桩基础塔吊基础施工设计方案714.docx

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桩基础塔吊基础施工设计方案714

一、编制依据

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

佳兆业·金域天下（二期）建筑、结构设计图纸；

《佳兆业置业有限公司栗雨项目二期工程岩土工程详细勘察报告》

QTZ5013自升塔式起重机使用说明书。

TC5610Z自升塔式起重机使用说明书。

二、工程概况：

由株洲佳兆业置业有限公司开发的佳兆业·金域天下（二期）位于株洲栗雨工业园。

本标段为二期，包括8～13#栋，总建筑面积为165687.66㎡，其中地下室建筑面积为33803.09㎡；地上建筑面积为131884.57㎡；其中8#栋为地下1层，地上33层，建筑面积为24408.62㎡，建筑高度为99.90m；9#栋为地下1层，地上33层，建筑面积为26703㎡，建筑高度为99.90m；10#栋为地下1层，地上32层，建筑面积为21849.79㎡，建筑高度为96.95m；11#栋为地下2层，地上32层，建筑面积为21026.37㎡，建筑高度为96.95m；12#栋为地下2层，地上33层，建筑面积为12853.12㎡，建筑高度为99.90m；13#栋为地下1层，地上33层，建筑面积为25702.73㎡，建筑高度为99.90m。

根据现场实际情况，本地下室高层区考虑采用三台QTZ5013型和三台TC5610Z型塔式起重机。

附着于各栋号主楼，六台塔吊分布覆盖情况详见塔吊布置图。

三、现场地质条件

场地主要为中软土、局部为中硬土，场地无可液化底层，地势平坦，场内土层分布基本为粉质粘土层、强风化岩层、中风化岩层。

工程地质详见中国有色金属工业长沙勘察设计研究院2011年2月提供的《株洲佳兆业置业有限公司栗雨项目二期工程岩土详细勘察报告》。

据现场勘察：

1、2、3号塔吊基础坐落于风化岩上，4、5、6号塔吊基底为回填土。

四、塔吊布置原则

1、最大限度的满足垂直运输的要求和服务半径，满足现场施工需求。

2、两台塔吊之间的距离最大限度的满足安全规范的要求；

3、塔吊附着满足塔吊性能要求

4、满足塔吊安装和拆卸的工作面要求，保证塔吊安装拆卸的可行性。

五、塔吊选择

考虑本工程实际垂直运输工程量及施工总平面布置，拟布置6台塔吊。

塔吊布设的位置及型号如下表所示：

塔吊名称

附着部位

塔吊型号

臂长（m）

1#塔吊

8#栋

QTZ5013

50

2#塔吊

9#栋

TC5610Z

56

3#塔吊

10#栋

TC5610Z

56

4#塔吊

11#栋

QTZ5013

50

5#塔吊

12#栋

QTZ5013

50

6#塔吊

13#栋

TC5610Z

56

六、塔吊定位

根据地下室结构平面布置图、主楼结构平面布置图和建筑布置图，塔吊基础具体位置详见塔吊基础平面布置图。

七、塔吊基础

根据承载力情况，1号塔吊基础承台尺寸设计为6000㎜×6000㎜×1350㎜，2、3号塔吊基础承台尺寸设计为5000㎜×5000㎜×1350㎜，混凝土强度等级C35，在基础内预埋支腿，并焊接牢固。

基础混凝土浇灌完成后表面应平整，并校正水平，水平度偏差不大于1/500。

4、5、6号塔吊采用人工挖孔桩承台基础，桩径为1600mm,承台尺寸为6000mm×6000㎜×1350㎜。

塔吊基础土方开挖后须经监理、勘察单位验收，进行地基承载力试验，满足设计要求200Kpa后方可进行封底。

塔吊基础混凝土浇筑前，应先预埋好塔吊地脚螺栓，做好基础隐蔽工程资料，并组织监理单位（或建设单位）验收，报送混凝土浇灌令后方可进行混凝土浇筑施工。

八、塔吊基础配筋图

九、结构验算

QTZ5013型塔吊参数：

塔吊自重70t，最大起重：

6t，最小起重1.3t，起升高度119m，塔身宽度1.6m，臂长50m，塔吊基础尺寸：

5000mm*5000mm*1350mm（6000mm*6000mm*1350mm），混凝土等级为C35。

塔吊倾覆力矩M=1406.3KN.m，塔吊水平荷载Fh=53.9KN。

TC5610Z型塔吊参数：

塔吊自重70t，最大起重：

6t，最小起重1.0t，起升高度119m，塔身宽度1.6m，臂长56m，塔吊基础尺寸：

5000mm*5000mm*1350mm（6000mm*6000mm*1350mm），混凝土等级为C35。

塔吊倾覆力矩M=1406.3KN.m，塔吊水平荷载Fh=53.9KN。

1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：

当考虑偏心距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，它包括塔吊自重和最大起重荷载,F=1.2×（700+60）=912kN；

