单桩塔吊基础方案

目 录

1、工程概况 ...................................................... 1 2、编制依据 ...................................................... 1 3、塔吊基础形式选择 .............................................. 2 4、塔吊基础受力验算 .............................................. 2 5、施工要求 ..................................................... 10 6、沉降观测 ..................................................... 12

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单桩塔吊基础方案

1、工程概况

1.1、本工程为“东安花园二期保障性住房工程”，采用BT形式兴建。本工程由九栋塔楼（五个单体）和一个幼儿园组成。具体情况如下：

1＃、2＃楼（两栋）为一单体，17层（无地下室），塔楼最高点＋58.4m，±0.000标高相当于绝对标高15.1m（塔吊基础处排污管道 内底标高12.84m）；

14＃、15＃楼（两栋）为一单体，17＃楼为一单体，12＃、13＃楼（两栋）为一单体，均为18层和一层地下室，塔楼最高点均为＋60m，±0.000标高相当于绝对标高分别为15.1m、15.3m、15.5m；

10＃、11＃楼（两栋）为一单体，28层（无地下室），塔楼最高点＋93.9m，±0.000标高相当于绝对标高15.7m。

1.2、塔吊的现场布置原则：综合考虑现场平面覆盖、材料的垂直运输需求及安装、附墙、运转、拆除的方便，满足施工工艺的要求；基础避让承台、地梁和管道。

1.3、根据上述布置原则，本工程设置4台塔吊，其中 4#塔吊QTZ63(5013)附着在11#楼，覆盖10#、11#楼。（详见附图2“塔吊平面布置图”）。

2、编制依据

2.1 《塔式起重混凝土基础工程技术规程》（GB/T187-2009）；

《地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）； 《建筑安全检查标准》（JGJ59-2011）； 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）； 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

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本工程《岩土工程勘查报告》； 本工程结构施工图纸。

2.2、佛山市南海高达建筑机械有限公司提供的《QTZ63(5013|)塔式起重机使用说明书》；

2.3、工程施工现场实际情况。

3、塔吊基础形式选择

按照“分区布塔、全面覆盖、满足吊次、经济合理”的原则，合理布置塔吊位置，以保证施工工作面基本在塔吊的覆盖范围之内，且能满足钢筋、模板等现场材料的水平、垂直运输需求，同时应考虑安装、附臂、运转、拆除的方便和满足地基承载能力。

依据佛山市南海高达建筑机械有限公司提供的塔吊资料：4#塔吊QTZ63(5013)基础标准尺寸为：长×宽×厚=4500×4500×1400mm，下设1根直径1400的钻孔灌注桩，有效桩长20m，基础顶面标高为14.80m（详见附图1-图三）。

考虑后期主体结构及塔吊最大自由高度的影响，基础混凝土浇筑完毕后待混凝土强度达到90%（以同条件混凝土试块抗压强度报告为准）方可进行塔吊安装。施工期间内要充分保证塔基混凝土养护工作，以尽快进入塔吊安装，保证基础胎模施工时塔吊投入使用。

4、塔吊基础受力验算

4.1、4#塔吊计算书如下： 1.计算参数 （1）基本参数

采用1台QZT63(5013)塔式起重机，塔身尺寸1.63m,基坑开挖深度

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-2.10m；现场地面标高0.00m,承台面标高-0.70m；采用钻（冲）孔基础，地下水位-6.00m。

（2）计算参数

1）塔机基础受力情况

基础荷载 荷载工况 Fk 工作状态 非工作状态 420.00 240.00 P(kN) Fh 35.00 35.00 M 1450.00 1500.00 M(kN.m) MZ 200.00 0 MF =kF =hM =M =zM z基础顶面所受垂直力基础顶面所受水平力基础顶面所受倾覆力矩基础所受扭矩F kF h塔吊基础受力示意图

比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按非工作状态计算如图

Fk=240.00kN，Fh=35.00kN，M=1500.00+35.0×1.30=1545.50kN.m Fk‘=240.00×1.35=324.00kN，Fh，=35.00×1.35=47.25kN Mk=(1500.00+35.0×1.30)×1.35=2086.43kN.m 2）桩顶以下岩土力学资料

