施工方案参考－某住宅小区塔吊基础设计方案
[ 关键词：塔吊基础设计方案 塔吊型号 发表日期：2012-08-26 11:13:23 ]
塔吊施工方案－某住宅小区塔吊基础设计方案。塔吊建筑机械厂(http://www.fx68.net)将通过本文安例，与广大同行探讨塔吊施工方案的先进塔吊技术、安全事项等。
一、工程概况
总用地面积约3.5 万平方米，拟兴建公寓式住宅楼6 栋（其中1、2 栋为21，其余栋为22 层）和裙楼商铺等建筑物。设一层地下室 ；总建筑面积131277.43m2， 5、6 栋建筑总高度81.15 米，1、2 栋建筑总高度78.15 米，3、4 栋建筑总高度80.95 米，本工程由广东华方工程设计有限公司设计，东莞市鑫隆实业发展有限公司、东莞市鑫隆房地产开发有限公司投资兴建，广东省第一建筑工程有限公司承建，广东建设工程监理有限公司东莞监理部监理。 基础类型为预应力静压管桩；为满足平面垂直运输及施工需要，我司在拟建场地投入6 台塔吊， QTZ63 、QT80EA 各三台；每台主架安装高度为90m，安装具体位置详见塔吊安装平面布置图（见附表），承台标高距地下室底板板底标高20mm。
二、编制依据
1、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
2、《建筑桩基础设计规范》（GJ94-94）
3、本工程地质勘测报告
4、产品使用说明书
三、地质地貌情况
1、拟建场地属冲积平原地貌，原为一片耕地，后经人工填土改造，尚未完全推填整平；场地东部地面较高，西部地势稍低，高差最大约1.2m，场地内下伏土层厚 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 3 页 共 25 页 度相差较大，一般南部较薄，往东北方向变厚。根据土性特征和物理力学性质，土层自上而下分述如下：
（1）填土层：普遍分布，厚度 0.60～2.30 米，平均 1.32 米；黄杂～黄红色，局部为灰杂色，由粘性土、砂粒及少量风化岩块组成，呈松散～半固结状。
（2）粉质粘土层：普遍分布，厚度 0.80～3.70 米，平均 1.79 米；土黄～红黄色，偶见黄白色，含少量砂粒及铁质氧化物，较湿，一般呈硬可塑状，局部为可塑状；平均标贯击数7.9 击。
（3）中粗砂层：普遍分布，厚度0.90～4.10 米，平均2.16 米；浅黄～灰黄色，含较多粘性土，土芯局部粘结成团块，较湿，呈松散～稍密状；平均标贯击数 9.6 击。
（4）淤泥质土层：普遍分布，厚度 2.10～6.50 米，平均 3.73 米；深灰～灰黑色，局部为灰褐色，含少量有机质，部分钻孔含少量粉细砂，饱和，原状土软塑，重塑土流塑；平均标贯击数1.8 击。
（5）细砂层：普遍分布，厚度 1.1～4.2 米，平均 2.15 米；浅灰色，含少量淤泥质土，很湿，松散，局部稍密；平均标贯击数8.3 击。
（6）粗砂层：大部分区域分布，厚度 1.50～4.50 米，平均 3.43 米；灰白色，偶见灰杂色，成份以石英为主，饱和，中密～密实状，平均标贯击数18.4 击。
（7）砂质粘性土层：大部分区域分布，厚度2.00～10.00 米，平均6.49 米；灰黄色，局部为红黄色，属残积土，由下伏片麻岩风化而成，稍湿，硬塑；平均标贯击数18.9 击。
2、基岩条件
场地土层之下的基底岩石为下古生界片麻岩，属变质岩类。按风化程度及力学强度，可分为强风化片麻岩8、中风化片麻岩9、微风化片麻岩10。
3、水文地质概况
场地内地下水主要为第四系土层中的孔隙潜水，粗砂层6 为主要赋水层位，透水性强，中砂层3 及细砂层5 次之；其它各层均为弱透水层及相对隔水层；地下水的补给来源为大气降水及附近小溪和生活用水渗透补给。 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 4 页 共 25 页
四、塔吊型号及技术性能指标简介
1、QTZ63塔吊
QTZ63 塔式起重机是在 1999 年由广东省建筑机械厂和长沙建设机械研究院根据最新标准设计的新型建筑用塔式起重机，该机为水平臂架、小车变幅，上回转自升式用途塔吊，允许初始安装高度为35 米，允许最大安装高度为120 米。工作状态下作用于基础的最大垂直荷载G=65 吨、W=4.2 吨、M=128 吨米、MK=21 吨米。非工作状态下作用于基础的最大垂直荷载G=42 吨、W=8 吨、M=185 吨米、MK=0 吨米（其中：G 表示基础所受的垂直力、W表示基础所受的水平力、M表示基础所受的倾翻力矩、MK 表示基础所受的扭矩）。其最大幅度为 48m，最大起重量为 6T，起重力矩符合最新塔式起重机基本参数。 该机上部采用液压顶升，增加或减少标准节，使塔吊能随着建筑物的升高而平稳地升高，同时塔吊的起生能力不因塔吊的升高而降低。其起升机构采用电磁离合器换档变速，同时采用带有涡流制动器的电动机，使得起升机构获的理想的起升速度及荷重的慢就位。小车牵机构均装有电磁盘式制动器，使工作机构速度高且平稳可靠。附着式的最大起升高度可达 120m，附着式起重机的底架可直接安装在建筑物上或建筑物近旁的混凝土基础上。为了减少塔身计算长度以保持其设计起重能力，设有五套附着装置。 第一附着装置距基础面 15m（4 层），第二附着装置距第一附着点 15m（9 层）（为了工程进度需要，不受塔吊自由高度的影响，在基础面至第一道附着增加一道），第三附着装置距第二附着点16m（14 层），第四附着装置距第三附着点16m（19 层），第五附着装置距第四附着点13m（顶层），起重悬高（第五附着点至臂根铰点距离）不大于20m，附着点的高度可允许根据楼层的高度做些适当的调整。 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 5 页 共 25 页
