塔吊基础设计方案和对策

..施工总承包工程塔吊基础设计方案编制人：审核人:审批人：中建三局集团有限公司施工总承包工程项目部2015年10月05日目录TOC\o"1-3"\u第1章编制说明及依据 11.1编制说明 11.2适用范围 11.3编制依据 1第2章工程概况 22.1工程所在位置、场地及其周边环境情况 22.2工程总体概况 22.3±0.00标高、自然地面标高及其相互关系 3第3章塔吊选型与布置 43.1塔吊选型与现场布置原则 43.2塔吊选型 43.3塔吊基础定位 83.4塔吊性能参数 83.5本工程岩土体分析与评价 103.6塔吊基础开挖深度附近地质分析 103.7塔吊基础承台的配筋 11第4章塔吊基础施工顺序与方法 124.1塔吊基础施工准备 124.2塔吊基础施工流程 124.3塔吊基础施工控制要点 124.4塔吊基础防水、散水做法 134.5塔吊基础施工质量保证措施 134.6塔吊基础施工安全注意事项 134.7塔吊基础施工技术注意事项 14附录1：塔吊基础计算书 151.TC7525塔吊基础计算书 15附录2：塔吊基础附图 25..编制说明及依据编制说明本方案为工程塔吊基础设计及施工专项方案,塔吊的安装和拆除另行编制专项方案。适用范围根据本工程的施工组织设计及施工部署并结合本工程现有招标图纸及场地情况,我司布置2台塔吊,并自编号为9#、10#。本方案适用于该2台塔吊基础设计,下文将选取其中TC7525〔臂长75m、TC6016〔臂长50m进行基础设计说明。编制依据〔1本工程招标图纸〔2《基坑支护工程岩土工程勘察》〔3《建筑地基基础设计规范》〔GB5007—2011〔4《混凝土结构设计规范》〔GB50010－2010〔5《建筑桩基技术规范》〔JGJ94-2008〔6《建筑机械使用安全技术规程》〔JGJ33-2012〔7《国家标准现行建筑机械规范大全》〔中国建筑出版社,1994〔8《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》〔JGJ/T187-2009〔9《建筑地基基础工程施工质量验收规范》〔GB50202—2002<2011版>〔10TC7525塔式起重机安装使用说明书本方案有未说明或未明确的地方以有关规范、图集或当地政府有关文件规定为准。工程概况工程所在位置、场地及其周边环境情况图1：项目地理位置工程总体概况项目总体概述表一项目内容项目名称建设单位施工图设计监理单位详勘单位建筑功能工程建设设计概况表二建筑性质公共建筑〔商业性办公建筑面积79940㎡层数地上34层/地下3层建筑高度161.85m设计使用年限50年结构类型框架—核心筒结构建筑工程等级一级抗震设防烈度7度屋面防水等级一级地下防水等级一级防火设计建筑类别一类高层建筑建筑防火等级一级地下室单层建筑面积约9000㎡裙楼/标准层单层建筑面积约2500㎡/1600㎡标准层高4.35m最大层高6.70m〔负一层±0.00标高、自然地面标高及其相互关系本工程采用黄海高程,±0.000为室内首层地面标高,相当于黄海高程标高+5.500m。塔吊选型与布置塔吊选型与现场布置原则〔1满足现场需要；〔2根据施工部署与安排,满足塔楼和地下室施工阶段的吊装要求；〔3群塔施工的要求；〔4保证塔吊安装、拆卸的方便及塔吊安全的需要；〔5机械使用效率、现场供电条件；塔吊选型考虑钢结构吊装,根据施工部署在塔楼部署一台TC7525型号塔吊。经计算能满足施工需求<详见备注3塔吊吊重工况分析>,塔吊部署情况详见下表：表三部位型号臂长最大吊重初次安装高度最终安装高度塔楼TC7525〔9#塔吊75m12t39m182m备注：1、塔吊初次安装高度=地下室高度+起吊高度,由于没有附墙,塔吊初次安装高度必须小于塔吊自立高度。所选用的TC7525塔吊塔身参数为宽度2m*2m*3m,自立高度54m。