塔吊基礎施工方案：位置布設、選型、力學驗算、施工要求
[ 關鍵詞：塔吊基礎施工方案 塔吊基礎 發表日期：2012-10-05 10:33:20 ]
塔吊建筑機械廠(http://www.by2cn.com)在本文塔吊基礎施工方案中，講述塔吊基礎施工方案，分別由位置布設、基礎選型、力學驗算、施工要求等方面，分別概述。
一． 工程慨況
總建筑面積 105273.398 2 m ,地下室建筑面積 20322.82 2 m ，地上建筑面積 84950.578 2 m ，其中地下室一層，為地下室車庫,總高 4.2 米，總長 176.7 米，總寬 198.07 米，1、6 棟為28 層，2、7 棟為27 層，3、4、5 棟為 22 層， 8、9 棟為 24 層，更衣室 1 層，連廊 1 層，垃圾站 1 層，框剪結構。
二． 編制依據
1．有關塔式起重機基礎施工技術要求；
2．TC5013B 型塔式起重機的有關技術資料、產品說明書；
3．GB50010-2002 混凝土結構設計規范；
4．JGJ33-2001 建筑機械使用安全技術規程；
5．JGJ94-2008 建筑樁基技術規范；
6．GB50007-2002 建筑地基基礎設計規范；
7．GB50204-2002 混凝土結構質量驗收標準；
8. 本工程現場實際情況。
三．位置布設
1．根據現場實際情況，考慮到地下室面積較大，分析塔吊的覆蓋范圍與相互干擾的影響，分析塔吊定位與基坑地下室外側墻關系，綜合考慮1#~9#樓之間施工聯系。我司經充分論證后，在地下室主體結構施工階段設置4 臺塔吊；
2．分析塔吊基礎承臺與基坑承臺之間的關系，保證塔吊承臺與主體工程基礎承臺之間相互不影響，塔吊基礎與各棟建筑之間的距離不小于2 米；
3．分析塔式起重機的附墻連接方案，附墻不能太遠，屬于超長附墻對附墻的專項設計和配置要求高，成本不合算；
4．考慮地下室施工流水安排，地下室施工期間的塔吊運輸能力要求和轉運需要；
5．根據相關資料、現場具體情況，在上述考慮因素外，同時考慮到塔吊基礎施工、塔吊安裝拆除的技術要求，以及塔吊輔助施工升降機、物料提升機或外架鋼管拆除的要求，以及塔吊安裝距離建筑物的合理距離、護臂安裝需要情況，考慮到塔吊覆蓋范圍安全使用、不影響場地施工臨時變壓器、臨時施工用房，綜合塔吊基礎位置不影響地下室底板、頂板后澆帶施工等因素；
6．設計定位考慮到建筑物陽臺外飄或其他外挑結構影響，塔吊機身尺寸 1600mm× 1600mm，以及建筑物與塔吊之間的安全距離，同時綜合塔吊基礎可能對工程基礎的影響。 在考慮、分析上述因素基礎上，我司進行了塔吊方案的比選、經濟技術比選，已確認有關塔吊的安裝定位和布置，所選擇確定的方案為最優方案。最后確定：整個主體施工塔吊選型為 TC5013B，均采用沖孔樁基礎。原則上根據現場具體情況，一旦結構封頂具備條件情況下及時拆除。 本工程經技術經濟評價分析、比選，確定的塔吊平面位置及尺寸詳附圖。
四．基礎選型
1．考慮到本工程基坑底地質實際情況，為方便統一管理和協調，初定塔吊基礎采用5000×5000 承臺、整板形式；
2．初步確定本工程塔吊承臺板混凝土等級采用 C35 早強型混凝土，承臺板板厚 1200mm； 3．經力學計算、驗算上述塔吊基礎承臺滿足要求，請監理公司審核確認上述平面位置，以不影響使用和后期總體規劃為宜；
4．由于目前確定的位置布設、基礎選型是在目前的圖紙基礎上確定的，若由于各種原因需要更改，以施工現場實際定位為準。
5．樁采用直徑為 1000mm 沖孔樁，每個塔吊基礎做四條沖孔樁,樁底深入強風化巖層底，強風化巖層約8m 深。沖孔樁主筋為18Φ22，。
五．有關塔吊基本參數
1．本工程建筑標高最高為88.20 米；
2．選用塔吊型號：TC5013B 四臺，臂長50m，用于9 棟樓，設計最大安裝高度為100 米。
六．力學驗算
中聯TC5013B 塔吊抗傾覆驗算及基礎結構驗算
1．設計參數
