塔吊基础方案
目录
第一节编制依据 (1)
一、设计文件及地质资料 (1)
二、技术标准、规范及规程 (1)
第二节工程概况 (1)
第三节施工部署 (2)
第四节塔吊基础 (2)
一、地质情况 (2)
二、塔吊基础设计 (5)
第五节、预埋螺栓的安装 (13)
第六节、承台施工方法 (14)
第七节、附图 (15)
第一节编制依据
一、设计文件及地质资料
1、xxx施工图纸。
2、xxx项目工程地质勘察报告。
二、技术标准、规范及规程
《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ/T27-2001）、QTZ80 (6010)塔式起重机使用说明书（中联建工）。
第二节工程概况
工程名称：xxx
建设单位：xxx
施工单位：xxx
设计单位：xxx
监理单位：xxx
建设规模：桩基础,框架结构,1幢地上6层，地下2层，总建筑面积：xxx 平方米；其中：地下室为设备用房；首层为值班休息室、管理室、学生活动室等；第2至6层为学生宿舍,外墙装修采用砖饰面。
第三节施工部署
本工程计划安装1台QTZ80(6013)自升塔式起重机，计划安装在 (J轴×13轴)，塔吊安装高度约为46m，共计安装16个标准节。最大起重高度40m，首次安装高度46m。本工程塔吊基础桩在工程桩施工的同时插入进行，塔吊在基坑施工时即可投入使用，解决材料的垂直及水平运输。
QTZ80(6013)型自升式塔式起重机为水平臂架、小车变幅、上回转自升式多用途塔机，臂长60米，额定最大起重量为6吨，额定起重力矩80吨·米，最大独立高度为46m。
第四节塔吊基础
一、地质情况
根据广州市城市规划勘测设计研究院提供的勘察报告，本工程场地土层主要自上而下为：
按地质年代、成因类型和岩性特征等将场地内岩土分层描述如下：
1、人工填土层(Qml)
第(1)层人工填土：为杂填土或素填土。杂填土为杂色，结构松散，由多量砖块、碎石、砼块岩块等建筑垃圾、砂土及黏性土组成；场地内主要在1~7、9~18号孔有揭露；素填土为灰褐色、褐色、黄褐色、灰黄色，由黏性土、碎石、砂土等组成；场地内主要在8、9、13、17、19、20、55~57、84、85、104~108孔有揭露；层厚：1.70~6.00m。
2、冲积土层(Qal)
主要由冲、洪积成因的粘性土、砂土及淤泥等组成。
第(2a)层淤泥：局部为淤泥质土，灰黑、黄色，流塑，含粉细砂及腐木,有臭味；层顶埋深2.50～6.00米，层厚0.80～4.30m，场地内主要分布在实训楼西部12、14、17、19、55、85号孔有揭露。
第(2)层粉质粘土、粘土：灰黄色、黄色、黄红色，软塑~硬塑，以可塑为主，含粉细砂，局部含中砂。按其稠度可分为二个亚层：
(2-1)层：可塑，局部为软塑，层顶埋深1.80～8.30米，层厚0.60～6.20米，场地内分布较普遍，仅8号孔未见揭露。
(2-2)层：硬塑，层面埋深1.70～8.00米，层厚1.00～5.50米，场地内主要在2~4、8、11、13、18、55、56、106、108号孔层顶埋深：5.00～9.30m。
第(3)层细砂：局部为粉砂、灰黄色、黄色，松散～稍密，以稍密为主，饱和，颗粒均匀。按其密实度可分为第二亚层：
(3-1)层松散、层顶埋深：5.00～9.30m，层厚：0.8~1.70m。零星分布，场地内主要在84、106号孔有揭露。
(3-2)层：稍密，层层顶埋深：4.00～9.50m，层厚0.70～3.30米，场地内主要在1~3、7、10、11、13、16号孔有揭露。
(4)层：粗砂，局部为中砂，灰黄色、黄色，松散～稍密，以稍密为主，饱和，颗粒不均。按其密实度可分为二个亚层。
(4-1)层：松散、层顶埋深：5.00～11.00m，层厚：0.4~1.10m。场地内主要在105~107号孔有揭露。
(4-2)层：稍密、层顶埋深：5.00～11.00m，层厚：0.4~1.10m。场地内主要在105~107号孔有揭露。
第(5)层：粉质粘土、粘土：灰黄色、黄红色，可塑~硬塑，以可塑为主，含粉细砂。按其稠度可分为二个亚层。
(5-1)层：可塑，层顶埋深：5.70～12.80m，层厚：1.1~2.20m。场地内主要在9~11、16、20号孔有揭露。
(5-2)层：硬塑，层顶埋深：6.20～9.20m，层厚：0.8~3.60m。场地内主要在1、7、8、10、16号孔有揭露。
3、残积土层(Qel)
