旧城改造工程塔吊基础施工方案123.docx

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旧城改造工程塔吊基础施工方案123

一、工程概况

1、工程名称：

闽侯县旧城改造安置房B地块B7#﹑B8#楼

2、建设地点：

本工程位于福州市闽侯县城关“福田公路←→甘洲路”之间

3、建设单位：

闽侯县人民政府甘蔗街道办

4、设计单位：

福州市规划设计研究院

5、勘察单位：

福建省建筑轻纺设计院

6、施工单位：

厦门市建安集团有限公司

7、本项目总共由2栋高层商住楼组成，采用剪力墙结构体系，实际用地面积3393.07m2，总建筑面积31749.67m2。

各幢楼层数、高度等详下表：

楼号

层数

用途

高度

B7#

33F

两层店面，三层以上住宅

98.7m

B8#

27F

两层店面，三层以上住宅

81.3m

8、本工程场地内地层结构自上而下依次为：

①杂填土、②中砂、③砂砾、④（含泥）中砂、⑤卵石、⑥强风化花岗岩（砂土状）、⑦强风化花岗岩（碎块状）、⑧中风化花岗岩层。

（1）、①杂填土：

黑褐色、浅黄色，灰褐色，干～稍湿，松散状态，厚度0.7m～2.8m。

（2）、②中砂：

灰黄色、稍湿～饱和，松散～稍密状态，成分主要以石英为主，厚度8.5～11.8m。

（3）、③砂砾：

浅灰色、饱和，松散～稍密状态，成分主要以石英为主，厚度3.9～砂砾10m。

（4）、④（含泥）中砂：

浅黄、灰黄色，棱角状结构，厚度13.3～17.9m。

（5）、⑤卵石：

浅灰色、黄褐色、灰褐色，饱和，稍密～中密状态，厚度7.0～11.0m。

（6）、⑥强风化花岗岩（砂土状）：

浅灰、灰黄色，厚度1.4～6m。

（7）、⑦强风化花岗岩（碎块状）：

浅灰、灰黄色，厚度1～5.8m。

（8）、⑧中风化花岗岩层：

灰白、深灰色，厚度4～8.9m。

二、塔式起重机型号及定位的选择

1、塔式起重机型号的选择

（1）塔式起重机（简称塔吊，下同）主要用于结构施工中的大宗物料（如：

钢筋、模板等）的水平、垂直运输，根据本工程的实际情况和工期要求经综合考虑，本工程拟采用一台QTZ63型自升式塔式起重机，B7#臂长55米。

（2）QTZ63塔吊主要技术参数表

机构载荷率

起升机构

M5

回转机构

M4

牵引机构

M3

起升高度（m）

倍率

独立固定式

固定附着式

a=2

40.5

220

a=4

40.5

110

幅度（M）

最大幅度

56

最小幅度

2.5

起升机构

倍率

a=2

a=4

速度（m/min）

80

40

8.88

4.44

20

40

起重量（T）

1.5

3

3

6

6

3

功率（KW）

5.4

24

24

5.4

24

24

回转机构

速度（r/min）

0~0.65

功率（KW）

7.5

牵引机构

速度（r/min）

25

50

功率（KW）

2.2

3.3

顶升机构

速度（r/min）

0.56

工作压力（Mpa）

25

功率（KW）

7.5

平衡重

起重臂长度（M）

平衡重（T）

38

10.2

44

11.6

50

13.1

56

14.6

总功率（KW）

32.8（不含顶升机构电机功率）

工作温度（℃）

-20℃—+40℃

（3）、本工程塔吊建筑使用高度B7#楼为102.3米

2、塔式起重机的定位选用

塔式起重机定位要满足以下要求：

⑴服务范围要广，尽量满足工作面的需求，减少服务死角。

⑵尽量避开建筑物的突起部位，减少对施工的影响。

⑶塔身附着安全可靠，基础具有足够的承载力和稳定性。

⑷保证塔式起重机拆除时的场地条件。

考虑到以上几点因素，结合本工程结构设计特点等情况，经研究决定：

在以下位置安装塔吊

B7#楼的7-1～7-4轴之间，距7-K轴4.1m（臂长为56m，负责B7#、B8#楼及连体地下室材料垂直运输），塔吊承台基础位于地下室之内，承台面标高与地下室底板底底平即为-4.9。

地下室、B7#、B8#楼±0.000标高相当于黄海标高11.500。

塔机具体位置详附图。

每部塔机现场没有太大的障碍物和沟、管道等不利因素，场地较为宽敞，地面组装为方便，服务范围均能覆盖各栋号施工场地，塔式起重机安装、拆除均能顺利进行。

三、塔式起重机的设计及计算

1、设计依据

1.本工程《施工合同》；

2.《闽侯县旧城改造安置房项目B7#,B8#岩土工程勘察报告》；

3.QTZ63塔式起重机使用说明书；

4.《地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

5.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；

6.《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009；

7.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

8.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）。

2、基础的设计方案

塔机承台面采用方形承台，尺寸为5000×5000×1500，标号为C35，经与设计单位商定，B7#楼塔吊桩采用四根PHC500AB-125预应力管桩塔吊承台面相对标高与同位置底板底标高相同，即为-4.9m。