塔吊型號:中聯TC5013B,最大4繩起重荷載6t； 塔吊有附墻起重最大高度=100m,塔身寬度B=1.60m； 承臺基礎混凝土強度:C35, 厚度Hc=1.20m，承臺長度Lc或寬度Bc=5m； 承臺鋼筋級別:Ⅱ級,箍筋間距S=200mm,保護層厚度:50mm； 參考塔吊說明書可知： 塔吊處于工作狀態（ES）時： 最大彎矩 k M =1335KN·m 最大壓力 k F =511.2KN 塔吊處于非工作狀態（HS）時： 最大彎矩 k M =1552KN·m 最大壓力 k F =464.1KN
2．基礎抗傾覆驗算
取塔吊最大傾覆力矩，在非工作狀態（HS）時： k M =1552KN·m,按如下公式驗算： 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礎中心的距離m； M k ---作用在基礎上的彎矩， m kN ； F k ---作用在基礎上的垂直載荷，kN； F k ----作用在基礎上的水平載荷，kN； G k ----混凝土基礎的重力，kN； 已知：彎矩 M=1552 m kN ，水平載荷 F h =73.9KN，塔吊重量F V =1000kN 基礎承臺尺寸為b×b×h=5m×5m×1.2m 基礎承臺的重力 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 傾 覆 示 意 圖 M 傾 F 5 m b 6 6 7 . 1 3 5 3 m b m e 667 . 1 3 937 . 0 抗傾覆穩定性滿足要求。
3．基礎壓應力驗算
地面壓應力按如下公式驗算 B K v B p bL G F p 3 2 式中：F V ---作用在基礎上的垂直載荷，kN； G k ----混凝土基礎的重力，kN； p B ----地面計算壓應力，Pa； [p B ]—地面許用壓應力，由實地勘探和基礎處理情況確定。 一般取[p B ]=2×10 5 Pa～3×10 5 Pa，現取 Pa 10 2 P 5 B 求：地面壓應力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 地面容許壓應力滿足要求。 根據TC5013B 塔吊說明書，在工作狀態下，塔吊垂直軸力 k F 最大為511.2KN，彎矩 k M 1335 KN.M，水平力 vk F 18.3KN Fv(kN) Fh(kN) M(kN.m) T(kN.m) 工況 511.2 18.3 1335 269.3 非工況 464.1 73.9 1552 0 承臺自重 k G =25×Bc×Bc×Hc=25×5×5×1.20=750kN
4. 樁頂豎向力計算
工作時單樁平均豎向力為 東莞天安數碼城E 區工程 塔吊基礎施工方案 中鐵二局股份有限公司 6 KN n G F Q k 92 . 403 4 900 68 . 715 單樁樁頂所受的最大壓力與最大拔力分別為： 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 , 故不需要驗算樁的抗拔。 其中 ，F、FV、M、G均取基本組合值，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<單樁設計承載力為1000kN 滿足要求 max , c Q =851.09<1.2 1000=1200KN 滿足要求
5.承臺斜截面抗剪切計算
承臺斜截面抗剪切計算 依據《建筑樁技術規范》(JGJ94-2008)的第5.9.10條。 0 0 h b f V t hs 1 75 . 