塔机基础方案

长江师范学院李渡校区综合教学楼建设工程

塔机基础施工方案

一、 工程概况

建设单位：长江师范学院

设计单位：后勤工程学院建筑设计研究院 监理单位：重庆恒佳工程技术咨询有限公司 施工单位：贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司 质量监督单位：涪陵区建设工程质量监督站 质量目标：合格工程

合同工期：A、B、C栋240天，学生活动中心300天。

贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司承建的长江师范学院李渡校区综合教学楼建设工程，本工程建设用地面积 40000㎡，包括教学楼和活动中心，其中，教学楼A、B、C栋用连廊相互连通，总建筑面积 39780.66㎡，最大建筑高度35.1M，其中，教学楼为4-5层，建筑高度为15.6-19.5M；钟塔建筑高度35.1M。

本工程采用旋挖桩基础，结构形式为框架结构，安全等级为一级，抗震设防烈度为6度，建筑耐火等级为一级，设计合理使用年限为50年。

本工程设计范围为土建、给排水、电气、暖通、防雷设计。室内精装修、室外景观设计等不在本次设计范围内。本工程人防为异地人防。 二、塔机布置

学生活动中心塔机安装在K-8轴线外侧，A栋楼塔机安装在J-7-8轴线处，B栋楼塔机安装在G-8-9轴线处，C栋楼塔机安装在E-7-8轴线外侧。根据地勘报告显示，地基属于中风化砂岩层，基础完全能满足承载力的要求。

三、施工方法

1、采用机械开挖人工清理：基坑方量a×b×h=4.5×4.5×1.4=28.35M3。塔机基坑现场视土质情况放坡，放坡系数按相关规定执行，每台塔吊基坑岩芯取样一组送检。

2、人工清理浮土，浇筑C20砼垫层100mm厚。

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3、根据厂家地基基础图进行基础钢筋制安，安装机脚螺丝，安装机座、校正并加固。

4、采用C35商品砼原槽浇筑，浇砼时清理基底，振捣密实，浇筑至待浇高度后，检查校正机座水平度，砼浇筑时基坑旁设置积水坑。 5、塔机筏板基础遇软弱基层时中部设置桩基，桩基直径1500㎜，桩基配筋见计算书。

6、养护砼，砼强度达到设计强度80%后安装塔机。 7、塔机承台顶标高比室内±0.000负500㎜。 8、承台旁设置积水坑，积水坑容积满足使用要求。

9、塔机承台负于地坪以下用200㎜厚实心砖砌筑，高于地坪500㎜，四周安装钢管护栏，涂刷红白相间油漆。 四、单桩基础计算书

本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992）、《地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）、《建筑安全检查标准》（JGJ59-2011）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）等编制。 1、参数信息

塔吊型号：QTZ63， 塔吊自重(包括压重)G: 450.800 kN， 最大起重荷载Q: 60.000 kN， 塔吊起升高度H: 40.000 m， 塔身宽度B: 2.500 m， 桩顶面水平力 H0: 15.000 kN， 混凝土的弹性模量Ec：28000.000 N/mm2，地基土水平抗力系数m：24.500 MN/m4，

混凝土强度: C30，

桩直径d: 1.500 m， 保护层厚度: 100.000 mm， 桩钢筋级别: HRB335， 桩钢筋直径: 14.00 mm， 塔吊倾覆力矩M: 5574.88kN〃m； 2、塔吊对基础中心作用力的计算

1. 塔吊自重(包括压重)：G = 450.800 kN

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2. 塔吊最大起重荷载：Q = 60.000 kN

作用于塔吊的竖向力设计值： F = 1.2×450.800 + 1.2×60.000 = 612.960 kN

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算： Mkmax＝5574.88kN〃m； 3、桩身最大弯矩计算

3．1. 按照8米计算桩身最大弯矩：

计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条，并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。

(1) 计算桩的水平变形系数 (1/m): α=(mb0/(EI))1/5

其中 m──地基土水平抗力系数，m=24.500 MN/m4； b0──桩的计算宽度，b0= 0.9×(1.500+1)= 2.250 m； E──抗弯弹性模量，E=28000.000 N/mm2； I──截面惯性矩，I=π×1.5004 /= 0.249 m4； 经计算得到桩的水平变形系数:

α = (24.500×106×2.250/(28000.000×106×0.249))1/5 = 0.380 (2) 计算 CI=aMo/Ho

CI = 0.380×7804.832/15.000 = 197.717 (3) 由 CI 查表得：CⅡ = 1.001, h- = az = 0.100 (4) 计算 Mmax:

Mmax= CⅡ×Mo = 1.001×7804.832 = 7812.637kN〃m (5) 计算最大弯矩深度 :z= h-/α= 0.100/0.380 = 0.263 m ； 4、桩配筋计算

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.3.。 沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其截面受压承载力计算：

(1) 偏心受压构件，其偏心矩增大系数按下式计算： η=1+1/(1400ei/h0)(l0/h)2ξ1ξ2

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式中 l0──桩的计算长度，l0 = 8.000 m； h──截面高度，h = 1.500 m ；

e0──轴向压力对截面重心的偏心矩，e0=12.746 m； ea──附加偏心矩，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的最大值，ea=0.050 m；

ei=e0+ea=12.746+0.050=12.796 m;

h0──截面有效高度，h0 = 1.500 - 100.000×10-3 = 1.400 m； ξ1──偏心受压构件的截面曲率修正系数：

ξ1=0.5fcA/N=0.5×14.300 ×1.767×106/(612.960×103)= 20.613 由于 ξ1大于1，ξ1 = 1 ；

A──构件的截面面积，A=π×d2 /4 = 1.767 m2； ξ2──构件长细比对截面曲率的影响系数，l0/h小于15，ξ

2

=1.0；

l0/h=10/1.6=5.33＜15，ξ2=1.0； 经计算偏心增大系数 η= 1.002 ； (2) 偏心受压构件应符合下例规定：

N ≤ αα1fcA（1-sin(2πα)/(2πα)）+（α-αt）fyAs

Nηei≤（2α1 fcAr sin3（πα）/3 +fyAsrs（sin πα+ sin παt））/

π

式中 As──全部纵向钢筋的截面面积； r──圆形截面的半径，取 r=0.750 m；

rs──纵向钢筋重心所在圆周的半径，取 rs=0.093 m； α──对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值，取 α= 0.495；

αt - 纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当α=0.495≤0.625，αt=1.25-2α=1.25-2×0.495=0.26；

由以上公式解得：As= 357581.053 mm2。 构造配筋：

As=πd2/4×0.2%=3.14×15002/4×0.2%=3534mm2

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建议配筋值：HRB335钢筋，2214二级钢。 5、桩竖向极限承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.2条，桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式：

R = ηsQsk/γs+ηpQpk/γp Qsk = u∑qsikli Qpk = qpkAp

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； 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=4.712m； Ap──桩端面积,Ap=1.767m2； γ0──桩基重要性系数，取1.1； 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: 土名称 粘性土 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 6.00 20.00 25.00 825.00 965.00 粉土或砂土 10.00

由于桩的入土深度为8.00m,所以桩端是在第2层土层。 最大压力验算:

R=4.71×(6.00×20.00+2.00×25.00)/1.70+965.00×1.767/1.70=1.47×103kN

γ0N=1.1×612.96= 674.26kN≤R=1474.3kN 竖向极限承载力满足要求! 五、塔吊抗倾覆稳定验算

基础抗倾覆稳定性按下式计算：

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e＝Mk/（Fk+Gk）≤Bc/3

式中 e──偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离； Mk──作用在基础上的弯矩； Fk──作用在基础上的垂直载荷；

Gk──混凝土基础重力，Gk＝25×8×8×1.4=2240kN； Bc──为基础的底面宽度；

计算得：e=55.67/(510.8+2240)=2.032m < 8/3=2.667m； 基础抗倾覆稳定性满足要求！ 六、地基承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第5.2条承载力计算。 混凝土基础抗倾翻稳定性计算： e=2.032m > 8/6=1.333m 地面压应力计算： Pk＝（Fk+Gk）/A

Pkmax＝2×(Fk＋Gk)/（3×a×Bc） 式中 Fk──作用在基础上的垂直载荷； Gk──混凝土基础重力；

a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，按下式计算：

a＝Bc/20.5－Mk/（Fk＋Gk）＝8/20.5-55.67/(510.8+2240)=3.625m。 Bc──基础底面的宽度，取Bc=8m； 不考虑附着基础设计值：

Pk＝（510.8＋2240）/82＝42.981kPa

Pkmax=2×(510.8+2240)/(3×3.625×8)= 63.24kPa； 实际计算取的地基承载力设计值为:fa=188.000kPa；

地基承载力特征值fa大于压力标准值Pk=42.981kPa，满足要求！ 地基承载力特征值1.2×fa大于偏心矩较大时的压力标准值Pkmax=63.240kPa，满足要求！ 七、基础受冲切承载力验算

