金域天下二期塔吊基础施工方案.docx
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金域天下二期塔吊基础施工方案
塔吊基础施工方案
一、编制依据
1、《塔式起重机使用说明书》
3、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
6、《地基与基础施工及验收规范》（GBJ202-83）
7、金域天下二期工程地质勘查报告
8、金域天下二期工程相关施工图
二、工程概况
金域天下二期（以下简称“本工程”）是由株洲佳兆业置业有限公司投资兴建的工程，工程湖南省株洲市开元区黑龙江路东面,本工程2期总建筑面积约276412.46平米，包含13栋高层。
划分为两个标段，我方施工1标段1#-7#栋，约125014.18平方米，其中地下室面积约5869.88平方米。
2场地地质条件
根据勘察研究院提供的岩土工程勘察报告，拟建场地由上至下依次为：
根据野外钻探揭露，拟建场地分布有人工填土层、第四系全新统冲洪积层、第四系残积层，下伏基岩为第三系砂岩。
拟建场地内埋藏地层特征自上而下依次描述如下：
2.1人工填土（Q4ml）①（①为地层编号，下同）：
属杂填土，褐黄、褐红等色，主要由粘性土混岩块、砼块、砖块等组成，硬杂质含量>25%，硬杂质粒径一般为10～50cm，最大约120cm，堆填时间约1年，未完成自重固结，稍湿，结构松散，密实度不均匀，层厚0.10～8.00m。
2.2第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）层
2.2.1含有机质粉质粘土②：
褐黄、褐灰色，含少量有机质及腐植质，偶见有未完全腐烂植物，略具臭味，呈软塑状态。
光泽反应稍有光泽，摇振无反应，干强度及韧性中等。
层厚0.80～4.40m。
2.2.2粉质粘土③：
褐黄色、灰白色，呈可塑状态，光泽反应稍有光泽，摇振无反应，干强度及韧性中等。
层厚0.60～9.00m。
2.3第四系残积（Qel）粘土④：
红褐色，由下伏砂岩风化残积而成，原岩结构可辨，不均匀夹少量强风化岩块，呈硬塑状态。
光泽反应有光泽，摇振无反应，干强度及韧性较高。
层厚0.40～3.90m。
2.2.3第三系（E）砂岩：
为场地下伏基岩，褐红、灰色，主要矿物成分为长石、石英、云母及粘土矿物，细粒结构，厚层状构造，泥质胶结为主，局部钙质胶结。
具有失水易干裂、浸水易软化的特性。
按其风化程度不同分为强风化、中风化两层，其野外特征分述如下：
2.3.1强风化砂岩⑤：
褐红、暗红色，大部分矿物成份已风化变质，节理裂隙极发育，岩芯呈坚硬土柱状、块状，岩块用手易折断，冲击钻进较困难，回转钻进较易。
岩石质量指标RQD<25，为极差的，属极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
层厚0.40～4.00m。
2.3.2中风化砂岩⑥：
褐红、灰色，部分矿物成份风化变质，节理裂隙较发育，岩芯主要为长柱状，岩块用手难折断，合金回转可钻进。
岩石质量指标RQD为90～95，为好的，属软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
本次勘察各钻孔均揭露至该层，揭露层厚5.00～30.80m。
2.4岩土物理力学性质
2.4.1室内试验
2.4.1.1室内土工试验
为查明场地地层的物理力学性质，本次勘察在场地内采取46件原状土试样，按照国家现行《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）进行了室内土壤物理力学性质试验。
其试验结果详见“土壤室内试验成果表、e-P曲线图及三轴试验成果表”（图号：
2011.0.02.29－2）。
根据试验结果，现将拟建场地内各土层的主要物理力学性质指标统计于下表：
土层的主要物理力学性质指标统计表
地层
统计量
指标
统计个数
范围值
平均值Фm
标准差σf
变异系数δ
修正系数γs
标准值Фk
含有机质粉质粘土②
天然含水量w（%）
6
31.4
～
33.3
32.0
0.662
0.021
1.017
32.5
天然重度γ（kN/m3）
6
18.7
～
19.0
18.9
0.012
0.001
1.000
18.9
孔隙比e
6
0.867
～
0.914
0.889
0.017
0.019
1.016
0.903
塑性指数IP（%）
6
12.8
～
13.6
13.2
0.303
0.023
1.019
13.5
液性指数IL
6
0.87
～
0.98
0.93
0.047
0.051
1.042
0.97
压缩系数a1-2（MPa）-1
6
0.45
～
0.60
0.52
0.048
0.093
1.077
0.56
压缩模量Es1-2（MPa）
6
3.2
～
4.2
3.7
0.333
0.091
0.925
3.4
快剪
粘聚力C（kPa）
6
6
～
13
9.2
2.639
0.288
0.762
7
内摩擦角（o）
6
1.8
～
3.5
2.7
0.612
0.230
0.810
2.2
三轴CU
粘聚力C（kPa）
2
13
～
15
14.0
内摩擦角（o）
2
8.6
～
9.2
8.9
渗透系数K（10-7cm/s）
2
6.74
～
7.28
7.01
有机质含量%
6
1.62
～
2.08
1.87
0.173
0.092
1.076
2.01
粉质粘土③
天然含水量w（%）
30
20.1
～
26.6
23.6
1.630
0.069
1.022
24.1
天然重度γ（kN/m3）
30
19.7
～
20.8
20.2
0.029
0.001
1.000
20.2
孔隙比e
30
0.572
～
0.739
0.668
0.045
0.067
1.021
0.682
塑性指数IP（%）
30
10.7
～
13.3
12.0
0.670
0.056
1.018
12.2
液性指数IL
30
