚的最大压力F=200.00kN时，得ho1=0.80m；
塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得ho2=0.80m；
解得最小厚度：
Ho=ho1+ho2+0.05=1.65m；
实际计算取厚度为:
Ho=1.00m。
3.2.2最小宽度计算
建议保证基础的偏心矩小于Bc/4，则用下面的公式计算：
其中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载，
F=1.2×（1423.00+120.00）=1851.60kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，
G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D）=1.2×（25.0×Bc×Bc×1.00+20.00×Bc×Bc×1.00）；
γm──土的加权平均重度，
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×3142.00=4398.80kN.m。
解得最小宽度Bc=5.26m，
实际计算取宽度为Bc=5.30m。
3.3塔吊基础承载力计算
依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2条承载力计算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心矩较大时的基础设计值计算公式：
式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=304.30kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重：
G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+γm×Bc×Bc×D）=1516.86kN；
γm──土的加权平均重度
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.300m；
W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=24.813m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×3142.00=4398.80kN.m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离（m），按下式计算：
a=Bc/2-M/（F+G）=5.300/2-4398.800/（1851.600+1516.860）=1.344m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=（1851.600+1516.860）/5.3002+4398.800/24.813=297.196kPa；
无附着的最小压力设计值Pmin=（1851.600+1516.860）/5.3002-4398.800/24.813=-57.363kPa；
有附着的压力设计值P=（1851.600+1516.860）/5.3002=119.917kPa；
偏心矩较大时压力设计值Pkmax=2×（1851.600+1516.860）/（3×5.300×1.344）=315.229kPa。
3.4地基基础承载力验算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
fa--修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；
fak--地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条的原则确定；取300.000kN/m2；
ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;
γ--基础底面以上土的重度，地下水位以下取浮重度，取20.000kN/m3；
b--基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，取5.300m；
γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度，取20.000kN/m3；
d--基础埋置深度（m）取1.000m；
解得地基承载力设计值：
fa=482.000kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=400.000kPa；
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=297.196kPa，满足要求。
地基承载力特征值1.2×fa大于偏心矩较大时的压力设计值Pkmax=315.229kPa，满足要求。
3.5基础受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。
验算公式如下:
式中