1 4 1 0 800 h hs 其中 b o ——承臺計算截面處的計算寬度，b o =5000mm； h o ——承臺計算截面處的計算高度，h o =1150mm； λ——計算截面的剪跨比，λ=a/h o 此處，a=(5000.00/2-1600.00/2)-(5000.00/2-3000.00/2)=700.00mm；當 λ<0.25 時，取λ=0.25；當 λ>3時,取λ=3，得λ=0.667； hs ——受剪切承載力截面高度影響系數；當h o <800mm時，取h o =800mm；當h o >2000mm時,取h o =2000mm；其間按線性內插法取值，因此本計算式取h o =1150mm f t ——C35混凝土軸心抗拉強度設計值，f t =1.57N/mm 2 ； 東莞天安數碼城E 區工程 塔吊基礎施工方案 中鐵二局股份有限公司 7 φ 1 0 0 0 沖 孔 樁塔 吊 基 礎 平 面 示 意 圖塔 吊 底 腳將各值帶入計算式 0 0 h b f t hs = N 10 10 09 . 1 1150 5000 57 . 1 1 667 . 0 75 . 1 1150 則851.09KN≤ N 10 10 09 . 1 ； 經過計算承臺已滿足抗剪要求，只需構造配箍筋！
6.承臺截面主筋
依據TC5013B塔吊安裝說明書，塔吊基礎面筋采用雙向配置24條 25 鋼筋，塔吊基礎底筋同樣采用雙向配置24條 25 鋼筋。 東莞天安數碼城E 區工程 塔吊基礎施工方案 中鐵二局股份有限公司 8 面 筋 雙 向 配 置 24條 25 樁 芯 用 C35混 凝 土 灌 滿 100厚 C15混 凝 土 墊 層底 筋 雙 向 配 置 24條 25 塔 吊 架 邊承 臺 混 凝 土 C35早 強 225條 12拉 結 筋塔 吊 基 礎 配 筋 圖
7.樁承載力驗算
樁承載力計算依據《建筑樁技術規范》(JGJ94-94)的第4.1.1條。 根據第二步的計算方案可以得到樁的軸向壓力設計值，取其中最大值 N=F=715.68kN； 樁頂軸向壓力設計值應滿足下面的公式： A f N c 0 其中， fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，fc=16.70N/mm2； A——樁的截面面積，A=7.85×10 5 mm2。 N 0 =1.0×715.68=715.68KN; 東莞天安數碼城E 區工程 塔吊基礎施工方案 中鐵二局股份有限公司 9 A f c =16.7×7.85×10 5 =1.311×10 7 N=13110KN 故 A f N c 0 樁頂軸向壓力設計值滿足要求
8. 樁豎向極限承載力驗算
依據《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)的第5.2.2-3條，單樁豎向承載力設計值按下面的公式計算： R = ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc Qsk = u∑qsikli Qpk = qpkAp Qck = qckAc/n 其中 R——單樁的豎向承載力設計值； Qsk——單樁總極限側阻力標準值； Qpk——單樁總極限端阻力標準值； Qck——相應于任一復合基樁的承臺底地基土總極限阻力標準值； qck——承臺底1/2承臺寬度深度范圍(≤5m)內地基土極限阻力標準值， qck= 55.000 kPa； Ac——承臺底地基土凈面積，Ac=5.000×5.000-4×0.785=21.860m2； n——樁數量，n=4； ηc——承臺底土阻力群樁效應系數，ηc=ηciAci/Ac+ηceAce/Ac ηs, ηp, ηc——分別為樁側阻群樁效應系數，樁端阻群樁效應系數，承臺底土阻力群樁效應系數； γs,γp, γc——分別為樁側阻抗力分項系數，樁端阻抗力分項系數，承臺底土阻抗力分項系數； qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值； qpk——極限端阻力標準值； u——樁身的周長，u=3.141m； Ap——樁端面積,取Ap=0.785m2； li——第i層土層的厚度； 各土層厚度及阻力標準值如下表: 東莞天安數碼城E 區工程 塔吊基礎施工方案 中鐵二局股份有限公司 10 序號 土厚度(m) 土側阻力標準值(kPa) 土端阻力標準值(kPa) 抗拔系數 土名稱 1 1.14 43.00 60.00 0.80 淤泥質粘土 2 6.30 86.50 130.00 0.70 中砂 3 0.70 127.00 200.00 0.50 粉質粘土 4 8.4 138.00 500.00 0.50 強風化巖 單樁豎向承載力驗算： 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； 上式計算的R的值大于最大壓力851.09kN,所以滿足要求! 