塔吊基础施工方案：位置布设、选型、力学验算、施工要求
[ 关键词：塔吊基础施工方案 塔吊基础 发表日期：2012-10-05 10:33:20 ]
塔吊建筑机械厂(http://www.fx68.net)在本文塔吊基础施工方案中，讲述塔吊基础施工方案，分别由位置布设、基础选型、力学验算、施工要求等方面，分别概述。
一． 工程慨况
总建筑面积 105273.398 2 m ,地下室建筑面积 20322.82 2 m ，地上建筑面积 84950.578 2 m ，其中地下室一层，为地下室车库,总高 4.2 米，总长 176.7 米，总宽 198.07 米，1、6 栋为28 层，2、7 栋为27 层，3、4、5 栋为 22 层， 8、9 栋为 24 层，更衣室 1 层，连廊 1 层，垃圾站 1 层，框剪结构。
二． 编制依据
1．有关塔式起重机基础施工技术要求；
2．TC5013B 型塔式起重机的有关技术资料、产品说明书；
3．GB50010-2002 混凝土结构设计规范；
4．JGJ33-2001 建筑机械使用安全技术规程；
5．JGJ94-2008 建筑桩基技术规范；
6．GB50007-2002 建筑地基基础设计规范；
7．GB50204-2002 混凝土结构质量验收标准；
8. 本工程现场实际情况。
三．位置布设
1．根据现场实际情况，考虑到地下室面积较大，分析塔吊的覆盖范围与相互干扰的影响，分析塔吊定位与基坑地下室外侧墙关系，综合考虑1#~9#楼之间施工联系。我司经充分论证后，在地下室主体结构施工阶段设置4 台塔吊；
2．分析塔吊基础承台与基坑承台之间的关系，保证塔吊承台与主体工程基础承台之间相互不影响，塔吊基础与各栋建筑之间的距离不小于2 米；
3．分析塔式起重机的附墙连接方案，附墙不能太远，属于超长附墙对附墙的专项设计和配置要求高，成本不合算；
4．考虑地下室施工流水安排，地下室施工期间的塔吊运输能力要求和转运需要；
5．根据相关资料、现场具体情况，在上述考虑因素外，同时考虑到塔吊基础施工、塔吊安装拆除的技术要求，以及塔吊辅助施工升降机、物料提升机或外架钢管拆除的要求，以及塔吊安装距离建筑物的合理距离、护臂安装需要情况，考虑到塔吊覆盖范围安全使用、不影响场地施工临时变压器、临时施工用房，综合塔吊基础位置不影响地下室底板、顶板后浇带施工等因素；
6．设计定位考虑到建筑物阳台外飘或其他外挑结构影响，塔吊机身尺寸 1600mm× 1600mm，以及建筑物与塔吊之间的安全距离，同时综合塔吊基础可能对工程基础的影响。 在考虑、分析上述因素基础上，我司进行了塔吊方案的比选、经济技术比选，已确认有关塔吊的安装定位和布置，所选择确定的方案为最优方案。最后确定：整个主体施工塔吊选型为 TC5013B，均采用冲孔桩基础。原则上根据现场具体情况，一旦结构封顶具备条件情况下及时拆除。 本工程经技术经济评价分析、比选，确定的塔吊平面位置及尺寸详附图。
四．基础选型
1．考虑到本工程基坑底地质实际情况，为方便统一管理和协调，初定塔吊基础采用5000×5000 承台、整板形式；
2．初步确定本工程塔吊承台板混凝土等级采用 C35 早强型混凝土，承台板板厚 1200mm； 3．经力学计算、验算上述塔吊基础承台满足要求，请监理公司审核确认上述平面位置，以不影响使用和后期总体规划为宜；
4．由于目前确定的位置布设、基础选型是在目前的图纸基础上确定的，若由于各种原因需要更改，以施工现场实际定位为准。
5．桩采用直径为 1000mm 冲孔桩，每个塔吊基础做四条冲孔桩,桩底深入强风化岩层底，强风化岩层约8m 深。冲孔桩主筋为18Φ22，。
五．有关塔吊基本参数
1．本工程建筑标高最高为88.20 米；
2．选用塔吊型号：TC5013B 四台，臂长50m，用于9 栋楼，设计最大安装高度为100 米。
六．力学验算
中联TC5013B 塔吊抗倾覆验算及基础结构验算
1．设计参数
塔吊型号:中联TC5013B,最大4绳起重荷载6t； 塔吊有附墙起重最大高度=100m,塔身宽度B=1.60m； 承台基础混凝土强度:C35, 厚度Hc=1.20m，承台长度Lc或宽度Bc=5m； 承台钢筋级别:Ⅱ级,箍筋间距S=200mm,保护层厚度:50mm； 参考塔吊说明书可知： 塔吊处于工作状态（ES）时： 最大弯矩 k M =1335KN·m 最大压力 k F =511.2KN 塔吊处于非工作状态（HS）时： 最大弯矩 k M =1552KN·m 最大压力 k F =464.1KN