第(6)层：粉土：褐色、棕褐色，稍密～密实，以中密为主，含多量粉细砂，为原岩风化残积土，遇水变软。按其稠度可分为三个亚层。
(6-1)层：稍密；湿，层顶埋深：7.80～9.80米，层厚1.60～3.80米，场内主要在9、84、85号孔有揭露。
(6-2)层：中密；稍湿，层顶埋深：8.60～11.20米，层厚1.50～3.20米，场内主要在1、3~5、13、104、105、107号孔有揭露。
(6-3)层：密实；稍湿，层顶埋深：8.80～11.30米，层厚0.70～2.40米，场内主要在1、6、9号孔有揭露。
第(7)层：粉质土：局部为粘土，褐色、棕褐色，可塑～坚硬，含粉细砂，为原岩风化积土。遇水软化崩解。按其稠度可分为三个亚层
(7-1)层：可塑(稍密)，层顶埋深：6.30～10.50米，层厚0.70～3.30米。场内主要在6、10、15、18、55~57、84号孔有揭露。
(7-2)层：硬塑；层顶埋深：8.30～12.10米，层厚0.60～2.70米。场内主要在7、8、15、104、106、108号孔有揭露。
(7-3)层：坚硬；层顶埋深：7.40～13.30米，层厚0.90～4.10米。场地内主要在3、12~14、16~18、20、56、84、108号孔有揭露。
4、基岩
第(8)层基岩：属第三系始新统~古新统布新作（E1-2b）沉积岩，岩性为泥质粉砂岩，岩性为泥质粉砂岩、（粉）细砂岩和粗砂岩；以泥质粉砂岩为主，褐色，泥、钙质胶结，按岩石风化程度可分为四个风化带：
(8-C)层：全风化，岩芯呈半岩半土状，遇水易软化，层顶埋：10.70~14.60m，层厚：0.70~3.20。采芯率60～98%，场地分布较普遍，仅在1、2、4~6、13、15、18、104号孔有揭露。
(8-I)层：强风化，岩芯呈半岩半土状，局部岩心破碎、呈碎块状，节理裂隙发育；岩体完整程度为较破碎~极破碎，岩石坚硬程度为极软岩，岩体基本质量等级为V级；层顶埋深：8.7~16.8m，层厚：0.50~4.30。采芯率45～95%，场地分布较普遍，仅在2、5、8、13、14号孔有揭露。
(8-M)层：中等风化，岩芯较完整，呈短柱状及块状，节理裂隙较发育；岩体完整程度为较破碎~较完整，岩石坚硬程度为极软岩，岩体基本质量等级为IV~V级；层顶埋深：12.00~18.40m，揭露层厚：0.50~4.90。采芯率60～100%，场地分布较普遍，仅在16、20、84号孔有揭露。
(8-S)层：微风化，岩芯完整，呈柱状、长柱状，节理裂隙较发育；岩体完整程度为较完整~完整，岩石坚硬程度为较软岩~较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ~Ⅳ级；层顶埋深：11.70~19.90m，揭露层厚：0.70~6.80。采芯率83～100%，场地分布较普遍，仅在7、10号孔未钻至该层。
本工程塔吊基础范围内地质情况参照地质钻探孔105。
第一层：素填土（褐色），分层厚度2.6米地层编号：1
第二层：粉质粘土（灰黄、灰红），分层厚度5.2米地层编号：2-1
第三层：粉土（褐色），分层厚度3.8米地层编号：6-1
第四层：强风化泥质粉砂岩，分层厚度1.5米地层编号：8-I
第五层：中风化泥质粉砂岩，分层厚度1.8米地层编号：8-M
第六层：强风化泥质粉砂岩，分层厚度1.0米地层编号：8-I
第七层：中风化泥质粉砂岩，分层厚度1.1米地层编号：8-M
第八层：微风化泥质粉砂岩，分层厚度3.2米地层编号：8-S
二、塔吊基础设计
塔机基础设计要根据其说明书提供的基础资料，结合现场实际的地质情况进行。
1、塔吊基础的选择
根据现场实际情况，塔吊基础采用4根Φ500静压，管桩桩长约11米，桩端支承在中风化岩层，桩身构造与本工程的工程桩相同，桩入承台0.1m，桩钢筋锚入承台长度1m。桩、承台、底板、钻探孔105相应标高见附图三。
2、塔吊尺寸及配筋
1#塔吊基础的尺寸b×b×h=5000×5000×1500mm，桩间距4m，基础做法见附图。塔吊基础砼强度等级，根据《建筑机械使用安全规程》JGJ33-2001第4.4.2要求，基础砼强度等级采用C35。塔吊基础混凝土强度达80%后可安装塔身。
3、塔吊基础验算
塔机固定在基础上，未采用附着装置前，塔机对基础产生的荷载值，基础所受的荷载最大，依此最不利条件对基础进行验算。
2)、计算书：
塔吊基础设计(四桩)计算书
工程名称：学生宿舍（自编号S －3）及连廊工程1幢