βhp---受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，
βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值；
ho---基础冲切破坏锥体的有效高度；
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；
at---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；
ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。
pj---扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；
Al---冲切验算时取用的部分基底面积
Fl---相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。
则，βhp---受冲切承载力截面高度影响系数，取βhp=0.98；
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.57MPa；
am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[1.60+（1.60+2×1.00）]/2=2.60m；
ho---承台的有效高度，取ho=0.95m；
Pj---最大压力设计值，取Pj=315.23KPa；
Fl---实际冲切承载力：
Fl=315.23×（5.30+3.60）×（（5.30-3.60）/2）/2=1192.35kN。
其中5.30为基础宽度，3.60=塔身宽度+2h；
允许冲切力：
0.7×0.98×1.57×2600.00×950.00=2669287.83N=2669.29kN；
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求。
3.6承台配筋计算
3.6.1抗弯计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。
计算公式如下:
式中：
MI---任意截面I-I处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；
a1---任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；当墙体材料为混凝土时，取a1=b即取a1=1.85m；
Pmax---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大地基反力设计值，取315.23kN/m2；
P---相应于荷载效应基本组合时在任意截面I-I处基础底面地基反力设计值；
P=315.23×（3×1.60-1.85）/（3×1.60）=193.73kPa；
G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重，取1516.86kN/m2；
l---基础宽度，取l=5.30m；
a---塔身宽度，取a=1.60m；
a'---截面I-I在基底的投影长度,取a'=1.60m。
经过计算得MI=1.852×[（2×5.30+1.60）×（315.23+193.73-2×1516.86/5.302）+（315.23-193.73）×5.30]/12=1578.82kN.m。
3.6.2配筋面积计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.7.2条。
公式如下:
式中，αl---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，
取为0.94,期间按线性内插法确定，取αl=1.00；
fc---混凝土抗压强度设计值，查表得fc=16.70kN/m2；
ho---承台的计算高度，ho=0.95m。
经过计算得：
αs=1578.82×106/（1.00×16.70×5.30×103×（0.95×103）2）=0.020；
ξ=1-（1-2×0.020）0.5=0.020；
γs=1-0.020/2=0.990；
As=1578.82×106/（0.990×0.95×300.00）=5595.57mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:
5300.00×1000.00×0.15%=7950.00mm2。
故取As=7950.00mm2<23550mm2（实际配筋）。
四、施工人员组织
4.1塔吊施工项目人员组织
由于塔吊属于大型施工机械设备，它的安全性至关重要，因此塔吊基础的施工应列入项目经理部的主要施工质量控制对象中；由项目经理牵头，技术负责人把关，各部门各司其职，管理好塔吊基础的施工质量与安全。
具体施工组织机构如下表所示：
姓名
职务
职责
备注
姜华
项目经理
塔吊基础施工
质量与安全总负责
王贵军
生产经理
塔吊基础施工现场
组织与安排
施工现场安全主要负责人
韩法智
技术负责人
负责施工方案的编制
与施工技术的审核
参与塔吊基础的定位放线及其验线等工作，同时兼顾安全工作。