塔楼塔吊〔9#初次安装高度=14.7+24=38.7m,取39m。为了错开塔吊安装高度,9#初始安装高度为39m,已考虑群塔作业,避开香融地块已安装塔吊高度。图2：塔吊安装高度立面关系图2、塔吊最终安装高度=建筑高度+地下室高度+起吊高度塔楼塔吊〔9#最终安装高度=161.85+14.7+12=180.3m取182m,安装五道附墙塔吊最大安装高度可达186.3m,满足要求。3、塔吊吊重工况分析考虑塔吊吊装性能及构件运输要求,塔楼钢柱分段主要为两层一节,局部一层一节,最大长度11.85m,最大单重4.4t。塔楼钢柱编号及分段示意图如下：塔楼钢柱编号图GZ-1/GZ-2/GZ-5/GZ-6/GZ-9/GZ-10/GZ-14GZ-3/GZ-4/GZ-11GZ-7/GZ-8/GZ-15GZ-12a/GZ-13a〔首层结束；GZ-12/GZ-13〔首层开始GZ-16a/GZ-16b〔首层结束；GZ-16〔首层开始〔3吊装工况分析塔楼钢柱主要由带翼緣箱型柱及圆管柱组成,钢柱主要为一层一节,少量米重较轻的钢柱分为两层一节,局部地下室钢柱分为一层两节,分段位置大部分为高于楼层面1.2米处,局部因吊重等因素位于楼层面2.2米,钢构件经分段后均在吊装范围内,满足吊装要求。4、塔吊附着图3：塔吊说明书上TC7525附墙示意图图4：塔吊平面布置示意图塔吊基础定位塔吊定位遵循能满足现场吊装需要,对施工区域全覆盖,尽量避免吊运死角,同时兼顾塔吊安装、拆除方便、吊运安全及及保证塔吊使用效率等原则。本工程塔吊穿过的区域避开塔楼主体结构,塔吊标准节处于承台中心,与承台对中。塔吊详细定位见附录2中附图2。塔吊性能参数TC7525性能参数.1TC7525塔吊基本参数.2TC7525塔吊起重性能本工程岩土体分析与评价根据本工程场地区域地质资料、地质调查及勘探钻孔揭露,场地内地层自上而下依次为：第四系人工填土层、第四系海相沉积层、第四系冲洪积地层以及第四系残积层。下伏基岩为加里东期混合花岗岩岩。场地地层岩性分述如下：。根据最新地质勘察报告,钻探揭露场地内地层自上而下为人工填土层、第四系全新统海积层、第四系全新统冲洪积层、第四系中更新统残积层、燕山期侵入岩所组成,各地层具体分布如下表：场地地层分布表四序号土层名称土层厚度〔m土层情况描述1含粘性土砂0.6～7.2m浅黄、灰白、黄白色,稍密状态,局部中密。以中砂为主,部分为粗砂,成分以石英为主不均匀含较多粘性土。2含砂粘性土0.8～7.5m〔5：黄、灰白、黄白色。可塑状态,含砂约5%～25%不等,切面稍有光泽、干强度中等。3砂质粘性土1.5～12.4m褐红、褐黄、黄白色,湿、可塑~硬塑状态。4全风化混合花岗岩1.1～18.8m褐黄、灰黄色。原岩结构基本破坏,但尚可辨认,裂隙极发育,矿物除石英外已风化成砂土状,遇水易软化、崩解,合金可钻进。5强风化混合花岗岩〔砂砾状5.00～23.100m灰褐色、褐黄色,大部分矿物已风化变质,岩芯呈砂砾状。属软岩,岩体极破碎,岩体基本质量等级属Ⅴ级。该层全场地均有分布,揭露层厚5.00～23.100m,平均15.46m；层顶标高-31.36～-22.28m,层顶埋深27.50～36.50m。6土状强风化混合花岗岩0.9～23.1m灰黄色、褐黄色。节理裂隙极发育,岩芯呈砂土状,泡水易软化崩解,风化不均匀,局部夹块状强风化,手可掰开。塔吊基础开挖深度附近地质分析根据本工程岩土工程详细勘察报告中勘探点平面配置图,9#塔吊附近塔吊基础主要受力层为,塔吊基础受力层为含沙粘性土,其地基承载力特征值为fa=160kpa。经计算,地基承载力足够大,故塔吊可采用天然基础。