G──基础自重与基础上面的土的自重

G2、3=1.2×（25.0×Lc×Lc×Hc）=906.25kN；

G1、4、5、6=1.2×（25.0×Lc×Lc×Hc）=1458kN；

Lc──基础底面的宽度，2、3号塔吊取Lc=5m，1、4、5、6号塔吊取Lc=6m；

Hc──基础高度，取Hc=1.35m；

W──基础底面的抵抗矩，W2、3=Lc×Lc×Lc/6=20.83m3；

W1、4、5、6=Lc×Lc×Lc/6=36m3

M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1.4×1406.3=1968.82kN.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：

2、3号塔吊:

a=5/2-1968.82/（912+906.25）=1.42m。

1、4、5、6号塔吊:

a=6/2-1968.82/（912+1458）=2.17m。

经过计算得到:

无附着的最大压力设计值

2、3号塔吊Pmax=（912+906.25）/52+1968.82/20.83=167.25kPa

1、4、5、6号塔吊Pmax=（912+1458）/62+1968.82/36=120.5Pa

无附着的最小压力设计值

2、3号塔吊Pmin=（912+906.25）/52-1968.82/20.83=-21.79kPa

1、4、5、6号塔吊Pmin=（912+1458）/62-1968.82/36=11.14kPa

有附着的压力设计值

2、3号塔吊P=（912+906.25）/52=45.46kPa

1、4、5、6号塔吊P=（912+1458）/62=65.83kPa

偏心距较大时压力设计值

2、3号塔吊Pkmax=2×（912+906.25）/（3×5×1.42）=170.73kPa

1、4、5、6号塔吊Pkmax=2×（912+1458.0）/（3×6×2.17）=121.35kPa

2地基承载力验算：

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:

其中

──修正后的地基承载力特征值（kN/m2）；

──地基承载力特征值，取240.00kN/m2；

──基础宽度地基承载力修正系数，取0.00；

──基础埋深地基承载力修正系数，取0.00；

──基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；

──基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；

L──基础底面宽度，1、2、3号塔吊取5.0m，4、5、6号塔吊取6.0m；

d──基础埋深度,取0.00m。

解得地基承载力设计值

=240.00kPa

实际计算取的地基承载力设计值为:

=240.00kPa

地基承载力特征值

大于最大压力设计值2、3号塔吊Pmax=167.25kPa，1、4、5、6号塔吊Pmax=120.5kPa满足要求！

地基承载力特征值1.2×

大于偏心距较大时的压力设计值

2、3号塔吊Pkmax=1.2×167.25=200.7kpa＞170.73kpa

1、4、5、6号塔吊Pkmax=1.2×120.5=144.6kpa＞121.35kpa，满足要求！

3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

──受冲切承载力截面高度影响系数，取

=0.93；

──混凝土轴心抗拉强度设计值，取

=1.57kPa；

──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

=[1.6+（1.6+2×1.40）]/2=3m；

h0──承台的有效高度，取h0=1.35m；

Pj──最大压力设计值，取2、3号塔吊Pj=167.25kPa，1、1、4、5、6号塔吊Pj=120.5kPa；

──实际冲切承载力：

2、3号塔吊Fl=167.25×（5+4.2）×0.4/2=307.74kN。

1、4、5、6号塔吊Fl=120.5×（6+4.2）×0.4/2=245.82kN

允许冲切力：

0.7×0.93×1.57×3000×1350=4139383.5N=4139.38kN

实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！

41号塔吊（QTZ5013）基础抗倾覆验算

根据《QTZ5013塔式起重机使用说明书》中相关荷载可知：

PV=402.8KN

M=1406.3KN·m

L=5.0m,h=1.35m

G=5.0×5.0×1.35×25=843.75KN

PH=53.9KN

在非工作情况下，要求偏心距满足下列要求：

e=（M+PH×h）/（PV+G）=（1406.3+53.9×1.35）/（402.8+843.75）=1.19＜5/3=1.67

满足要求，所以所选基础合理。

52、3号塔吊（TC5610Z）基础抗倾覆验算

根据《TC5610Z塔式起重机使用说明书》中相关荷载可知：

PV=402.8KN

M=1406.3KN·m

L=5.0m,h=1.35m

G=5.0×5.0×1.35×25=843.75KN

PH=53.9KN

在非工作情况下，要求偏心距满足下列要求：

e=（M+PH×h）/（PV+G）=（1406.3+53.9×1.35）/（402.8+843.75）=1.19＜5/3=1.67

满足要求，所以所选基础合理。

64、5号塔吊（QTZ5013）基础结构验算

①、4、5号塔吊（QTZ5013）采用人工挖孔桩基础，桩长（H）=底板上长（h）+锚固长度（1/3h），H=8m。

依据人工挖孔桩设计规范，当桩长L≤8m时，桩身直径（不含护壁，下同）不应小于0.8m，根据施工需要，设置独立桩基，塔吊基础人工挖孔桩桩径选用1.60m。

承台尺寸为6000mm×6000㎜×1350㎜。

②、扩大头尺寸：

在入岩后扩大。

b=350，d=1300，D=2000，h=1200，h1=350；

其中：

b/h=350/1200=7/24<1/2

加宽部分的直接段高（h1）为350，在规范的300～500mm范围之内，且（h+h1）=1200+350﹥1000mm。

均满足规范要求。

③、单桩竖向承载设计值

R=fr（C1AP+C2UPh）

其中：

fr取1500Kpa，AP=3.14*1.6*1.6/4=2.0096m2，C1=0.6，C2=0，M=1406.3KN，PV=402.8KN,PH=53.9KN，MN=0。

考虑安全使用，承台下土方为回填夯实土，因此不考虑承台基础承重；

承台自重：

G=6.0*6.0*1.35*25=1215KN

R=1500*0.6*2.0096=1808.64Kn＞PV+G=402.8+1215=1617.8Kn，满足要求。

④、桩身配筋验算：

钢筋混凝土桩抗弯：

M抗=fyAs（h0-X/2）X=fy*As/fcm.b<εbh0

按三级钢筋考虑,εb取0.544，fy=360N/mm2，fcm=13.5N/mm2；

X=fy*As/fcm.b=360*24*3.14*20*20/13.5*1600*4=125.6<εbh0=0.544*1480=805.12mm

M抗=fyAs（h0-X/2）=360*24*3.14*20*20*（1480-125.6/2）/4=3845Kn.m

塔吊5013产生弯矩M吊=1406.3Kn.m，

取土比重系数为20Kn/m3

M土=20*8*1.6/2=128Kn.m，

M吊+M土=1406.3+128=1534.3Kn.m

⑤、桩护壁：

拟将采用钢筋混凝土护壁，护壁混凝土强度等级为C20（配筋如下图）。

⑥、桩身配筋：

（1）、纵向钢筋将采用一半（12C20）伸到桩底，另一半（12C20）伸1/2桩长，扩底部分不另行配筋。

（2）、纵向受力钢筋进入承台锚固长度为：

按03G101-1施工。

⑦、承台尺寸

塔吊QTZ5013承台尺寸为6000（长）*6000（宽）*1350（高），混凝土强度等级为C35。

⑧、塔吊基础抗倾覆验算

根据《QTZ5013塔式起重机使用说明书》固定式附着基础荷载可知：

塔吊5013基础抗倾覆验算：

PV=402.8KNM=1406.3KN.m

G=6.0*6.0*1.35*25=1215KN

L=6.0mh=1.35m

PH=53.9KN

在非工作情况下要求偏心距满足下列条件：

e=M+H*h/（V+G）=1406.3+53.9*1.35/（402.8+1215）=1479.07/1617.8=0.91＜5/3=1.67满足要求。

所以方案塔吊5013中所选承台尺寸满足要求。

76号塔吊基础结构验算

①、6号塔吊（TC5610Z）采用人工挖孔桩基础，桩长（H）=底板上长（h）+锚固长度（1/3h），H=8m。

依据人工挖孔桩设计规范，当桩长L≤8m时，桩身直径（不含护壁，下同）不应小于0.8m，根据施工需要，设置独立桩基，塔吊基础人工挖孔桩桩径选用1.60m，承台尺寸为6000mm×6000㎜×1350㎜。