设计桩顶标高-6.3m，桩伸入承台100mm。

B7#楼塔机承台底座落在卵石层，地基承载力特征值为4200KN，承台底标高为-6.4m。

下面计算B7#楼塔吊基础。

3、塔吊的基本参数信息

根据《QTZ63型自升塔式起重机使用说明书》，塔机在固定附着状态下，其对基础产生的荷载如下表所示。

基础所受的载荷

工况

非工况

G（KN）

W（KN）

M（KN.M）

MK（KN.M）

G（KN）

W（KN）

M（KN.M）

MK（KN.M）

600

18.3

1335

269.3

464.1

73.9

1552

0

G——基础所受的垂直力W——基础所受的水平力

M——基础所受的倾覆力矩MK——基础所受的扭矩

四、B7#楼塔吊基础计算

4.1、塔吊的基本参数信息

塔吊型号:

QTZ63，

塔吊倾覆力矩M=1552kN.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=600kN，基础承台厚度Hc=1.5m，

最大起重荷载F2=60.00kN，基础承台宽度Bc=5.00m，

桩钢筋级别:

II级钢，桩直径=0.50m，

桩间距a=3.00m，承台箍筋间距S=200.00mm，

承台砼的保护层厚度=50.00mm。

4.2、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重（包括压重）F1=600kN，

塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×（F1+F2）=792kN，

塔吊的倾覆力矩M=1.4×1552.00=2172.00kN。

4.3、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，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算（对角线方向）

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=792kN；

G──桩基承台的自重

G=1.2×（25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4）=1.2×（25×5.0×5.0×1.5）=1125kN；

Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取2172kN.m；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离3.46/2=2.121m；

Ni──单桩桩顶竖向力设计值（kN）；

最大压力：

N=（1125+792）/4+2172×2.121×2/（2×2.121×2.121）=1503.3kN。

最小压力：

N=（1125+792）/4-2172×2.121×2/（2×2.121×2.121）=-544.8kN。

2.矩形承台弯矩的计算

依据《建筑桩基技术规范》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──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.70m；

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni-G/n=1195.35kN/m2；

经过计算得到弯矩设计值：

Mx1=My1=2×1195.35×0.70=1673.5kN.m。

4.4、矩形承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.2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16.70N/mm2；

ho──承台的计算高度Hc-50.00=1450.00mm；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

经过计算得：

αs=1673.5×106/（1.00×14.30×5000×1450.002）=0.012；

ξ=1-（1-2×0.012）0.5=0.008；

γs=1-0.008/2=0.996；

Asx=Asy=1673.5×106/（0.996×1450.00×300.00）=3862.6mm2。

按构造配筋则需As=0.15%bh0=0.15%×4500×1400=9450mm2，所以取横竖各配

￠22@150（三级钢），实际配筋面积为34×380＝12920mm2＞9450mm2

4.5、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5.9.10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=1476.6×2=2953.2kN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，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；

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=1450mm；

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）=700.00mm，

当λ<0.3时，取λ=0.3；当λ>3时,取λ=3，满足0.3-3.0范围；

在0.3-3.0范围内按插值法取值。

得λ=0.50；

β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/（λ+0.3）；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/（λ+1.5），得β=0.15；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；