0.27
～
0.59
0.45
0.090
0.200
1.063
0.48
压缩系数a1-2（MPa）-1
30
0.20
～
0.32
0.25
0.028
0.112
1.035
0.26
压缩模量Es1-2（MPa）
30
5.2
～
7.8
6.8
0.631
0.092
0.971
6.6
固结快剪
粘聚力C（kPa）
30
33
～
52
41.8
5.814
0.139
0.956
40
内摩擦角（o）
30
15.8
～
20.5
18.0
1.263
0.070
0.978
17.6
三轴CU
粘聚力C（kPa）
4
40
～
52
44.0
内摩擦角（o）
4
19.3
～
22.8
21.2
渗透系数K（10-6cm/s）
6
0.75
～
3.24
1.82
1.027
0.565
1.466
2.66
粘土④
天然含水量w（%）
10
20.2
～
23.3
22.0
0.854
0.039
1.023
22.5
天然重度γ（kN/m3）
10
19.8
～
20.5
20.2
0.024
0.001
1.000
20.2
孔隙比e
10
0.610
～
0.682
0.646
0.026
0.040
1.023
0.661
塑性指数IP（%）
10
12.6
～
13.3
12.9
0.212
0.016
1.010
13.0
液性指数IL
10
0.08
～
0.31
0.21
0.065
0.311
1.182
0.25
压缩系数a1-2（MPa）-1
10
0.17
～
0.25
0.21
0.021
0.098
1.057
0.22
压缩模量Es1-2（MPa）
10
6.8
～
9.6
7.9
0.755
0.095
0.944
7.5
固结快剪
粘聚力C（kPa）
10
45
～
75
59.7
9.742
0.163
0.904
54
内摩擦角（o）
10
19.3
～
22.2
20.6
0.853
0.041
0.976
20.1
渗透系数K（10-7cm/s）
2
6.83
～
8.26
7.55
注：
1.表中修正系数γs=1±（1.704/
+4.678/n2）δ，式中正负号按不利组合考虑。
2.4.1.2室内岩石试验
本次勘察在中风化砂岩⑥中采取123件/41组岩石试样，按照国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-1999）进行了室内岩石物理力学性能试验，其试验结果详见“岩石室内试验成果”（图号：
2011.0.02.29-3），根据试验结果，场地内岩石主要物理力学性质指标统计于下下表：
岩石主要物理力学性质指标统计表
统计项目
地层名称
统计
件数
范围值
平均值
标准差
变异系数
修正系数
标准值
中风化砂岩⑥
比重
6
2.73
～
2.75
2.74
0.008
0.003
0.998
2.73
干容重（kN/m3）
6
23.6
～
24.1
23.9
0.019
0.008
0.994
23.7
饱和吸水率（%）
6
5.00
～
5.72
5.33
0.293
0.055
1.045
5.47
天然单轴抗压强度（MPa）
57
4.24
～
12.60
7.14
1.966
0.275
0.937
6.69
饱和单轴抗压强度（MPa）
66
2.81
～
6.47
4.25
0.847
0.199
0.958
4.07
注：
表中修正系数γs=1±（1.704/
+4.678/n2）δ，式中正负号按不利组合考虑。
三、塔吊的选择
根据施工现场要求，本工程采用五台塔吊，基础垫层施工时安装，平面布置图见附图。
1#塔吊型号为C5610，臂长50m，计划使用时间为10个月；
2#塔吊型号为C5610，臂长50m，计划使用时间为10个月；
3#塔吊型号为C5610，臂长50m，计划使用时间为10个月；
4#塔吊型号为C5610，臂长56m，计划使用时间为10个月；
5#塔吊型号为C5610，臂长50m，计划使用时间为10个月；
四、塔吊基础定位
1、1#塔吊中心位于2#栋11轴至13轴2100mm交A轴以南4600mm，基础尺寸为5500*5500*1400，具体布置见下图。
2、2#塔吊中心位于3#栋10轴交A轴以南3900mm，基础尺寸为5500*5500*1400，具体布置见下图。
3、3#塔吊中心位于4#栋26轴至28轴2100mm交A轴以南4800mm，基础尺寸为5500*5500*1400，具体布置见下图。
4、4#塔吊中心位于5#栋3轴至4轴1500mm交A轴以南4000mm，基础尺寸为5500*5500*1400，具体布置见下图。
5、5#塔吊中心位于7#栋26轴至28轴1350mm交K轴以北4000mm，基础尺寸为5500*5500*1400，具体布置见下图。
6、塔吊预埋地脚螺栓定位尺寸见下图
五、塔吊基础施工
1、土方开挖
大面开挖采用225型挖机开挖，大面开挖放坡坡度1：
3，挖至中强风化岩层后，采用空压机、风镐破碎，持力层为中风化砂岩，入岩深度300mm。
开挖断面如下图所示。
2、垫层浇筑
垫层厚度100mm，混凝土等级C15
3、钢筋绑扎
钢筋绑扎时注意地脚螺栓周围的钢筋不可断开。
基础配筋见下图：
1#、2#、3#塔吊基础配筋图
4#、5#塔吊基础配筋图
4、地脚螺栓固定
钢筋绑扎完成后，由塔吊租赁公司派专人固定地脚螺栓，螺栓焊接固定于基础钢筋上，必须牢固。
现场施工管理人员予以配合，提供相关
5、混凝土浇筑
混凝土等级C35，厚度1400。
表面平整度不低于1/500。
浇筑前注意用塑料袋套住螺栓丝杆，浇筑捣鼓时注意不得碰触地脚螺栓。
混凝土浇筑时取样留取试块送检，作为混凝土是否达到设计强度进行塔吊安装的依据，同时试验报告作为安全资料存档备查。
6、当混凝土强度达到70%以上时，经质量、安全部门验收合格后方能安装塔机。
7、防雷接地。
用L40×4角钢作为引下线埋于基础旁边，埋入深度不小于0.8m，用—40×4镀锌扁铁将引下线与塔基基础节连接，要求接地电阻值不大于4Ω。