编制单位：
1.计算参数
（1）基本参数
采用1台QTZ160塔式起重机，塔身尺寸1.80m,现场地面标高0.00m ，承台面标高-0.50m ；采用预应力管桩基础，地下水位-1.00m 。
1）塔吊基础受力情况
基础顶面所受倾覆力矩
基础所受扭矩基础顶面所受水平力基础顶面所受垂直力
比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算如图
F k =624.50kN,F h =97.00kN
M=2695.10+97.00×1.40=2830.90kN .m
F k ，=624.50×1.35=843.08kN,F h ，=97.00×1.35=130.95kN
M k =(2695.10+97.00×1.40)×1.35=3821.72kN .m
2）桩顶以下岩土力学资料 sik
3
基础桩采用4根φ500预应力管桩,桩顶标高-1.90m；桩混凝土等级C80,f C=14.30N/mm2 ,E C=3.00×104N/mm2；f t=1.43N/mm2,桩长11.00m,壁厚125mm；钢筋HRB335，f y=300.00N/mm2,E s=2.00×105N/mm2
承台尺寸长(a)=5.00m,宽(b)=5.00m,高(h)=1.50m；桩中心与承台中心2.00m,承台面标高-0.50m；承台混凝土等级C35，f t=1.57N/mm2,f C=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3
G k=abhγ砼=5.00×5.00×1.50×25=937.50kN
塔吊基础尺寸示意图
2.桩顶作用效应计算
（1）竖向力
1）轴心竖向力作用下
N k=(F k＋G k)/n=(624.50+937.50)/4=390.50kN
2）偏心竖向力作用下
按照Mx作用在对角线进行计算，M x=M k=2830.90kN.m，y i=2.00×20.5=2.83m
N k =(F k＋G k)/n±M x y i/Σ
y i2=(624.50+937.50)/4±(2830.90×2.83)/(2×2.832)=390.50±500.16
N kmax=890.66kN, N kmin=-109.66kN (基桩承受竖向拉力)
(2)水平力
H ik=F h/n=97.00/4=24.25kN
3.单桩允许承载力特征值计算
管桩外径d=500mm=0.50m，内径d1=500-2×110=280mm=0.28m，h b=1.50
h b/d=1.50/0.50=3.00,λp=0.16×3.00=0.48
（1）单桩竖向极限承载力标准值计算
A j=π(d2-d12)/4=3.14×(0.502-0.282)/4=0.13m2,A pl=πd12/4=3.14×0.282/4=0.06m2
Q sk=u∑q sik i=πd∑q sik i=3.14×0.50×621.80=976.23kN
Q pk=q pk(A j+λp A pl)=4000.00×(0.13+0.48×0.06)=635.20kN，Q uk= Q sk＋
Q pk=976.23+635.20=1611.43kN
R a=1/KQ uk=1/2×1611.43=805.72kN
(2)桩基竖向承载力计算
1）轴心竖向力作用下
N k=390.50kN＜R a=805.72kN,竖向承载力满足要求。
2）偏心竖向力作用下
N kmax=890.66kN＜R a=1.2×805.72=966.86kN,竖向承载力满足要求。
4.桩基水平承载力验算
(1)单桩水平承载力特征值计算
I=π(d4-d14)/64=3.14×(0.504-0.284)/64=0.0028m4
EI=E c I=3.00×107×0.0028=84000kN.m2
查表得:m=6.00×103kN/m4,X oa=0.010m
b o=0.9(1.5d+0.5)=1.13m=1130mm
α=(mb o/ E C I)0.2=(6.00×1000×1.13/84000)0.2=0.60
αL=0.60×11.00=6.60＞4,按αL=4,查表得:υx=2.441
R Ha=0.75×(α3EI/υx)χoa=0.75×(0.603×84000/2.441)×0.01=55.75kN