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依据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第8.2.7条。 验算公式如下: F1 ≤ 0.7βhpftamho

式中 βhp --受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，β

hp

取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；取 β=0.95；

ft --混凝土轴心抗拉强度设计值；取 ft=1.43MPa； ho --基础冲切破坏锥体的有效高度；取 ho=1.35m； am --冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；am=(at+ab)/2； am=[2.50+(2.50 +2×1.35)]/2=3.85m；

at --冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础

hp

交接处的受冲切承载力时，取柱宽（即塔身宽度）；取at＝2.5m；

ab --冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；ab=2.50 +2×1.35=5.20；

Pj --扣除基础自重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；取 Pj=75.kPa；

Al --冲切验算时取用的部分基底面积；Al=8.00×(8.00-5.20)/2=11.20m2

Fl --相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。Fl=PjAl；

Fl=75.×11.20=849.94kN。 允许冲切力：0.7×0.95×1.43×3850.00×1350.00=4942562.62N=4942.56kN > Fl= 849.94kN；

实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！ 八、塔吊有荷载时稳定性验算

塔吊有荷载时，计算简图:

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塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中 K1──塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；

G──塔吊自重力(包括配重，压重),G=400.00(kN)； c──塔吊重心至旋转中心的距离,c=1.50(m)； ho──塔吊重心至支承平面距离, ho=6.00(m)； b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m)； Q──最大工作荷载,Q=90.00(kN)； g──重力加速度(m/s2),取9.81； v──起升速度,v=0.50(m/s)； t──制动时间,t=20.00(s)；

a──塔吊旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15.00(m)； W1──作用在塔吊上的风力,W1=4.00(kN)； W2──作用在荷载上的风力,W2=0.30(kN)；

P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00(m)； P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50(m)； h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=30.00m(m)； n──塔吊的旋转速度,n=1.00(r/min)；

H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝28.00(m)；

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α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度)， α=2.00(度)。 经过计算得到K1=1.275；

由于K1≥1.15,所以当塔吊有荷载时，稳定安全系数满足要求! 九、塔吊无荷载时稳定性验算

塔吊无荷载时，计算简图:

塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算:

式中 K2──塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；

G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=200.00(kN)； c1──G1至旋转中心的距离,c1=3.00(m)；

b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.00(m)； h1──G1至支承平面的距离,h1=6.00(m)； G2──使塔吊倾覆部分的重力,G2=100.00(kN)； c2──G2至旋转中心的距离,c2=3.50(m)； h2──G2至支承平面的距离,h2=30.00(m)； W3──作用有塔吊上的风力,W3=5.00(kN)； P3──W3至倾覆点的距离,P3=10.00(m)；

α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度)， α=2.00(度)。 经过计算得到K2=3.144；

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由于K2≥1.15,所以当塔吊无荷载时，稳定安全系数满足要求! 十、安全保证措施

1、电缆支设串管埋地≥1.6 M，并保证在地下水以上。 2、起重机的混凝土基础应验收合格后，方可使用。

3、起重机的金属结构、及所有电气设备的金属外壳，应有可靠的接地装置，接地电阻不应大于10Ω。

4、按塔机说明书，核对基础施工质量关键部位。

5、检测塔机基础的几何位置尺寸误差，应在允许范围内，测定水平误差大小，以便准备垫铁。

6、机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置，允许偏差不得大于5mm。

7、基础砼浇筑完毕后应浇水养护，达到砼设计强度方可进行上部结构的安装作业。如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告，强度达到安装说明书要求。

8、塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块，基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼，并应作好、隐检记录。以备作塔吊验收资料。

9、钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告。

10、塔吊基础底部土质应良好，开挖经质检部门验槽，符合设计要求及地质报告概述方可施工。

11、塔吊基础施工后，四周应排水良好，以保证基底土质承载力。 12、塔机的避雷装置宜在基础施工时首先预埋好，塔机的避雷针可用横截面不小于16mm2的绝缘铜电缆或横截面30mm×3.5mm表面经电镀的金属条直接与基础底板钢筋焊接相连，接地件至少插入地面以下1.5m。

13、基础塔吊在四角设置沉降观测点，并完成初始高程测设，在上部结构安装前再测一次，安装后每半月测设一次，发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用，并汇报公司工程技术部门分析处理后，方可决定可断续使用或不能使用。

贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司

2012年9月5日

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