序号 地层名称 厚度 极限侧阻力 L(m) 岩石饱和单轴抗压λiqsik*qsik*ιi 抗拔系数 强度 ιi (kN/m) λi (kN/m) 标准值标准值frk(kPa) qsik(kPa) 3 / 14

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1 填土 2 粉质粘土 3 粘性土 4 粉土 5 中砂 6 强风化砾岩 桩长 4.80 0.60 6.00 5.90 2.30 0.40 20.00 8.00 26.00 35.00 20.00 25.00 80.00 38.40 15.60 210.00 118.00 57.50 32.00 471.50 0.40 0.70 0.70 0.70 0.50 0.70 ∑λiqsik*ιi 15.36 10.92 147.00 82.60 28.75 22.40 307.03 3200.00 ∑qsik*ιi 3）基础设计主要参数

基础桩采用1根φ1600钻（冲）孔灌注桩，桩顶标高-2.00m，桩端不设扩大头，桩端入强风化砾岩 0.40m；桩混凝土等级C30，fC=14.30N/mm2 ,EC=3.00×104N/mm2；ft=1.43N/mm2，桩长20.00m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2 ,Es=2.00×105N/mm2

承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.40m；桩中心及承台中心重合,承台面标高-0.70m；承台混凝土等级C35,ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3。

Gk=abhγ砼=4.50×4.50×1.40×25=708.75kN

2.桩顶作用效应计算

（1）轴心竖向力作用下：Nk=(Fk＋Gk)/n=(240.00+708.75)/1=948.75kN

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（2）水平力作用下：Hik=Fh /n=35.00/1=35.00kN 3.桩基竖向承载力验算

（1）单桩竖向极限承载力标准值计算

hr=0.40m,d=1.60m=1600mm,hr/d=0.40/1.60=0.25,查表得，ζr=0.55 Ap=πd2/4=3.14×2.56/4=2.01m2

Qsk=u∑qsiki =πd∑qsiai=3.14×1.60×471.50=2368.82kN Qrk=

ζ

rrkp

fA=0.55×3200×2.01=3537.60kN，

Quk=Qsk+Qsk=2368.82+3537.60=5906.42kN

Ra=1/KQuk=1/2×5906.42=2953.21kN 4.桩基竖向承载力计算 轴心竖向力作用下

Nk=948.75kN＜Ra=2953.21kN,竖向承载力满足要求。

5.桩基水平承载力验算

（1）单桩水平承载力特征值计算

αE=Es/Ec=2.00×105/3.00×104=6.67,γm=2,ζN=0.50 ρg=0.2+(2000-1600)/(2000-300)×(0.65-0.2)=0.31% Wo=πd/32[d2＋2(ES/EC－1)ρgd02]

=3.14×1.60/32×(1.602+2×(6.67-1)×0.31%×(1.60-2×0.10)2)=0

.41m3

Io=Wod/2=0.41×1.60/2=0.33m4

EI=0.85ECIo=0.85×3.00×107×0.33=8415000kN.m2 查表得:m=35.00×103kN/m4 ， bo =0.9(d+1)=2.34m α=(mbo/ECI)0.2=(35.00×1000×2.34/8415000)0.2=0.40 αL=0.40×20.00=7.92＞4，按αL=4 查表得: Vm=0.768 Nk=(Fk’＋1.2Gk)/n=(324.00+1.2×708.75)/1=1174.50kN An=πd2/4[1＋(Es/Ec-1)Pg]=2.01×(1+5.67×0.31%)=2.05m2 RHa=(0.75×αγmftW0/Vm)(1.25+22ρg)(1+ζNN1k/γmftAn) =(0.75×0.40×2×1.43×1000×0.41／0.768) ×

(1.25

+

22×0.31/100)×[1

+

0.50×1174.50/(2×1.43×1000×2.05)]=60.58kN

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(2)桩基水平承载力

Hik=35.00kN＜Rha=60.58kN,水平承载力满足要求。 6.抗拔桩基承载力验算

（1）抗拔极限承载力标准值计算

Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1.60×4×307.03=1964.99kN Tuk=ΣλiqsikuiLi=307.03×3.14×1.60=1542.52kN (2)抗拔承载力计算 Ggp=Ggp1