2、QTZ80塔吊型号及技术性能指标简介
（1）江麓 QT80EA 固定式起重机是按照国家和行业标准，参照相应的国际标准设计、制造的一种回转水平臂自升塔式起重机；额定重力矩为800kN.m。该机各项性能参数先进、起升高度高、工作幅度大、作业空间广、使用效率高;在独立固定式基础上增加附着，以满足高层建筑施工要求，附着后起升高度可达 159m，其塔身由8 个标准节,55 个塔身及一个固定基础节组成。工作及非工作状态作用于基础的最大垂直荷载及最大弯矩如下表
（2）塔吊性能和技术指标（详见表1）
（3）起重性能参数（详见表2）
（4）供电要求： 供电容量：80KW；供电电压：380V（允差10%）；供电频率：50HZ。 附件：
（一）塔吊出厂安全认可证
（二）塔吊出厂合格证
（三）塔吊使用说明书
1、附着支撑应在浇筑主体梁、柱时按生产厂家给出的固定尺寸预埋。 2、主体结构附着处强度：塔吊附着预埋件处的柱、梁应加强，在梁或柱角部增加25、8@100 加密箍：长度在2 米范围内。 塔吊旋转中心主体柱、梁混凝土塔吊附着预埋件 4 0 0 0 - - - 4 5 0 0 塔吊附着预埋件塔吊附着安装平面图塔吊旋转中心主体柱、梁混凝土塔吊附着预埋件 4 0 0 0 - - - 4 5 0 0 塔吊附着预埋件 F1 F2 F3 F4 塔吊附着受力图 3、基础配筋图
五、塔吊基础设计
1、QTZ63 塔式起重机基础设计
（1）采用预应力管桩DN500，4 根，中距2500，桩有效长度16.0m。 2栋 1 1 J L 1 QTZ63基础平面图剖面图 剖 面 地下室底板 5栋 1 1 J L 1 QTZ63基础平面图 6栋 1 1 J L 1 QTZ63基础平面图
（2）双层双向，做成钢筋笼形式 承台尺寸4000×4000；承台厚度：1500；基础梁（JL1）600×1200；面4Φ25；底4Φ25,砼强度为C30
（3）桩芯钢筋笼 5Φ20；入桩 2m，锚入承台 1.5m，C30 膨胀砼。
（4）承台与DN500 桩应保持有10cm的锚入，承台底C10 垫层，10cm厚。承台面标高-5.30
（5）施工时应做好位移和沉降观测，发现异常情况，应立即停止使用，排除问题方可使用。
2、QT80EA 塔式起重机基础设计
（1）采用预应力管桩DN500，4 根，中距3000，桩有效长度16.0m。 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 12 页 共 25 页 1栋 1 1 QT80EA基础平面图 J L 1 3栋 1 1 QT80EA基础平面图 J L 1 4栋 1 1 QT80EA基础平面图 J L 1 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 13 页 共 25 页
（2）双层双向，做成钢筋笼形式 承台尺寸：4200×4200；承台厚度：1500；基础梁（JL1）600×1200；面筋 4 Φ25；底4Φ25，砼强度为C30
（3）桩芯钢筋笼 5Φ20；螺旋箍筋桩2m，锚入承台1.5m，C30 膨胀砼。
（4）承台与DN500 桩应保持有10cm的锚入，承台底C10 垫层，10cm厚。承台面标高-5.3 1剖面地下室底板
（5）施工时应做好位移和沉降观测，发现异常情况，应立即停止使用，排除问题方可使用。 塔吊桩基础的计算书（QT80EA）
一. 参数信息
塔吊型号：QT80EA，自重（包括压重）F1=556kN，最大起重荷载F2=80.00kN 塔吊倾覆力距M=1726kN.m，塔吊起重高度H=110.00m，塔身宽度B=1.5m 混凝土强度：C30，钢筋级别：Ⅱ级，承台长度Lc 或宽度Bc=4.20m 桩直径或方桩边长 d=0.50m，桩间距a=3.00m，承台厚度Hc=1.50m 基础埋深D=1.50m，承台箍筋间距S=150mm，保护层厚度：50mm
二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1、塔吊自重（包括压重） F1 =556kN 2、塔吊最大起重荷载F2=80.00kN 作用于桩基承台顶面的竖向力 F =1.2×(F +F2)=763.2 kN 塔吊的倾覆力矩 M =1.4×1726=2416.4 kN.m
三. 矩形承台弯矩的计算
计算简图： 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 15 页 共 25 页 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《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94 的第5.1.1 条） 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=1.2 × 1280.02=1536.02kN； G——桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc× D）=1428.84kN； Mx,My——承台底面的弯矩设计值（kN.m）； xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY 方向距离（m）； Ni——单桩桩顶竖向力设计值（kN）。 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值: Nmax=（763.2+1428.84）/ 4 +（2416.4+890.3）×（3.00×1.414 / 2）/【2×（3.00 ×1.414 / 2） 2 】=1327.52kN Nmin=（763.2+1428.84）/ 4—（2416.4+890.3）×（3.00×1.414 / 2）/【2×（3.00 ×1.414 / 2） 2 】= —231.5KN