因為該沖孔樁穿過8、9m深的強風化巖層直接進入中風化，故不需要驗算樁的抗傾覆。
七．施工要求
1．基礎土方開挖
由于本工程地基為淤泥質土層，塔吊基礎開挖時可能造成臨近已施工的預制管樁偏移，為防止已施工的預制管樁偏移，開挖時在情況允許條件下，盡可能減小放坡系數（根據實際情況本工程采用≥1：1 的放坡系數）；在開挖過程中，適當采用密目支撐支護，防止周邊預應力管樁兩側產生較大的高差。
2．鋼筋
⑴承臺板板厚1200mm，承臺面雙向配筋縱橫向各24 條φ25,承臺底雙向配筋縱橫向各24 條φ25，拉結筋225 條φ12。
⑵塔吊基礎底、頂面鋼筋的放置部位，嚴格按照相應的基礎技術資料執行。
3．磚胎模
⑴磚胎膜砌筑使用水泥砂磚砌體，M5 水泥砂漿，混凝土接觸面原漿勾縫。砌筑高度＞1m，墻厚不小于240mm；砌筑高度≤1 m，墻厚不小于120mm。胎膜的平整度、垂直度、尺寸偏差達到模板驗收規程要求；
⑵磚胎膜下設混凝土墊層，范圍按每邊大于磚模斷面100mm。
4．混凝土
⑴承臺底墊層澆筑C15 混凝土100mm 厚；
⑵混凝土強度等級為 C35 早強混凝土，必須振搗密實，混凝土基礎上平面要在同一水平面上，誤差應小于2‰；
⑶混凝土澆注采用插入式振動器振搗，振搗時要做到“快插慢拔”， 要掌握好振搗時間，視砼表面呈水平不再顯著下沉，不再出現氣泡，表面泛出灰漿為準；
⑷塔吊基礎混凝土采用分層澆筑，每層砼厚度應不超過振動棒長的1.25 倍；
⑸在振搗上一層時，應插入下層中5cm 左右，以消除兩層之間的接縫，同時在振搗上層砼時，要在下層砼初凝之前進行；振動器使用時，振動器距離模板不應大于振搗器作用半徑的0.5 倍，并不宜緊靠模板振動，宜應盡量避免碰撞鋼筋、預埋件等；
⑹塔吊基礎混凝土澆筑時，專人跟班作業對鋼筋、塔吊預埋件的調整控制、保護監控；
⑺塔吊基礎混凝土澆筑時，關鍵要控制好預埋件是否正確，支架是否穩固；
⑻塔吊基礎砼養護在澆注后10～12h 內，直接澆水養護，以保持砼具有足夠濕潤狀態，養護的時間不得少于14 天；
⑼在已澆注的塔吊基礎砼強度達到1.2N/mm2 以后，始準在其上面來往行人和操作；
⑽塔吊基礎混凝土強度≥90%時，方可進行安裝作業，塔吊基礎混凝土澆筑時需留兩組同條件試塊。
5．預埋螺栓
⑴按照中聯TC5013B 型號塔吊基礎技術資料預埋；
⑵在基礎鋼筋安裝到位過程中，跟蹤安裝基礎地腳螺栓，并用儀器進行精確定位復核；
⑶填寫塔式起重機基礎隱蔽及驗收記錄；
6．注意事項：
⑴預埋地腳螺栓時應用鐵絲與鋼筋綁扎，絕不允許采用點焊的方法固定；
⑵應考慮進退場臨時便道施工時間，保證塔吊安裝機械順利進退場等因素；
⑶基礎施工時，作好塔吊基礎的防雷接地等有關措施。
八．其他要求
1．安裝塔吊前，應復核基礎是否達到設計要求，混凝土強度是否符合安裝條件；
2．安裝必須有塔式起重機安裝方案；
3．建立機械保養及檢修記錄、機械運轉記錄；
4．進行塔式起重機安裝安全技術交底；
5．編寫塔吊防碰撞措施；
6．建立塔式起重機垂直度測量記錄、電氣系統絕緣電阻測試記錄、接地電阻測試記錄；
7．要進行塔式起重機的檢驗，并取得檢驗報告書；
8．應有包括產品合格證在內的完整資料一套；
9．應按照規定辦理廣東省、東莞市施工垂直運輸設備安裝登記證；
10．對應各塔吊的專用電纜、電箱等嚴格按臨時用電總平面布置圖及相應的專項方案執行。
九．附圖
1．塔式起重機平面定位布置圖
2. 沖孔樁施工圖