根据TC7525塔吊说明书,9#塔吊基础承台尺寸取7000mm×7000mm×1600mm,因塔吊尺寸大于承台间距,故塔吊基础与CT2和CT2c两个承台一起开挖并浇筑成整体,可提高塔吊基础稳定性,确定承台CT2、CT2a尺寸均为4600mm×3200mm,承台CT2开挖深度为1.0m,承台CT2c开挖深度为1.3m。基础顶面标高为-14.7m,平地下室底板顶面,塔吊基础混凝土采用C40P10砼。塔吊基础承台的配筋塔吊基础配筋按照塔吊使用说明书要求配置,详见塔吊基础配筋图。9#塔吊TC7525承台基础底筋采用双层双向C20@130；架立筋C12@500,面筋配置按当底板面筋配筋率大于塔吊基础面筋时取底板面筋,否则按塔吊说明书上配置面筋,经分析,底板面筋取C25@200。塔吊基础施工顺序与方法塔吊基础施工准备塔吊基础施工所需要的材料如钢筋、标砖、水泥、砂等提前做好进场准备,并在塔吊基础施工前两天所有材料全部进场,同时应做好材料性能检测试验,混凝土浇筑前,应提前联系好搅拌站,并做好对天气情况的收集工作,严禁在台风及雨天浇筑混凝土,同时对混凝土配合比应严格控制,保证塔吊基础混凝土强度等级,同时混凝土抗渗等级与其相连底板及承台一致。塔吊基础施工流程按照平面布置图进行塔吊基础的定位。施工流程:测量放线――基坑清槽——垫层、找平层施工――砌筑砖胎模、抹灰——防水施工——防水保护层——绑扎底钢筋――安放马镫、预埋件――绑扎面钢筋――浇筑混凝土――养护。塔吊基础施工控制要点1因塔吊基础兼做地下室结构底板,基础下部防水施工严格按照设计、规范及方案要求施工。2在防水保护层上标记预埋件位置,确保预埋件的定位准确。3绑扎塔吊基础底部钢筋,安放马蹬、预埋件〔预埋件外缘与垫层上的标记的正方形重合。预埋件檐口水平度控制在1‰,达到要求后将马镫、预埋件点焊好,以免由于后面工序的操作,改变了已经调整好的水平度。要求现场工长〔或机电工长在绑扎钢筋时,应提前通知塔吊租赁单位相关人员进场,进行前期的各项准备工作。4绑扎塔吊基础上部钢筋。施工质量管理部门必须做好过程控制、施工记录、质量验收等工作。5测量人员再次测试预埋件的水平度,水平度必须控制在规定的范围以内,作好测量记录。6浇筑混凝土振捣密实,施工人员在此过程中必须随时监测预埋件檐口水平度,如有变化,要随时进行调整,确保塔吊预埋件檐口水平。混凝土不得往一个方向浇筑,以免动摇预埋件。同时要求,浇筑混凝土时塔吊租赁单位负责人旁站监督,以防混凝土在振捣时预埋件移位。7当混凝土强度达到80％以上时〔以同条件养护下的标准试块强度报告为准,需经质量、安全部门验收合格后方能进行塔吊安装。根据实际需要,TC7525塔吊基础采用3天早强剂。塔吊基础防水、散水做法塔吊基础防水做法详地下室底板防水做法。由于塔吊基础顶面与结构底板顶面平齐,所以对塔吊基础与结构底板间进行防水处理。在塔吊基础与结构底板基础处,在结构底板底面以上50cm处,水平设置300×3mm止水钢板一道,一半埋入塔吊基础承台中,另一半埋入结构底板内。由于塔吊基础面不能泡水,防止预埋件锈蚀,采取塔吊基础面高出底板面5cm,基础面由中心点向四周以2%坡度放坡。详见附录2塔吊基础防水、散水图。塔吊基础施工质量保证措施1防水施工实行旁站式监控,确保防水各个节点各道工序符合设计、规范要求。2钢筋的制作及加工必须按照规范进行,塔吊基础上下层钢筋之间用铁马镫支撑。3保证钢筋保护层的厚度,垫块采用与基础同强度等级的混凝土制作。4混凝土浇筑过程中严禁碰撞塔吊锚脚,造成偏位。5混凝土浇筑过程中派专人采用水准仪及经纬仪进行跟踪监测,确保锚脚定位准确。6混凝土浇筑完成后,及时浇水养护及覆盖保温。塔吊基础施工安全注意事项〔1所有参加作业人员都必须遵守现场施工的各项安全规范及本工种安全操作规程；〔2对预埋支撑架的定位应严格准确；〔3对天气情况进行关注,遇降雨应注意塔吊基坑边坡的情况；〔4塔吊基础深坑应尽量避免水浸泡,如有积水应立即用水泵抽出,防止塔吊基脚遇水锈蚀产生安全隐患。