2、管桩的承载力和管桩进入土层考虑 N=λ π d∑ LiＦi+0.9Gs> Nmin（安全） 式中： 预制桩 预制桩 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 16 页 共 25 页 λ ——抗拔允许摩阻力与受压允许摩阻力的比例系数：0.4～0.7 Li——第i 层土层厚度 Ｆi——第i 层土层桩摩擦系数 Gs——单桩自重： Gs=3.14×(0.25×0.25-0.105×0.105) × 10×2.5×9.8=39.6KN N=0.4×3.14×0.5×（1.32×24+1.79×53+2.16×64+3.73×24+2.15×32+3.43× 84.5+6.49×58）+0.9×39.6=719.76 KN 〉231.5 KN 3、矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94 的第5.6.1 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（m）； Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（k），Ni1=Ni—G/n。 经过计算得到弯矩设计值： N=（763.2+1428.84）/ 4+2416.4×（3.00 / 2）/ 【4×（3.00/2）2】=950.74kN Mx1=My1=2×（950.74—1428.84 / 4）×（1.50—0.75）=890.3kN.m
六. 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 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； h 0 ——承台的计算高度。 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 17 页 共 25 页 fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm 2 。 经过计算得 s=890.3×10 6 /（1.00×14.30×4200.00×1388 2 ）=0.009 =1—（1—2×0.009） 0.5 =0.009 s=1—0.009 / 2=0.996 Asx=Asy=890.3×10 6 /（0.996×1388×300.00）=2146.68mm 2 承台配筋选取双层双向配，As=6104.16mm 2 ，可满足要求。
七. 矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94—94）的第5.6.8 条和第5.6.11 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=1005.24kN 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 0 ——建筑桩基重要性系数，取1.0； ——剪切系数, =0.20； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm 2 ； b 0 ——承台计算截面处的计算宽度，b 0 =4200mm； h 0 ——承台计算截面处的计算高度，h 0 =1450mm； fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm 2 ； S——箍筋的间距，S=150mm。 经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!
八. 桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1 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=1536.02kN 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 18 页 共 25 页 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 0 ——建筑桩基重要性系数，取1.0； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm 2 ； A——桩的截面面积，A=0.188m 2 。 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!