S──箍筋的间距，S=200mm。

则，1.00×2953=2.953×106N≤0.15×300.00×4500×1400=1.35×107N；

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！

4.6、承台斜截面抗冲切验算

（1）柱墙（塔吊）对承台的冲切

依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.9.7条，承台受冲切验算公式为：

式中：

、

——柱（墙）冲切系数；

求得：

=

=0.664，

=

=0.972；

、

——分别为

、

方向的柱截面的边长，

=

=1.6m；

、

——分别为

、

方向柱边离最近桩边的水平距离，

=

=3/2-1.6/2-0.7/2=0.35。

——承台受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800mm时，

取1.0,

h≥2000mm时，

取0.9，其间按线性内插法取值，故

=0.947；

——承台混凝土抗拉强度设计值，

＝1.57N/mm2；

——承台冲切破坏锥体的有效高度，

=1400mm；

上式计算得：

2×[2×0.972×（1.6+0.35）]×0.947×1400=10051KN>

＝511.2kN，

故满足要求。

（2）.基桩对承台的冲切承载力

依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.9.8条，承台受基桩冲切的承载力：

式中

——不计承台及其上土重的角桩反力设计值，

=1195.35kN；

——角桩冲切系数,

=

=0.489；

、

——从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离，

=

=1.35m；

——承台外边缘的有效高度，

=1.4m；

、

——角桩冲跨比，

=

=0.946；

上式计算得：

[2×0.489×（0.8×0.5+1.35/2）]×0.947×1.57×1400=2188KN>

=1195.35KN,

故满足要求！

4.7、桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.8.2条。

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1476.6kN；

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中，γo──建筑桩基重要性系数，取1.00；

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.70N/mm2；

A──桩的截面面积，A=3.85×105mm2。

则，1.00×1476.6=1.477×106N≤16.70×3.85×105=6.43×106N；

经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！

4.8、桩竖向极限承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的第5.3条。

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1476.6kN；

单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算：

Ra=u∑qsia.li+qpa.Ap

u──桩身的周长，u=2.198m；

Ap──桩端面积,取Ap=0.385m2；

li──第i层土层的厚度；

qsia──第i层岩土的桩侧阻力特征值

qpa──桩端阻力特征值

B7#楼塔吊桩基础单桩竖向承载力计算需取ZK50钻孔点处的土层参数进行计算，桩端进入强风化岩1.5m,各土层厚度及阻力标准值如下表:

序号土厚度（m）土侧阻力标准值（kPa）土端阻力标准值（kPa）抗拔系数土名称

11.4025.000.000.60杂填土

212.025.000.000.70中砂

35.8635.000.000.70砂砾土

43.20127.000.000.70卵石

56.00130.000.000.70强风化岩

61.50140.001300.000.70中风化岩

桩端进入持力层1.5m，桩端相对标高为-6.3m，桩尖相对标高为-34.3m，桩身长28m。

由于桩端是在第6层土层，所以单桩竖向承载力验算:

Ra=2.198（25.0×6+35×5.86+3.2×127+6×130+1.5×140）+0.385×1500=4427.30kN>N=1476.6kN；所以满足要求!

4.9、桩基础抗拔验算

单桩破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：

其中：

Uk──桩基抗拔极限承载力标准值；

ui──破坏表面周长，取ui=πd=3.142×0.7=2.199m；

qski──桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；

λi──抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；

li──第i层土层的厚度。

经过计算得到

Uk=2.199×（0.7×25×6+5.86×35×0.7+3.2×127×0.7+6×130×0.7+1.5×140×0.7）=1635.5KN>571.4KN，桩抗拔满足要求。

4.10、桩基配筋计算

静压桩承受最大弯矩按1673.5/4=418.4kn.m计算，桩直径为500mm，A=284650mm2,

混凝土为C35,fc=11.9n/mm2,钢筋用fy=360n/mm2

等效正方形边长为0.876D=0.876*500=438mm，

as=M/Fc.B.Ho.Ho=418400000/11.9*492*492*438=0.33,查表的rs=0.871

As=418400000/0.871*360*492=2604mm2

配置14￠16As=14*3.14*49=2813mm2

最小配筋率为284650*0.65%=1850mm2.

配置14￠16（二级钢）符合要求。

4.11、塔吊基础抗倾覆验算

根据《高层建筑施工手册》中塔式起重机基础的计算公式，整体式混凝土塔吊基础尺寸取决于地基的承载能力和防止塔吊倾覆的需要，为保持基础需要，根据塔吊设计方案，验算在非工作状态下，作用于基础诸力的偏心距应满足公式：

E=（M+Hh）/（F+G）≤B/4

M作用于塔身的不平衡力矩H作用于基础上的水平力

h整体基础的高度F作用于基础上的竖向力

G基础自重B基础宽度

E=（1552+73.9*1.5）/（464.1+937.5）=1.19<1.25满足要求。

五、塔式起重机基础施工

1.现场概况

B7#楼根据现场概况塔吊桩周边工程桩施工完毕及塔吊桩强度达到设计要求时即进行塔吊基础承台施工。

承台基础底相对标高约为-6.32，自然地面相对标高约-3.32m，基础开挖深度为3m，施工现场无地下水，采用自然放坡，放坡系数为1：

1.25。

B7#楼塔吊基础座落在卵石层上，承台底标高与相邻筏板底标高相同及为-6.4m，自然地面标高约-3.250m基础开挖深度为3.25m。

2.塔式起重机基础施工流程：

塔吊基础采用预埋螺栓固定基础，塔式起重机预应力管桩的施工→挖土至设计标高，进行桩基础承台施工→5000×5000×1500钢筋混凝土承台的立模→扎筋、支脚铁件预埋→浇筑混凝土→待承台混凝土达到设计的强度等级75%以上后，应进度要求塔式起重安装调试。

六、塔式起重机基础施工的安全技术措施

1.静压桩由专业施工队伍施工，工程质量参照工程桩。

2.塔式起重机在使用过程中，要设专业人员对其基础沉降进行观测，认真做好记录。

3.塔式起重机在使用过程中，配置两部对讲机供地面指挥人员与塔机操作人员进行联系，确保施工吊装过程的安全。

4.塔吊承台强度需达到75%设计强度后方可进行整机组装。

5.塔吊预埋螺栓为高强螺栓，其材料、等级、长度、规格等符合使用说明书要求。

6.在浇捣砼前通知租赁公司预埋好地锚螺栓，在浇捣砼时租赁站派专人看护，保证不移位。

7.塔吊安装均应做好防雷接及隐蔽验收交接手续。