〔5防雷接地：在塔吊基础的4个边脚用L40×4角钢或钢管预埋,用40×4镀锌接地边铁焊接到塔吊基础钢筋上,做好接地电阻测试,接地电阻不能大于10欧,若达不到就要增加接地体的数量或采取措施。塔吊基础施工技术注意事项〔1塔吊标准节穿过的底板及楼板处,以标准节中心为中心四边平行于标准节,留设3000×3000的洞口。沿洞口设置一道300×3毫米的钢板止水带,并在洞口四周砖砌100mm高,1:2水泥砂浆抹面的止水带一道,避免上部水流入地下室以下。〔2由于塔吊基础与结构底板平齐,所以应考虑塔吊基脚防泡水的措施。采取从中心点向四周以2%角度放坡,且塔吊基础完成面最低点高出底板面5cm。同时考虑与结构底板间进行防水处理。在塔吊基础与结构底板基础处,在结构底板底面以上50cm处,水平设置300×3mm止水钢板一道,一半埋入塔吊基础承台中,另一半埋入结构底板内。〔3对于塔吊基础钢筋与底板钢筋连接的处理：由于塔吊基础先于底板施工,底板钢筋断开弯起,并留置相应搭接焊长度〔40d。此施工缝处按照有关施工规范要求施工。〔4预埋件的定位：1、在塔吊基础钢筋绑扎的过程中,通过经纬仪和水准仪对预埋件进行定位；2、将《塔吊基础制作说明书》内的5号钢筋依据定位,与塔吊基础钢筋进行焊接固定；3、穿塔吊地脚螺栓；4、对地脚螺栓进行复测；5、将地脚螺栓进行焊接固定；..附录1：塔吊基础计算书TC7525塔吊基础计算书塔吊天然基础的计算塔吊天然基础的计算计算依据：1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20092、《混凝土结构设计规范》GB50010-20103、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011一、塔机属性塔机型号QTZ50塔机独立状态的最大起吊高度H0<m>40塔机独立状态的计算高度H<m>51塔身桁架结构方钢管塔身桁架结构宽度B<m>2二、塔机荷载塔机竖向荷载简图1、塔机自身荷载标准值塔身自重G0<kN>1480起重臂自重G1<kN>200起重臂重心至塔身中心距离RG1<m>22小车和吊钩自重G2<kN>3.8小车最小工作幅度RG2<m>3最大起重荷载Qmax<kN>120最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax<m>22.3最大起重力矩M2<kN.m>2500平衡臂自重G3<kN>21平衡臂重心至塔身中心距离RG3<m>20平衡块自重G4<kN>145平衡块重心至塔身中心距离RG4<m>292、风荷载标准值ωk<kN/m2>工程所在地XXXX市基本风压ω0<kN/m2>工作状态0.2非工作状态0.75塔帽形状和变幅方式锥形塔帽,小车变幅地面粗糙度C类<有密集建筑群的城市市区>风振系数βz工作状态1.759非工作状态1.884风压等效高度变化系数μz0.898风荷载体型系数μs工作状态1.95非工作状态1.95风向系数α1.2塔身前后片桁架的平均充实率α00.35风荷载标准值ωk<kN/m2>工作状态0.8×1.2×1.759×1.95×0.898×0.2＝0.591非工作状态0.8×1.2×1.884×1.95×0.898×0.75＝2.3753、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1<kN>1480+200+3.8+21+145＝1849.8起重荷载标准值Fqk<kN>120竖向荷载标准值Fk<kN>1849.8+120＝1969.8水平荷载标准值Fvk<kN>0.591×0.35×2×51＝21.099倾覆力矩标准值Mk<kN·m>200×22+3.8×22.3-21×20-145×29+0.9×<2500+0.5×21.099