2．基础抗倾覆验算
取塔吊最大倾覆力矩，在非工作状态（HS）时： k M =1552KN·m,按如下公式验算： 3 b G F h F M e k k h k 式中 e----偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离m； M k ---作用在基础上的弯矩， m kN ； F k ---作用在基础上的垂直载荷，kN； F k ----作用在基础上的水平载荷，kN； G k ----混凝土基础的重力，kN； 已知：弯矩 M=1552 m kN ，水平载荷 F h =73.9KN，塔吊重量F V =1000kN 基础承台尺寸为b×b×h=5m×5m×1.2m 基础承台的重力 k G =5×5×1.2×25=750kN 求：偏心距e 解： m G F h F M e k v h 937 . 0 750 1000 2 . 1 9 . 73 1552 G 抗 倾 覆 示 意 图 M 倾 F 5 m b 6 6 7 . 1 3 5 3 m b m e 667 . 1 3 937 . 0 抗倾覆稳定性满足要求。
3．基础压应力验算
地面压应力按如下公式验算 B K v B p bL G F p 3 2 式中：F V ---作用在基础上的垂直载荷，kN； G k ----混凝土基础的重力，kN； p B ----地面计算压应力，Pa； [p B ]—地面许用压应力，由实地勘探和基础处理情况确定。 一般取[p B ]=2×10 5 Pa～3×10 5 Pa，现取 Pa 10 2 P 5 B 求：地面压应力p B ) ( 10 493 . 1 445 . 23 10 3500 937 . 0 2 5 5 3 10 750 10 1000 2 3 2 5 3 3 3 Pa bL G F p k v B Pa P Pa p B B 5 5 10 2 10 493 . 1 地面容许压应力满足要求。 根据TC5013B 塔吊说明书，在工作状态下，塔吊垂直轴力 k F 最大为511.2KN，弯矩 k M 1335 KN.M，水平力 vk F 18.3KN Fv(kN) Fh(kN) M(kN.m) T(kN.m) 工况 511.2 18.3 1335 269.3 非工况 464.1 73.9 1552 0 承台自重 k G =25×Bc×Bc×Hc=25×5×5×1.20=750kN
4. 桩顶竖向力计算
工作时单桩平均竖向力为 东莞天安数码城E 区工程 塔吊基础施工方案 中铁二局股份有限公司 6 KN n G F Q k 92 . 403 4 900 68 . 715 单桩桩顶所受的最大压力与最大拔力分别为： KN c h F M G F Q V c 09 . 851 2 4 max , KN c h F M n G F Q V t 25 . 43 2 max , 故不需要验算桩的抗拔。 其中 ，F、FV、M、G均取基本组合值，即： KN G G KN M M KN F F KN F F k k vk v k 900 2 . 1 1869 4 . 1 62 . 25 4 . 1 68 . 715 4 . 1 k Q =403.92KN<单桩设计承载力为1000kN 满足要求 max , c Q =851.09<1.2 1000=1200KN 满足要求
5.承台斜截面抗剪切计算
