某工程QTZ63塔吊基础设计、计算施工方案

一、基本概况

　　2#~6#塔吊均设置在地下室内，其中 2#、4#、5#在两层地下室范围内， 3#、6#在三层地下室范围内，具体平面位置见施工总平面置图。 由于塔吊位于地下室内，且需在基坑未开挖之前架设，故采用钻孔灌 注桩加钢格构柱的基础形式。格构柱高度从下室底板底标高至顶板顶标高 以上约 1.84m。 2#~6#塔吊均选用 QTZ63塔吊，最大幅度 55m，最大起重 60kn，最大 设计自由高度 40m。 各相关标高及高度尺寸见下表： （单位：m）项目 名称 代 号 2# 21.0 41.20 -10.15 700 -10.85 12.19 3# 21.0 35.60 -12.15 800 -12.95 14.29 塔吊编号 4# 21.0 30.00 -10.15 700 -10.85 12.19 5# 21.0 30.00 -10.15 700 -10.85 6# 21.0 30.00 -12.15 800 -12.95 ±0.00 以上建筑物最大高度（m） A ±0.00 以上塔吊需架设度度 B=A+9.0+塔吊相互错位高(m) 地下室底板顶标高(m) 地下室底板厚度(mm) 地下室底板底标高(m) 钢格构柱有效高度 F=『E』+1.34(m) 塔吊最大自由高度(基坑开挖后) G=『E』+B 钻孔灌注桩顶有效高 B C D E F G H 52.05 -10.85 48.55 -12.95 40.85 -10.85 40.85 -10.85 42.95 -12.95 从表中可知,当地下室开挖至底板底标高后,钢格构柱相当于塔吊塔身 作用,这时塔吊的高度均超过塔吊设计的自由高度,且不可能设置附着设施, 故塔吊的架设高度需采取分次升高的措施,即在地下室土方开挖前，初次架 设高度只升至地下室顶板上 20m 高度以内，保证在地下室施工至顶板时， 能安全使用即可，待地下室顶板施工后，在顶板处与塔吊设置附着设施， 然后再升至上部主体结构施工时所需的安全高度。 （其中 2#塔吊还需与地面 以上的主体工程再设一道附着。 ）

二、塔吊基础设计

　　彩用 4 根钻孔灌注桩（Φ800）加角钢格构柱，并在柱顶设钢筋砼十字 梁底座与塔吊安装连接的方案，具体见设计图。 说明：

1、钻孔灌注桩砼强度等级为 C25，其施工应严格按规范要求执行，超 灌部分在地下室底板厚度范围内，地下室极施工时，需将钢格构柱内的砼 凿除洗净后，焊接钢板止水片；
2、钢格构柱与灌柱的塔接长度为 2.0m，应按图中要求与钢筋笼主筋焊 接，在下钢筋笼时，应严格控制四根钢格构柱的方向成正方形布置，以保 证其外围槽钢加固杆的焊接；
3、塔吊底座与塔吊的安装应按塔吊出厂说明书要求执行，控制好预埋 螺栓的位置及锚固深度，若底座梁的尺寸不能满足时，可局部在相应位置 加大梁的截面尺寸，格构柱顶段应浇入底座梁内；
4、[12.6 槽钢外围加固杆应随挖土深度即时焊接，钢格构柱体露在土 层以上的未焊接槽钢加固杆的高度不得大于一个基准节（即 2.0m）的高度。 若使用过程中，有异常先兆，可在钢格构柱体内（即 4 根格构柱之间）增 焊十字斜撑；
5、所有钢构件的焊接均为接触边长度内满焊，焊缝厚度≥6mm。

三、塔吊基础计算

（一）塔吊安装底座梁计算

　　梁截面为 400×1000mm，II 级钢筋。 1、P 值计算 P= F + G MxYi Myxi ± ± n ∑ yi 2 ∑ Xi 2 式中 F=1.2×(520+60)=696 KN G=0 n=4 M x = M y = 1600 KN ? M xi = yi = 2.0×1.4142 =1.41 (按最大倾覆力矩 M 方向取值) m 2 696 1600 × 1.41 代入 P= + = 741KN 2 4 2 × 1.41 2、配筋计算 M=pa=741×0.29=211.41KN.m ds = M 2 fcbn0 = 215.0 × 10 6 = 0.04 14.3 × 400 × 970 2 S = 1 ? 1 ? 2ds = 1 ? 1 ? 2 × 0.04 = 0.04 rs = 1 ? S As = 2 = 1 ? 0.02 = 0.98 M 215.0 × 10 6 = = 754mm 2 rs ho f y 0.98 × 970 × 300 选用 3Φ18, As=763mm2>754mm2

（二）关于钢格构柱设计说明

　　四支钢格构柱组成格构架体可视为塔吊的塔身,在基坑开挖前,相当于 塔体在地下的埋置段,故只需钢格构架体的整体承截力大于塔吊本身塔身的 承载力和承受住安装底座的重力，并保证格构柱顶与塔吊底节的连接能满 足塔吊出厂说明书的要求时，钢格构柱体应是安全的。本设计均能满足上 述条件，同时，该设计已是通过实践安全使用的做法，故计算从略。