②、扩大头尺寸：

在入岩后扩大。

b=350，d=1300，D=2000，h=1200，h1=350；

其中：

b/h=350/1200=7/24<1/2

加宽部分的直接段高（h1）为350，在规范的300～500mm范围之内，且（h+h1）=1200+350﹥1000mm。

均满足规范要求。

③、单桩竖向承载设计值

R=fr（C1AP+C2UPh）

其中：

fr取1500Kpa，AP=3.14*1.6*1.6/4=2.0096m2，C1=0.6，C2=0，M=1406.3KN，PV=402.8,PH=53.9KN，MN=0。

考虑安全使用，承台下土方为回填夯实土，因此不考虑承台基础承重；

承台自重：

G=6*6*1.35*25=1215KN

R=1500*0.6*2.0096=1808.64Kn＞PV+G=402.8+1215=1617.8Kn，满足要求。

④、桩身配筋验算：

钢筋混凝土桩抗弯：

M抗=fyAs（h0-X/2）X=fy*As/fcm.b<εbh0

按三级钢筋考虑,εb取0.544，fy=360N/mm2，fcm=13.5N/mm2；

X=fy*As/fcm.b=360*24*3.14*20*20/13.5*1600*4=125.6<εbh0=0.544*1480=805.12mm

M抗=fyAs（h0-X/2）=360*24*3.14*20*20*（1480-125.6/2）/4=3845Kn.m

塔吊5610产生弯矩M吊=1406.3Kn.m，

取土比重系数为20Kn/m3

M土=20*8*1.6/2=128Kn.m，

M吊+M土=1406.3+128=1534.3Kn.m

⑤、桩护壁：

拟将采用钢筋混凝土护壁，护壁混凝土强度等级为C20（配筋如下图）。

⑥、桩身配筋：

（1）、纵向钢筋将采用一半（12φ20）伸到桩底，另一半（12φ20）伸1/2桩长，扩底部分不另行配筋。

（2）、纵向受力钢筋进入承台锚固长度为：

按03G101-1施工。

⑦、承台尺寸

塔吊TC5610Z承台尺寸为6000（长）*6000（宽）*1350（高），混凝土强度等级为C35。

⑧、塔吊基础抗倾覆验算

根据《TC5610Z塔式起重机使用说明书》固定式附着基础荷载可知：

塔吊TC5610Z基础抗倾覆验算：

PV=402.8KN

M=1406.3KN·m

L=6.0m,h=1.35m

G=6.0×6.0×1.35×25=1215KN

PH=53.9KN

在非工作情况下要求偏心距满足下列条件：

e=M+H*h/（V+G）=1406.3+53.9*1.35/（402.8+1215）=1479.07/1617.8=0.91＜5/3=1.67满足要求。

所以方案塔吊TC5610Z中所选承台尺寸满足要求。

8承台配筋计算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

1.抗弯计算，计算公式如下:

式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.60m；

P──截面I-I处的基底反力:

2、3号塔吊P=200.7×（3×1.70-1.60）/（3×1.70）=137.74kPa

1、4、5、6号塔吊P=144.6×（3×1.70-1.60）/（3×1.70）=99.24kPa；

a──截面I-I在基底的投影长度,取a=1.70m。

经过计算得

2、3号塔吊MI=1.62×[（2×5+1.70）×（200.7+137.74-2×906.25/52）+（200.7-137.74）×5]/12=730.94kN.m。

1、4、5、6号塔吊MI=1.62×[（2×6+1.70）×（144.6+99.24-2×1458/62）+（144.6-99.24）×6]/12=533.99kN.m。

2.配筋面积计算,公式如下:

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第7.2条。

式中

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1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

①2、3号塔吊

s=730.94×106/（1.00×16.70×5×103×13502）=0.005；

=1-（1-2×0.005）0.5=0.005；

s=1-0.005/2=0.998；

As=730.94×106/（0.998×1350×300.00）=1808.4mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