九. 桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3 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=1005.24kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 最大压力： 其中 R——最大极限承载力； Qsk——单桩总极限侧阻力标准值: Qpk——单桩总极限端阻力标准值: Qck——相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值: qck——承台底1/2 承台宽度深度范围（≤5m）内地基土极限阻力标准值； s, p——分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数； c——承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值： s, p, c——分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsk——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 19 页 共 25 页 qpk——极限端阻力标准值，按下表取值； u——桩身的周长，u=1.571m； Ap——桩端面积,取Ap=0.19m 2 ； li——第i 层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值 (kPa) 土端阻力标准值 (kPa) 土名称 1 1.3 24 825 素填土 2 1.79 53 1270 粉质粘土 3 2.16 64 4350 中砂 4 3.73 24 1270 淤泥质土 5 2.15 32 3150 细砂 6 3.43 84.5 6550 粗砂 7 6.49 58 8400 砂质粘性土 由于桩的入土深度为16m,所以桩端是在第7 层土层。 最大压力验算: R=1.57
一. 参数信息
塔吊型号：QTZ63，自重（包括压重）F1=411.6kN，最大起重荷载F2=60.00kN 塔吊倾覆力距M=1783.6kN.m，塔吊起重高度H=100.00m，塔身宽度B=1.6m 混凝土强度：C30,钢筋级别：Ⅱ级，承台长度Lc 或宽度Bc=4.00m 桩直径或方桩边长 d=0.50m，桩间距a=2.50m，承台厚度Hc=1.50m 基础埋深D=1.50m，承台箍筋间距S=150mm，保护层厚度：50mm
二. 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
1、塔吊自重（包括压重） F1 =411.6 kN 2、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×(F +F2)=565.92 kN 塔吊的倾覆力矩 M =1.4×1783.6=2497.04 kN.m
三. 矩形承台弯矩的计算
计算简图： 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最不利方向进行预制桩 预制桩 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 21 页 共 25 页 验算。 1、桩顶竖向力的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94 的第5.1.1 条） 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=1.2×697.00=836.40kN； G——桩基承台的自重，G=1.2×（25.0×Bc×Bc×Hc+20.0×Bc×Bc× D）=1296.00kN； Mx,My——承台底面的弯矩设计值（kN.m）； xi,yi——单桩相对承台中心轴的XY 方向距离（m）； Ni——单桩桩顶竖向力设计值（kN）。 经计算得到单桩桩顶竖向力设计值： Nmax=（565.92+1296.00）/ 4+（2497.04+576.8）×（2.50×1.414 / 2）/【2×（2.50 ×1.414 / 2） 2 】=1335.03kN Nmin=（565.92+1296.00）/ 4—2497.04×（2.5×1.414 / 2）/【2×（2.5×1.414 / 2） 2 】= —404.07KN 2、管桩的承载力和管桩进入土层考虑 N=λ π d∑ LiＦi+0.9Gs> Nmin（安全） 式中： λ ——抗拔允许摩阻力与受压允许摩阻力的比例系数：0.4～0.7 Li——第i 层土层厚度 Ｆi——第i 层土层桩摩擦系数 Gs——单桩自重： Gs=3.14×(0.25×0.25-0.105×0.105) × 10×2.5×9.8=39.6KN N=0.4×3.14×0.5×（1.32×24+1.79×53+2.16×64+3.73×24+2.15×32+3.43× 84.5+6.49×58）+0.9×39.6=719.76 KN 〉404.07 KN 3、矩形承台弯矩的计算（依据《建筑桩基础技术规范》JGJ94-94 的第5.6.1 条） 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 22 页 共 25 页 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（m）； Ni1——扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值（kN），Ni1=Ni—G/n。 