×51>＝2593.962非工作状态竖向荷载标准值Fk'<kN>Fk1＝1849.8水平荷载标准值Fvk'<kN>2.375×0.35×2×51＝84.788倾覆力矩标准值Mk'<kN·m>200×22+3.8×3-21×20-145×29+0.5×84.788×51＝1948.4944、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1<kN>1.2Fk1＝1.2×1849.8＝2219.76起重荷载设计值FQ<kN>1.4FQk＝1.4×120＝168竖向荷载设计值F<kN>2219.76+168＝2387.76水平荷载设计值Fv<kN>1.4Fvk＝1.4×21.099＝29.539倾覆力矩设计值M<kN·m>1.2×<200×22+3.8×22.3-21×20-145×29>+1.4×0.9×<2500+0.5×21.099×51>＝3659.599非工作状态竖向荷载设计值F'<kN>1.2Fk'＝1.2×1849.8＝2219.76水平荷载设计值Fv'<kN>1.4Fvk'＝1.4×84.788＝118.703倾覆力矩设计值M'<kN·m>1.2×<200×22+3.8×3-21×20-145×29>+1.4×0.5×84.788×51＝2770.612三、基础验算基础布置图基础布置基础长l<m>7基础宽b<m>7基础高度h<m>1.6基础参数基础混凝土强度等级C40基础混凝土自重γc<kN/m3>25基础上部覆土厚度h’<m>0基础上部覆土的重度γ’<kN/m3>19基础混凝土保护层厚度δ<mm>40地基参数修正后的地基承载力特征值fa<kPa>160地基变形基础倾斜方向一端沉降量S1<mm>20基础倾斜方向另一端沉降量S2<mm>20基础倾斜方向的基底宽度b'<mm>5000基础及其上土的自重荷载标准值：Gk=blhγc=7×7×1.6×25=1592.5kN基础及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×1592.5=1911kN荷载效应标准组合时,平行基础边长方向受力：Mk''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×<M2+0.5FvkH/1.2>=200×22+3.8×22.3-21×20-145×29+0.9×<2500+0.5×21.099×51/1.2>=2513.258kN·mFvk''=Fvk/1.2=21.099/1.2=17.582kN荷载效应基本组合时,平行基础边长方向受力：M''=1.2×<G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4>+1.4×0.9×<M2+0.5FvkH/1.2>=1.2×<200×22+3.8×22.3-21×20-145×29>+1.4×0.9×<2500+0.5×21.099×51/1.2>=3546.614kN·mFv''=Fv/1.2=29.539/1.2=24.615kN基础长宽比：l/b=7/7=1≤1.1,基础计算形式为方形基础。Wx=lb2/6=7×72/6=57.167m3Wy=bl2/6=7×72/6=57.167m3相应于荷载效应标准组合时,同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：Mkx=Mkb/<b2+l2>0.5=2593.962×7/<72+72>0.5=1834.208kN·mMky=Mkl/<b2+l2>0.5=2593.962×7/<72+72>0.5=1834.208kN·m1、偏心距验算相应于荷载效应标准组合时,基础边缘的最小压力值：Pkmin=<Fk+Gk>/A-Mkx/Wx-Mky/Wy=<1969.8+1592.5>/49-1834.208/57.167-1834.208/57.167=8.529kPa≥0偏心荷载合力作用点在核心区内。