六、基础计算
1、参数信息
塔吊型号:
QTZ63，塔吊起升高度H=101.00m，
塔吊倾覆力矩M=630.00kN.m，混凝土强度等级:
C35，
塔身宽度B=1.60m，基础以上土的厚度D:
=0.00m，
自重F1=450.80kN，基础承台厚度h=1.40m，
最大起重荷载F2=60.00kN，基础承台宽度Bc=5.50m，
钢筋级别:
Ⅲ级钢。
2、基础最小尺寸计算
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=0.70m；
塔吊基础对基脚的最大拔力F=200.00kN时，得ho2=0.70m；
解得最小厚度Ho=ho1+ho2=1.40m；
实际计算取厚度为:
Ho=1.40m。
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×（450.80+60.00）=612.96kN；
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×1.40+20.00×Bc×Bc×0.00）；
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=1.4×630.00=882.00kN.m。
解得最小宽度Bc=3.30m，
实际计算取宽度为Bc=5.50m。
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）=1270.50kN；
γm──土的加权平均重度
Bc──基础底面的宽度，取Bc=5.50m；
W──基础底面的抵抗矩，W=Bc×Bc×Bc/6=27.73m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力矩和最大起重力矩，M=1.4×630.00=882.00kN.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）=5.50/2-882.00/（612.96+1270.50）=2.28m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值Pmax=（612.96+1270.50）/5.502+882.00/27.73=94.07kPa；
无附着的最小压力设计值Pmin=（612.96+1270.50）/5.502-882.00/27.73=30.46kPa；
有附着的压力设计值P=（612.96+1270.50）/5.502=62.26kPa；
偏心矩较大时压力设计值Pkmax=2×（612.96+1270.50）/（3×5.50×2.28）=100.06kPa。
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145.00kN/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20.00kN/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5.50m；
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20.00kN/m3；
d--基础埋置深度（m）取0.00m；
解得地基承载力设计值：
fa=138.50kPa；
实际计算取的地基承载力设计值为:
fa=177.70kPa；
地基承载力特征值fa大于最大压力设计值Pmax=94.07kPa，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=100.06kPa，满足要求！
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=0.95；
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+2×1.40）]/2=3.00m；
ho---承台的有效高度，取ho=1.35m；
Pj---最大压力设计值，取Pj=100.06KPa；
Fl---实际冲切承载力：
Fl=100.06×（5.50+4.40）×（（5.50-4.40）/2）/2=272.40kN。
其中5.50为基础宽度，4.40=塔身宽度+2h；
允许冲切力：
0.7×0.95×1.57×3000.00×1350.00=4228402.50N=4228.40kN；
实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！
6、承台配筋计算
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=1.95m；
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100.06kN/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=100.06×（3×1.60-1.95）/（3×1.60）=59.41kPa；
G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重，取1270.50kN/m2；
l---基础宽度，取l=5.50m；
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=1.952×[（2×5.50+1.60）×（100.06+59.41-2×1270.50/5.502）
+（100.06-59.41）×5.50]/12=372.14kN.m。
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=1.35m
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