董炳树
施工员
塔吊基础的现场施工技术交底与现场指导及安全监督
马建峰
安全员
现场安全监督检查
李欢
资料员
试块制作、钢筋取样、资料报验等
余学荣
土建工长
砼的浇筑现场负责，及塔吊预埋脚柱安装
兼管安全，特别是用电安全
陈国富
瓦工工长
砖胎膜砌筑及抹灰现场负责
兼管安全
罗大松
钢筋工长
基础钢筋绑扎现场负责
兼管安全
4.2塔吊基础施工人员
序号
工种
人数
工作内容
1
砼工
8
砼振捣及表面收理
2
瓦工
12
砌砖及抹灰
3
钢筋工
8
钢筋绑扎
4
电焊工
4
预埋脚柱安装
5
电工
2
现场施工用电送电
6
普工
6
零星工作
五、施工机具、材料准备
5.1施工机具及测量仪器
序号
设备、工具名称
数量
1
反铲式挖掘机
一台
2
振动棒
两只
3
交流电焊机
两台
4
钢筋切断机
两台
5
钢筋弯曲机
一台
6
圆盘锯
一台
7
活络板手
12＂2把、18＂4把
8
铁锹
4把
9
经纬仪
一台
10
水准仪
一台
11
安全帽
每人一只
12
手套
30付
13
工具包
2只
5.2塔吊基础施工所需主要材料
序号
材料
规格、型号
数量
1
钢筋
Φ25（HRB335）
3.5t
2
钢筋
Φ12（HRB335）
0.64t
3
标准砖
115×240×53
13
4
砼
C35
92.22
5
砼
C15
9.9
六、塔吊基础施工
6.1塔吊基础施工工艺流程
塔吊基坑土方开挖→垫层浇筑→基础放线（墨线）→验线→底层钢筋网绑扎→塔吊预埋脚柱安装固定→上层钢筋网绑扎→塔吊基础模板支模→塔吊基础钢筋模板验收→塔吊基础砼浇筑→砼养护
6.2塔吊基础施工工艺
①基坑放线：
利用经纬仪将塔吊定位轴线测出，按照1：
1放坡系数外放相应距离，撒白灰线示之，并通知项目技术负责人进行验线。
②塔吊基础基坑开挖：
采用一台反铲式挖掘机进行基坑开挖，现场架设一台SCD200型水准仪进行基底标高控制。
同时按照1：
1的放坡系数进行放坡开挖。
机械开挖应比设计标高高20㎝～30㎝，剩余土方采用人工开挖。
人工开挖的平整度为±50。
③垫层砼浇筑：
在基坑开挖完成后，立刻将控制垫层厚度及标高的小木桩打设完成，每平方米范围内应至少有一个小木桩；随后在基坑边四周用50×100的木方围起来；进行垫层砼浇筑，初凝后进行压光处理。
④基础放线（墨线）：
在垫层砼达到30%以上的强度即可进行基础放线。
首先利用经纬仪将基础定位轴线投测到垫层上，弹墨线示之；然后按照基础的设计尺寸将基础边线测出，弹墨线示之；最后通知技术负责人进行验线。
⑤底层钢筋网绑扎：
将塔吊基础底部受力主筋安装相应的间距要求绑扎到位，要求采用满扎，同时在塔吊预埋脚柱区域内钢筋网应采用点焊加固，最后放置底层钢筋网垫块。
⑥塔吊预埋脚柱安装、固定：
由于本案塔吊基础高1000，比塔吊预埋脚柱高，为保证脚柱上部螺栓孔能露出基础砼表面，在预埋脚柱底部加焊一段长约500的14#角钢；接着将四个预埋脚柱安装到塔吊标准节上，同时在四个预埋脚柱上焊接剪刀撑予以加固；然后用经纬仪将塔吊定位轴线投测到底层钢筋网上，弹墨线喷白漆示之，同时将预埋脚柱位置处边线测放出来；接着利用反铲挖掘机将安装有预埋脚柱的标准节吊入基坑，放到底层钢筋网上，具体位置为上一步骤测放出来的脚柱位置线内；然后利用水准仪测出标准节上部四角四个螺栓孔处的标高，根据高低差值，在底层钢筋网上放置1mm/2mm不等的钢板片予以调整，直至四角标高差值在±2mm以内；最后将其与底部钢筋网焊接牢固。
⑦基础上部钢筋网绑扎：
首先安装1500左右的间距放置钢筋马蹬，接着将上部受力主筋按设计间距放置到位，进行绑扎，上部钢筋网可以采用梅花状绑扎。
⑧基础砖胎膜：
采用240厚标准砖砌筑，抹15mm水泥砂浆。
⑨钢筋验收：
以上工作完成后，通知项目技术负责人及监理单位进行钢筋验收。
⑩塔吊基础砼浇筑：
本案中塔吊基础砼采用商品砼，砼在振捣过程中要充分，快插慢拔，均匀振捣，避免过振。
待砼初凝后，进行砼表面压光处理。
同时留置砼试块。
塔吊基础砼养护：
本案砼施工处于夏季，砼养护采用浇水覆盖养护，连续养护不少于7天。
当塔吊基础砼强度达到不少于设计值的90%上时方可进行塔吊上部结构安装。
七、安全环保措施
1、进入施工现场必须正确佩戴安全帽及其它劳保用品。
2、土方开挖时，应设专人进行指挥，防止机械伤人事故发生。
3、严禁酒后上岗，不准打赤脚、穿拖鞋、硬底鞋上班；上班时段严禁嬉戏打闹。
4、特殊工种，如电工、焊工，机械工等必须持证上岗，无证人员不准进行操作。
5、钢筋切断、弯曲等各道工序的加工机械必须保证安全装置齐全有效，动力线路用钢管从地坪下引入，机壳要有保护零线。
6、电焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离，并在施焊部位配备灭火器材。
7、施工用电和照明用电要符合规定要求，严禁乱拉乱接，施工用电必须三相五线制，配电箱内应设触电保护装置，配电箱加锁。
8、车辆进出由专人冲洗车辆，不让泥浆带入公路。
9、超过噪音限度的施工作业，必须控制，如圆盘锯，刨木机等，尽量安排白天工作，不在夜间使用。
附图2：
TC5613型塔吊基础配筋图（塔吊厂家提供）。
中铁建工集团有限公司
北京中铁诺德项目经理部
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