经过计算得到弯矩设计值： N=（565.92+1296.00）/ 4+2497.04×（2.50 / 2）/【4×（2.50 / 2） 2 】=964.89kN Mx1=My1=2×（964.89-1296.00 / 4）×（1.25-0.80）=576.80kN.m 四. 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 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； h 0 ——承台的计算高度。 fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm 2 。 经过计算得 s=576.80×10 6 /（1.00×14.30×4000.00×1388 2 ）=0.007 =1-（1-2×0.007） 0.5 =0.007 s=1-0.007/ 2=0.997 Asx= Asy=576.8×10 6 /（0.997×1388×300.00）=1373.33mm 2 。 承台配筋选取双层双向配三级钢，As=5850mm 2 ，可满足要求。
十. 矩形承台截面抗剪切计算
依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.6.8 条和第5.6.11 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=1029.89kN 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 0 ——建筑桩基重要性系数，取1.0； ——剪切系数, =0.20； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm 2 ； b 0 ——承台计算截面处的计算宽度，b 0 =4000mm； h 0 ——承台计算截面处的计算高度，h 0 =1388mm； fy——钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm 2 ； S——箍筋的间距，S=150mm。 经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
十一. 桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第4.1.1 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=1029.89kN 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 0 ——建筑桩基重要性系数，取1.0； fc——混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm 2 ； A——桩的截面面积，A=0.188m 2 。 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！ 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 24 页 共 25 页
十二. 桩竖向极限承载力验算及桩长计算
桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-94）的第5.2.2-3 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=831.50kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 最大压力: 其中 R——最大极限承载力； Qsk——单桩总极限侧阻力标准值: Qpk——单桩总极限端阻力标准值: Qck——相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值: qck——承台底1/2 承台宽度深度范围（≤5m）内地基土极限阻力标准值； s, p——分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数； c——承台底土阻力群桩效应系数；按下式取值： s, p, c——分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsk——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk——极限端阻力标准值，按下表取值； u——桩身的周长，u=1.571m； Ap——桩端面积,取Ap=0.19m 2 ； li——第i 层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下: 鑫隆世纪名居塔吊基础施工方案 第 25 页 共 25 页 序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值 (kPa) 土端阻力标准值 (kPa) 土名称 1 1.8 24 825 素填土 2 1.9 53 1270 粉质粘土