2、基础底面压力计算Pkmin=8.529kPaPkmax=<Fk+Gk>/A+Mkx/Wx+Mky/Wy=<1969.8+1592.5>/49+1834.208/57.167+1834.208/57.167=136.871kPa3、基础轴心荷载作用应力Pk=<Fk+Gk>/<lb>=<1969.8+1592.5>/<7×7>=72.7kN/m24、基础底面压力验算<1>、修正后地基承载力特征值fa=160.00kPa<2>、轴心作用时地基承载力验算Pk=72.7kPa≤fa=160kPa满足要求！<3>、偏心作用时地基承载力验算Pkmax=136.871kPa≤1.2fa=1.2×160=192kPa满足要求！5、基础抗剪验算基础有效高度：h0=h-δ=1300-<40+20/2>=1250mmX轴方向净反力：Pxmin=γ<Fk/A-<Mk''+Fvk''h>/Wx>=1.35×<1969.800/49.000-<2513.258+17.583×1.300>/57.167>=-5.621kN/m2Pxmax=γ<Fk/A+<Mk''+Fvk''h>/Wx>=1.35×<1969.800/49.000+<2513.258+17.583×1.300>/57.167>=114.161kN/m2假设Pxmin=0,偏心安全,得P1x=<<b+B>/2>Pxmax/b=<<7.000+2.000>/2>×114.161/7.000=73.389kN/m2Y轴方向净反力：Pymin=γ<Fk/A-<Mk''+Fvk''h>/Wy>=1.35×<1969.800/49.000-<2513.258+17.583×1.300>/57.167>=-5.621kN/m2Pymax=γ<Fk/A+<Mk''+Fvk''h>/Wy>=1.35×<1969.800/49.000+<2513.258+17.583×1.300>/57.167>=114.161kN/m2假设Pymin=0,偏心安全,得P1y=<<l+B>/2>Pymax/l=<<7.000+2.000>/2>×114.161/7.000=73.389kN/m2基底平均压力设计值：px=<Pxmax+P1x>/2=<114.161+73.389>/2=93.775kN/m2py=<Pymax+P1y>/2=<114.161+73.389>/2=93.775kPa基础所受剪力：Vx=|px|<b-B>l/2=93.775×<7-2>×7/2=1641.061kNVy=|py|<l-B>b/2=93.775×<7-2>×7/2=1641.061kNX轴方向抗剪：h0/l=1250/7000=0.179≤40.25βcfclh0=0.25×1×19.1×7000×1250=41781.25kN≥Vx=1641.061kN满足要求！Y轴方向抗剪：h0/b=1250/7000=0.179≤40.25βcfcbh0=0.25×1×19.1×7000×1250=41781.25kN≥Vy=1641.061kN满足要求！6、地基变形验算倾斜率：tanθ=|S1-S2|/b'=|20-20|/5000=0≤0.001满足要求！四、基础配筋验算基础底部长向配筋HRB400Φ20@130基础底部短向配筋HRB400Φ20@130基础顶部长向配筋HRB400Φ20@200基础顶部短向配筋HRB400Φ20@2001、基础弯距计算基础X向弯矩：MⅠ=<b-B>2pxl/8=<7-2>2×93.775×7/8=2051.326kN·m基础Y向弯矩：MⅡ=