（2）桩基水平承载力计算
H ik=24.25kN＜R ha=55.75kN,水平承载力满足要求。
5.抗拔桩基承载力验算
（1）抗拔极限承载力标准值计算
T gk=1/nu1Σλi q sik L i=1/4×(2.00×2+0.50)×4×433.06=1948.77kN
T uk=Σλi q sik u i L i=433.06×3.14×0.50=679.90kN
(2)抗拔承载力计算
G gp=5.00×5.00×10.90×(18.80-10)/4=772.00kN
G p=(3.14×0.502-3.14×(0.282)/4×11.00×(25-10)=26.13kN
T gk/2+G gp=1948.77/2+772.00=1746.39kN＞N kmin=109.66kN,基桩呈整体性破坏的抗拔承载力满足要求。
T uk/2+G p=679.90/2+26.13=366.08kN＞N kmin=109.66kN,基桩呈非整体性破坏的抗拔承载力满足要求。
6.抗倾覆验算
a1=5.00/2=2.50m,b i=5.00/2+2.00=4.50m
倾覆力矩M倾=M＋F h h=2695+97.00×(00.50)=2646.50kN.m
抗倾覆力矩M抗=（F k＋G k）a i＋2(T uk/2+G p)b i
=(624.50+937.50)×2.50+2×(679.90/2+26.13)×4.50=7199.72kN.m
M抗/M倾=7199.72/2646.50=2.72
抗倾覆验算2.72＞1.6,满足要求。
7.桩身承载力验算
(1)正截面受压承载力计算
按照M x作用在对角线进行计算，M x=M k=3821.72kN.m，y i=2.00×20.5=2.83m
N k=(F k‘＋1.2Gk)/n±M x y i/Σy i2=(843.08+1.2×937.50)/4±(3821.72×2.83)/(2×2.832) =492.02±675.22
N kmax=1167.24kN，N kmin=-183.20kN
Ψc=0.85,Ψc f c A j=0.85×14.30×1000×0.13=1580.15kN
正截面受压承载力=1580.15kN＞N kmax=1167.24kN,满足要求。
(2)预制桩插筋受拉承载力验算
插筋采用HRB335，f y=300.00N/mm2，取6 20，A s=6×314=1884mm2
f y A s=300×1884=565200N=565.20kN
f y A s=565.20kN＞N kmin=183.20kN,正截面受拉承载力满足要求。
M倾/(4x1A s)=2646.50×1000/(4×2.00×1884)=175.59N/mm2
M倾/(4x1A s)=175.59N/mm2＜300.00N/mm2,满足要求。
(3)承台受冲切承载力验算
1）塔身边冲切承载力计算
Fι=F－1.2ΣQ ik=F k，=843.08kN，h o=1.50-0.10=1.40m=1400mm
βhp=1.0+[(2000-1500)/(2000-800)]×(0.9-1.0)=0.96
а0=2.00-0.50/2-1.80/2=0.85m,λ=а0/h o=0.85/1.40=0.61
β0=0.84/(λ+0.2)=0.84/(0.61+0.2)=1.04
u m=4×(1.80+1.40)=12.80m
βhpβ0u m f t h o=0.96×1.04×12.80×1.57×1000×1.40=28089.38kN
承台受冲切承载力=28089.38kN＞Fι=843.08kN,满足要求。
2)角桩向上冲切力承载力计算
N1=N k，=F k，/n+ M x y i/Σy i2=843.08/4+3821.72×2.83/(2×2.832)=885.99kN
λ1x=λ1y=а0/h o=0.85/1.40=0.61,c1=c2=0.50+0.25=0.75m
V=2N k，=2×885.99=1771.97kN
β1x=β1y=0.56/(λ1x+0.2)=0.56/(0.61+0.2)=0.69
[β1x(c2+а1y/2)+β1y(c1+а1x/2)]βhp f t h o
=0.69×(0.75+0.85/2)×2×0.96×1.57×1000×1.40=3421.49kN