23308.2mm2。

按照最小配筋率ρ=0.15%计算配筋；

As2=ρbh0=0.0015×5000×1350=10125mm2；

比较As1和As2，按As2=23308.2mm2配筋，

2、3号塔吊基础按构造配筋为双层双向108C20，取108C20；

基础配筋As=108*102×3.14=33912mm2>As2=23308.2mm2,满足要求。

②1、4、5、6号塔吊

s=533.99×106/（1.00×16.70×6×103×13502）=0.003；

=1-（1-2×0.003）0.5=0.003；

s=1-0.003/2=0.999；

As=533.99×106/（0.999×1350×300.00）=1319.8mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:

23308.2mm2。

故取As=10548mm2。

按照最小配筋率ρ=0.15%计算配筋；

As2=ρbh0=0.0015×6000×1350=12150mm2；

比较As1和As2，按As2=23308.2mm2配筋，

1、4、5、6号塔吊基础按构造配筋为双层双向132C20，取132C20；

基础配筋As=132*102×3.14=41448mm2>As2=23308.2mm2,满足要求。

十、质量保证措施

为认真贯彻“百年大计，质量第一”的方针，力争本工程质量达标创优，根据甲方合同要求，行业规范要求及公司ISO9002质量体系要求，特制定以下质量保证措施：

1、建立质量保证体系

在项目经理的统一安排下，质量措施要求层层落实并认真贯彻到每个岗位上。

2、保证原材料质量

①所用原材料要严格按规范要求分批检验、检测，合格后方可使用。

②原材料必须有合格证（质量保证书）。

3、保证施工质量

①凡施工中现有原材料，材料部门均应按规定提供材料合格证证明，并必须经过复检后使用。

②每道工序施工前要进行技术交底，项目技术负责人要对施工队人员技术交底，各级交底以口头进行，并有文字记录，交底和接受都必须有签字手续。

③浇灌必须在上道工序检查合格并经监理签字后，施工人员根据项目质检、业主代表、监理人员签字认可后开始浇灌。

④在施工过程中实施施工挂牌制，牌上注明管理者，操作者，施工日期和简洁明了的质量要求。

⑤各工序班组要像重视工序的操作一样重视成品的保护，项目管理人员应合理安排工序，尽力减少工序的交叉作业，上下工序之间做好交接工作记录，如下道工序可能对上道工序的成品造成影响时，应征得上道工序的操作人员及管理人员的同意，并采取可靠措施避免破坏和污染，否则造成的损失由下道工序操作人员与管理人员负责。

4、保证施工记录质量

①严格按照规范及公司质量体系要求进行施工记录。

②认真完成各项施工记录，保证其真实性、规范性和可溯性。

5、应注意的质量问题

①垂直偏差过大：

为防止偏差过大，每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。

②孔壁坍塌：

若桩位土质不好，或地下水渗出容易发生孔壁坍塌。

因此开挖前应掌握现场土质情况，错开桩位开挖，缩短每节高度，随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵；操作进程要紧凑，不留间隔空隙，避免坍孔。

③孔底残留虚土：

成孔、修边以后有较多虚土、碎砖，若不清除会影响桩基砼的质量。

因此在放钢筋笼前后均应认真检查孔底，清除虚土杂物。

必要时用水泥砂浆或混凝土封底。

④孔底出现积水：

当地下水渗出较快或雨水流入，抽排水不及时，就会出现积水。

开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水。

如有少量积水，浇筑混凝土时可在首盘采用半干硬性的，大量积水一时又排除困难的情况下，则应用导管水下浇筑混凝土的方法，确保施工质量。

⑤桩身混凝土质量差：

为防止空洞、夹土等现象的出现。

在浇筑混凝土前一定要做好操作技术交底，坚持分层浇筑、分层振捣、连续作业。

⑥钢筋笼扭曲变形：

为防止钢筋笼加工制作时点焊不牢，运输、吊放时产生变形、扭曲，钢筋笼应在专用平台上加工，主筋与箍筋点焊牢固；运输过程支撑加固措施要可靠，吊运要竖直，使其平稳地放入桩孔中，保持骨架完好。

十一、安全技术措施

1、挖孔时，挖孔工人配有安全帽、安全绳、必要时就搭设掩体。

2、对于取出土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，要求经常检查。

3、在井口周围用木料、型钢或混凝土制成框架或围圈予以围护，进口围护高