承台斜截面抗剪切计算 依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.10条。 0 0 h b f V t hs 1 75 . 1 4 1 0 800 h hs 其中 b o ——承台计算截面处的计算宽度，b o =5000mm； h o ——承台计算截面处的计算高度，h o =1150mm； λ——计算截面的剪跨比，λ=a/h o 此处，a=(5000.00/2-1600.00/2)-(5000.00/2-3000.00/2)=700.00mm；当 λ<0.25 时，取λ=0.25；当 λ>3时,取λ=3，得λ=0.667； hs ——受剪切承载力截面高度影响系数；当h o <800mm时，取h o =800mm；当h o >2000mm时,取h o =2000mm；其间按线性内插法取值，因此本计算式取h o =1150mm f t ——C35混凝土轴心抗拉强度设计值，f t =1.57N/mm 2 ； 东莞天安数码城E 区工程 塔吊基础施工方案 中铁二局股份有限公司 7 φ 1 0 0 0 冲 孔 桩塔 吊 基 础 平 面 示 意 图塔 吊 底 脚将各值带入计算式 0 0 h b f t hs = N 10 10 09 . 1 1150 5000 57 . 1 1 667 . 0 75 . 1 1150 则851.09KN≤ N 10 10 09 . 1 ； 经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
6.承台截面主筋
依据TC5013B塔吊安装说明书，塔吊基础面筋采用双向配置24条 25 钢筋，塔吊基础底筋同样采用双向配置24条 25 钢筋。 东莞天安数码城E 区工程 塔吊基础施工方案 中铁二局股份有限公司 8 面 筋 双 向 配 置 24条 25 桩 芯 用 C35混 凝 土 灌 满 100厚 C15混 凝 土 垫 层底 筋 双 向 配 置 24条 25 塔 吊 架 边承 台 混 凝 土 C35早 强 225条 12拉 结 筋塔 吊 基 础 配 筋 图
7.桩承载力验算
桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(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=F=715.68kN； 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： A f N c 0 其中， 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=7.85×10 5 mm2。 N 0 =1.0×715.68=715.68KN; 东莞天安数码城E 区工程 塔吊基础施工方案 中铁二局股份有限公司 9 A f c =16.7×7.85×10 5 =1.311×10 7 N=13110KN 故 A f N c 0 桩顶轴向压力设计值满足要求
8. 桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.2-3条，单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算： R = ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc Qsk = u∑qsikli Qpk = qpkAp Qck = qckAc/n 其中 R——单桩的竖向承载力设计值； 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， qck= 55.000 kPa； Ac——承台底地基土净面积，Ac=5.000×5.000-4×0.785=21.860m2； n——桩数量，n=4； ηc——承台底土阻力群桩效应系数，ηc=ηciAci/Ac+ηceAce/Ac ηs, ηp, ηc——分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数； γs,γp, γc——分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； qpk——极限端阻力标准值； u——桩身的周长，u=3.141m； Ap——桩端面积,取Ap=0.785m2； li——第i层土层的厚度； 各土层厚度及阻力标准值如下表: 东莞天安数码城E 区工程 塔吊基础施工方案 中铁二局股份有限公司 10 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 1 1.14 43.00 