角桩向上冲切承载力=3421.5kN＞V=1771.97kN,满足要求。
3)承台受剪切承载力验算
N k，=F k，/n+ M x y i/Σy i2=843.08/4+3821.72×2.83/(2×2.832)=885.99kN
V=2N k，=2×885.99=1771.98kN
βhs=(800/h o)1/4=(800/1400)0.25=0.87,λ=а0/h o=0.85/1.40=0.61
α=1.75/(λ+1)=1.75/(0.61+1)=1.09,b0=5.00m=5000mm
βhsαf t b0h o=0.87×1.09×1.57×1000×5.00×1.40=10421.82kN
承台受剪切承载力=10421.82kN＞V=1771.98kN,满足要求。
(4)承台抗弯验算
1)承台弯矩计算
N i=F k，/n+ M x y i/Σy i2=843.08/4+3821.72×2.83/(2×2.832)=885.99kN,X i=2.00m M=ΣN i X i=2×885.99×2.00=3543.96kN.m
2)承台配筋计算
承台采用HRB335，f y=300.00N/mm2
A s=M/0.9f y h o=3543.96×106/(0.9×300×1400)=9376mm2
取30 20 @170mm (钢筋间距满足要求),A s=30×314=9420mm2
承台配筋面积9420mm2＞9376mm2,满足要求。
8.计算结果
（1）基础桩
4根φ500 预应力管桩,桩顶标高-1.90m,桩长11.00m；桩混凝土等级80,壁厚125mm,桩顶插筋6 20。
（2）承台
长(a)=5.00m，宽(b)=5.00m，高(h)=1.50m ，桩中心与承台中心 2.00m，承台面标高-0.50m；混凝土等级C35，承台底钢筋采用双向30 20@170mm。
（3）基础大样图
塔吊基础平面图
塔吊基础剖面图
第五节、预埋螺栓的安装
1、地脚螺栓在预埋时，必须用底架或生产厂家随机提供的预埋模具架。
2、放置预埋模具架应注意，焊有角钢的一面向上，并且将钢板上焊有“后”字的一方置于塔机顶升平衡臂的一方。
3、将12颗地脚螺栓分别悬挂在模具架四角薄钢板的孔上，分别戴上一个（或两个）螺帽，使螺帽底面于螺栓顶端的长度为120毫米。
4、将模具架支承起来，使模具架的钢板底面比待浇筑混凝土基础顶面高出20~30毫米。
5、用水准仪将模板的四块钢板较平至相对误差≤1/500。
6、将地脚螺栓上部扶至竖直状态，然后在螺栓下端钩环内置入ф25的长度不少于400毫米的钢筋，并利用它将螺栓下部于绑扎好的钢筋焊接连接成为整体。将螺栓头部用塑料布等物包住以防粘上水泥等杂物。
7、检查模具架的放置方位、水平度误差及螺栓的竖直及固定情况无误后方可浇筑混凝土。
8、防雷接地的要求：塔机基础捣砼前，承台钢筋网应预留二根Φ12以上的钢筋外露于基础砼外，在塔机整体安装前，该钢筋应与建筑物的防雷联通，预埋螺栓的电阻值不得大于4Ω。
第六节、承台施工方法
1、承台模板
承台底浇筑C15混凝土100厚作底模，侧模采用砖模，采用M15 砂浆砌240厚灰砂砖模，具备浇筑垫层条件的，即进行垫层施工，以保护外露的基层土方免受水的浸泡。
2、承台钢筋
○1、钢筋绑扎前要认真对照承台配筋图及说明书开料，底板钢筋通长入承台，接头按设计要求设置。
○2、钢筋绑扎完毕后，必须由项目经理部质安员对照承台配筋图及说明书进行自检，自检合格后，再申报监理单位，并填写隐蔽工程验收记录。
3、承台混凝土浇筑
本工程承台尺寸5m×5m，厚度1.5m，利用一台混凝土输送泵输送到位。为加强混凝土的密实度，提高混凝土的抗拉强度，防止混凝土的收缩裂缝，混凝土的振捣采用插入式振动棒进行振动，振动棒的操作要做到“快插慢拔，直上直下”，保证砼的浇筑质量。采用斜面分层进行浇筑的承台混凝土，布置三道插入式振棒，按斜坡区上中下各一台。混凝土的振捣顺序为从浇筑的底层开始逐层上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。混凝土初凝后立即浇水湿润，且安排专人每天定期浇水进行混凝土的养护。
4、基础静压桩施工：基础静压桩在工程桩施工的同时插入进行，施工工艺详见本工程“静压桩施工方案”。
第七节、附图1、附图一“施工平面布置图”
2、附图二“塔吊支腿固定式地基基础荷载”
5、附图三“1#塔吊附近勘察地质柱状图”