＋

Ggp2=4.50×4.50×3.90×18.80/1

4.50×4.50×16.00×(18.80-10)/1

=4335.93kN Gp=Gp1

＋

Gp2=3.14×0.8×0.8×4.00×25

3.14×0.8×0.8×16.00×(25-10)=683.26kN

Tgk/2+Ggp=1964.99/2+4335.93=5318.43kNTuk/2+Gp=1542.52/2+683.26=1454.52kN

7.抗倾覆验算

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＋，

＋

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单桩承台塔吊基础在组合承台后，类似于悬臂桩

故采用静力平衡法确定单桩倾覆转点，即桩身最大弯矩处： 依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.4.5条， (1) 计算桩的水平变形系数(1/m):

其中 m──地基土水平抗力系数； b0──桩的计算宽度，b0=2.16m。

E──抗弯弹性模量，E=0.67Ec=18760.00N/mm2； I──截面惯性矩，I=0.19m4；

经计算得到桩的水平变形系数: =0.341/m

(2) 计算 Dv:

Dv=119.98/(0.34×5042.40)=0.07 (3) 由 Dv查表得：Km=1.01

(4) 计算 Mmax: 经计算得到桩的最大弯矩值: Mmax=2086.43×1.01=2107kN.m。

由 Dv查表得：最大弯矩深度 z=0.32/0.34=0.91m。 bi=4.50/2=2.25m

倾覆力矩M倾=M＋Fhh=1500.00+35.00×(1.3+0.91)=1549.00kN.m 抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）bi＋(Tuk/2+Gp)bi

=(240.00+708.75)×2.25+(1542.52/2+683.26)×

2.25=5407.36kN.m

M抗/M倾=5407.36/1549.00=3.49 抗倾覆验算3.49＞1.6,满足要求。 8.桩身承载力验算

(1)正截面受压承载力计算

Nk =(Fk’＋1.2Gk)/n=(324.00+1.2×708.75)/1=1174.50kN Ψc=0.70,ΨcfcAp=0.70×14.30×1000×2.01=20120.10kN 正截面受压承载力=20120.10kN＞NK=1174.50kN,满足要求。

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（2）配筋计算

采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm,按照配筋率ρ=ρg=0.31%计算： As1=ρAP=0.31%×2.01×10=6231mm 桩身钢筋抗拔计算

As2=2M倾/dfy=2×1549.00×106/(1600×300)=6454mm2 比较As1和As2,按As2配筋，取27足要求)

9.承台受冲切承载力验算 只考虑塔身边冲切承载力计算

Fι=F－1.2ΣQik=Fk’=324.00kN，ho=1.40-0.10=1.30m=1300mm βhp=1.0+(2000-1400/(2000-800)×(0.9-1.0)=0.95 а0=(4.50-1.63)/2=1.44m,λ=а0/ho=1.44/1.30=1.11 β0=0.84/(1.11+0.2)=0.64 um=4×(1.63+1.44)=12.28m

βhpβ0umftho=0.95×0.64×12.28×1.57×1000×1.30=15238.60kN 承台受冲切承载力=15238.60kN＞Fk=324.00kN,满足要求。

10. 承台受剪切承载力计算 V=Nk’=Fk’/n=324.00/1=324.00kN

βhs=(800/ho)1/4=(800/1300)0.25=0.89,λ=а0/ho=1.44/1.30=1.11 α=1.75/(λ+1)=1.75/(1.11+1)=0.83,b0=4.50m=4500mm βhsαftb0ho=0.89×0.83×1.57×1000×4.50×1.30=6784.59kN 承台受剪切承载力=6784.59kN＞V=324.00kN,满足要求。

11.承台配筋计算 （1）承台弯矩计算 Ni=Fk=324.00kN，xi =0.80m M=Nixi=324.00×0.80=259.20kN.m （2）承台配筋计算

基础采用HRB335钢筋，fy=300N/mm2,最小配筋率ρ=0.15%计算配筋 As1=M/0.9fyho=259.20×106/(0.9×300×1300)=738mm2 As2=ρbho=0.0015×4500×1300=8775mm2

18，As=27×254=6858mm2>AS2=6454mm2 (满

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比较As1和As2，按As2配筋,取23As=23×491=11293 mm

2

2

2

25@193mm (钢筋间距满足要求)