60.00 0.80 淤泥质粘土 2 6.30 86.50 130.00 0.70 中砂 3 0.70 127.00 200.00 0.50 粉质粘土 4 8.4 138.00 500.00 0.50 强风化岩 单桩竖向承载力验算： R=3.14×(1.14×43.00×0.80+6.30×86.50×0.70+0.70×127.00×0.50+1.86× 138.00×0.50)/1.67+1.70×500.00×0.785/1.67+0.36×(200.000× 21.858/4)/1.650=1.754×10 3 kN> max , c Q =851.09kN； 上式计算的R的值大于最大压力851.09kN,所以满足要求! 因为该冲孔桩穿过8、9m深的强风化岩层直接进入中风化，故不需要验算桩的抗倾覆。
七．施工要求
1．基础土方开挖
由于本工程地基为淤泥质土层，塔吊基础开挖时可能造成临近已施工的预制管桩偏移，为防止已施工的预制管桩偏移，开挖时在情况允许条件下，尽可能减小放坡系数（根据实际情况本工程采用≥1：1 的放坡系数）；在开挖过程中，适当采用密目支撑支护，防止周边预应力管桩两侧产生较大的高差。
2．钢筋
⑴承台板板厚1200mm，承台面双向配筋纵横向各24 条φ25,承台底双向配筋纵横向各24 条φ25，拉结筋225 条φ12。
⑵塔吊基础底、顶面钢筋的放置部位，严格按照相应的基础技术资料执行。
3．砖胎模
⑴砖胎膜砌筑使用水泥砂砖砌体，M5 水泥砂浆，混凝土接触面原浆勾缝。砌筑高度＞1m，墙厚不小于240mm；砌筑高度≤1 m，墙厚不小于120mm。胎膜的平整度、垂直度、尺寸偏差达到模板验收规程要求；
⑵砖胎膜下设混凝土垫层，范围按每边大于砖模断面100mm。
4．混凝土
⑴承台底垫层浇筑C15 混凝土100mm 厚；
⑵混凝土强度等级为 C35 早强混凝土，必须振捣密实，混凝土基础上平面要在同一水平面上，误差应小于2‰；
⑶混凝土浇注采用插入式振动器振捣，振捣时要做到“快插慢拔”， 要掌握好振捣时间，视砼表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准；
⑷塔吊基础混凝土采用分层浇筑，每层砼厚度应不超过振动棒长的1.25 倍；
⑸在振捣上一层时，应插入下层中5cm 左右，以消除两层之间的接缝，同时在振捣上层砼时，要在下层砼初凝之前进行；振动器使用时，振动器距离模板不应大于振捣器作用半径的0.5 倍，并不宜紧靠模板振动，宜应尽量避免碰撞钢筋、预埋件等；
⑹塔吊基础混凝土浇筑时，专人跟班作业对钢筋、塔吊预埋件的调整控制、保护监控；
⑺塔吊基础混凝土浇筑时，关键要控制好预埋件是否正确，支架是否稳固；
⑻塔吊基础砼养护在浇注后10～12h 内，直接浇水养护，以保持砼具有足够湿润状态，养护的时间不得少于14 天；
⑼在已浇注的塔吊基础砼强度达到1.2N/mm2 以后，始准在其上面来往行人和操作；
⑽塔吊基础混凝土强度≥90%时，方可进行安装作业，塔吊基础混凝土浇筑时需留两组同条件试块。
5．预埋螺栓
⑴按照中联TC5013B 型号塔吊基础技术资料预埋；
⑵在基础钢筋安装到位过程中，跟踪安装基础地脚螺栓，并用仪器进行精确定位复核；
⑶填写塔式起重机基础隐蔽及验收记录；
6．注意事项：
⑴预埋地脚螺栓时应用铁丝与钢筋绑扎，绝不允许采用点焊的方法固定；
⑵应考虑进退场临时便道施工时间，保证塔吊安装机械顺利进退场等因素；
⑶基础施工时，作好塔吊基础的防雷接地等有关措施。
八．其他要求
1．安装塔吊前，应复核基础是否达到设计要求，混凝土强度是否符合安装条件；
2．安装必须有塔式起重机安装方案；
3．建立机械保养及检修记录、机械运转记录；
4．进行塔式起重机安装安全技术交底；
5．编写塔吊防碰撞措施；
6．建立塔式起重机垂直度测量记录、电气系统绝缘电阻测试记录、接地电阻测试记录；
7．要进行塔式起重机的检验，并取得检验报告书；
8．应有包括产品合格证在内的完整资料一套；
9．应按照规定办理广东省、东莞市施工垂直运输设备安装登记证；
10．对应各塔吊的专用电缆、电箱等严格按临时用电总平面布置图及相应的专项方案执行。
九．附图
1．塔式起重机平面定位布置图
2. 冲孔桩施工图