（三）桩顶固定台说明

　　由于钢格构柱与砼灌注桩为同一垂直轴线，其作用不同于桩顶承台， 只是在基坑挖土完毕后，在地下室底板未浇筑前，将四根桩体稳定，使不 同材料的钢格构柱体与砼灌注桩的连接部位形成一个加固节点，属构造措 施，故不予计算。

（四）基桩计算

1、桩顶荷载计算

1）塔吊传来的荷载：P=741KN
2）砼安装底座自重：梁：400×（1000-120）×3790=1.334M3 （2×1.334-0.4×0.4×0.88）×25.5=64.44KN 板：2.68×2.68×0.12×25.1=21.63KN G1=1.2×(64.44+21.63)÷4=26KN
3）桩顶固定台自重：G2=1.2×(3.6×3.6×0.6×25.1)÷4=59KN
4）地下室底板荷载：地下室底板当砼强度达到一定程度后，会由于自 身结构承力， 不影响桩的承载力， 在地下室板施工过程中， 其荷载约为 2.6T/ ㎡，将通过桩顶固定台传给其下面土层，该处土层为 2d,3a 土层其承载力 约为 6T/㎡，满足要求，故该荷载不予考虑。
5） 钢格构柱自重： 经计算， 地下室底板顶标高以上每根每 M 重 1.28KN/M； 地下室底板顶标高以下每根每 M 重 0.49KN/M； 若以上长度以 14m 考虑，以下以 3m 考虑，则 G3=1.28×14+0.49×3=19.39×1.2=23KN 以上合计桩顶荷载：N=P+G1+G2+G3=741+26+59+23=849KN

2、桩长计算

　　按 R≥1.7N=1.7×849=1443KN 计算所需桩长。 根据塔吊所在位置及地质报告，各塔吊相应位置的土层状况如后表。 若自然地面标高平均以 3.0m（绝对）考虑，则相对标高约为-1.0m，若桩顶 标高均按-13.0m 考虑，则相当于在自然地面以下 12m，故计算桩承载力时， 2#塔吊基桩顶面为 2d 土层顶面，3#～6#塔吊基桩顶面为 3a 土层顶面以下 2m。 经计算：2#塔吊，桩端进入 5d 土层 1.0m 时，R=1550KN>1443KN，桩长 为自然地面以下约 32m；有效桩长 20m； 3#塔吊，桩端进入 5d 土层 1.0m 时，R=1478KN>1443KN，桩长为自然地 面以下约 31m；有效桩长 19m； 4#塔吊，桩端进入 5d 土层 1.0m 时，R=1491KN>1443KN，桩长为自然地 面以下约 33m；有效桩长 21m； 5#塔吊，桩端进入 5d 土层 2.0m 时，R=1457KN>1443KN，桩长为自然地 面以下约 32m；有效桩长 20m； 6#塔吊，桩端进入 5d 土层 2.0m 时，R=1475KN>1443KN，桩长为自然地 面以下约 32m；有效桩长 20m。 土 层 号 qsd (KPa) qpa (KPa) 塔吊编号 2# 3# 4# 塔吊所在地探孔号位置 土层名称 zk79 土层底 距地面 高度 （m） 土层厚 （m） 1.3 3.1 1.5 1.7 5.1 5.5 0.9 5.4 5.4 14.8 17.1 19.6 24.3 28.6 29.8 37.2 41.5 3.6 2.3 2.5 4.7 4.3 1.2 7.4 4.3 20.65 26.65 29.55 31.95 36.30 40.6 3.0 6.0 2.9 2.4 4.35 4.3 20.15 25.10 27.80 29.9 35.4 40.3 3.75 4.95 2.7 2.1 5.5 4.9 22.35 23.65 27.05 29.4 36.3 40.4 5.05 1.3 3.4 2.35 6.9 4.1 17.65 6.9 16.4 4.75 17.3 6.6 zk94 土层底 距地面 高度 （m） 土层厚 （m） zk49-50 中间 土层底 距地面 高度 （m） 土层厚 （m） zk71-75 中间 土层底 距地面 高度 （m） 土层厚 （m） Zk86-91 中间 土层底 距地面 高度 （m） 土层厚 （m） 5# 6# 2d 3a 3b 3c 4 5b 5c 5d 6a ′ 淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土 含粘性土粉砂 淤泥质粉质粘土 粘土 粘土 粘土 砂质粉土 砂质粉土 6 10 20 13 15 29 27 28 32 750 600 1200 1300 13.3 16.4 17.9 19.6 24.7 30.2 31.1 36.5 41.9 综合考虑：考虑到塔吊位、自然地面标高，地探孔取位，土层状况均 存在可变性， 为便于施工控制， 桩长均取自然地面以下 33m， 有效桩长 21m。

3、桩身承载力验算

　　r0 N ≤ f c A 式中 r0 = 1.0 N = 837KN f c : 按C 25, f c = 11.9N / mm2 , 按水下砼杆减系数.7, f c = 8.33N / mm2 0 A = π × 4002 = 5.03×105 mm2 代入 f c A = 5.03×105 × 8.33 = 4.19×106 N = 4190KN r0 N = 1.0 × 837 = 837KN < 4190KN C25 砼灌注桩桩身承载力满足要求！故桩身只需按构造配筋。