承台配筋面积=11293mm＞8775mm,满足要求。

12.计算结果 （1）基础桩

1根φ1600 钻（冲）孔灌注桩，桩端不设扩大头,桩顶标高-2.00m，桩长20.00m，桩端入强风化砾岩 0.40m；桩混凝土等级C30,桩身钢筋采用2718,箍筋采用φ10mm@250mm。 （2）承台

长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.40m；桩中心及承台中心重合，承台面标高-0.70m；混凝土等级C35,承台底钢筋采用双向23

25@193mm。

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5、施工要求

5.1、混凝土浇筑

塔吊基础钢筋、防雷接地和固定支脚的位置、标高和垂直度经检查符合要求后，才能进行混凝土浇筑；（固定支脚由厂家派专业人员到场预埋，其预埋要求和防雷接地要求详见《使用说明书》）。

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为保证尽早安装塔吊，塔吊基础采用C35强度等级的混凝土，达到设计要求的90%方能进行塔吊安装，必须以同条件试块试验结果为准。

砼浇筑前，对班组进行详细的施工技术交底，砼浇筑实行挂牌制，谁浇筑的部位就由谁负责砼的浇筑质量，确保砼质量达到内实外光。同时，专人负责做好砼表面层养护工作，避免出现干缩龟裂现象。浇筑面应清理干净，踩蹋变形的钢筋应在砼浇筑前复位。

混凝土浇筑时，密切注意观察钢筋、支座有无移位的情况，当发现有位移时，必须立即停止浇筑并及时修整，处理满足允许偏差要求方可再继续浇筑。

混凝土浇筑时，塔吊基础上表面除塔身范围内平整度严格要求外，自塔身范围向周边找坡，水流向四周排水沟，最终汇于集水坑，避免地脚螺栓泡水。

砼浇筑若遇雨天，应及时及预拌砼供应商联系，及时调整砼配合比。同时，现场应备足防雨蓬布，做好雨天已浇砼保护工作。

混凝土浇筑时留设三组同条件试块，一组测7d强度、一组测10d强度、一组备用，如果试块抗压强度结果满足31.5MPa要求，即可进行塔吊安装。

5.2、混凝土的养护

混凝土浇筑后洒水养护，不少于7d，保证混凝土表面不干燥。 5.3、对基础的要求

1、当基础混凝土强度达到设计强度的95%以上时，方可进行塔吊的安装； 2、基础表面平整度允许偏差5mm；

3、埋设件的位置、标高和垂直度必须严格按照塔吊租赁单位的说明书要求进行施工，具体如下；

① 四个支脚的同一高度尺寸的四个销孔中心线应在同一平面内，允许偏差≤孔间距的1/6500，四个孔两两之间的绝对偏差值≤0.3mm。

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② 露出基础上皮尺寸150mm，允许偏差为±5mm。 ③ 支脚主角钢垂直度允许偏差≤1/1000。

④ 基础表面平整度在支脚2000×2000mm范围内≤3mm。 ⑤ 固定支脚附近钢筋不得减少和断开。 5.4、塔吊安装高度要求

塔吊首次安装高度应高过覆盖范围内建筑不小于15米、不大于说明书指定高度，再升高前，应提前根据说明书进行附墙，附墙后方可进行顶升。

6、沉降观测

塔吊基础施工后、塔吊安装前在基础外边四角内偏200mm处用红色油漆标出四个红十字，为塔吊基础沉降观测点。同时在塔吊使用期间，做好对1#、2#塔吊外基坑上口的沉降监测。

塔吊在安装前进行先进行第一次观测，并将观测结果做好记录；塔吊安装后进行第二次观测，以后每两周观测一次，附臂顶升后和大风、大雨后加测一次。

沉降观测注意事项：为保证观测成果的正确性，如实反映出建筑物观测情况，确保工程施工、使用安全应做到五固定： （1）固定人员观测和整理成果 （2）固定使用水准仪及水准塔尺 （3）使用固定的水准点 （4）观测路线固定 （5）固定的外界条件。

观测过程发现沉降不均匀或局部数据过大，立即上报技术部、安全部，经过核实处理、确保安全后塔吊方可继续作业。

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附图：

1、塔吊基础定位图及剖面图 2、塔吊平面布置图

QTZ63 塔吊基础配筋图13 / 14