单桩承台式塔吊深基础施工方案

1、工程概况

本工程自然地基为回填土土质较差， 均为回填土。 施工塔吊基础 直接安放在回填土上不能承塔吊受荷载。 本工程采用一根大直径的桩 来承担塔机的荷载， 即单桩承台式基础， 来抵抗塔机的倾覆保持整体 的稳定性。采用人工挖孔桩，风化泥岩为持力层。

2、工艺原理 单桩承台式基础，是承台基础和桩基的联合体，承台支撑塔机， 桩

基传递荷载，它们共同起到抵抗塔机的倾覆，保持整体稳定性，和 满足地基承载力的要求。

3、施工工艺流程及操作要点 3.1 施工工艺流程

3.1.1塔机基础的设计计算-塔机基础施工。

3 . 1 .2塔机基础的设计流程 塔机基础抗倾覆的计算模式-塔机基础的受力最大

数值-确定 承台和桩基的设计尺寸-非工作工况时力矩平衡计算-承台配筋计 算-桩基础设计。

3.1.3塔机基础施工工艺 放线定位-承台基础开挖-人工挖孔桩-桩基和承台基础

钢筋绑 扎-预埋塔机地脚螺栓-浇筑基础砼-砼养护。

3.2 操作要点

3.2.1 塔机基础的抗倾覆设计计算

1、塔机基础抗倾覆的计算模式

单桩承台式深基础抗倾覆的计算模式是以承台基础为主导的抗倾覆 计算方法，计算力臂为承台宽度的一半数值，安全系数取值

K=1.8。

2、塔机基础所承受的最大荷载

塔机基础受力最大值由塔吊制造厂提供。本工程采用 *******公司生

产的QTZ-63（TC5610）型塔吊。塔吊在未采用附着装置前，基础受 力最大数据：

工况 工作状态 非工作状态 塔机垂直力 G （KN） 511.2 4 水平力 F (KN ) 18.3 73.9 倾覆力矩 M(K N • m) 1335 1552 扭矩 (KN- m 269.3 0 3、 确定承台和桩基的设计尺寸

1） 承台基础设计尺寸：平面尺寸b为4.5m*4.5m,高度h=1.5m 2） 桩基础的设计尺寸：直径 D=1.5m,桩深L>6m。 4、 计算非工作工况时的力矩平衡

塔机基础在非工作工况时的倾覆力矩最大，为塔吊最不利受力状 态，进行塔机基础抗倾覆计算。

1）: MP=M i+M 2+M 3

式中：Mi—承台混凝土的平衡力矩，

M1=b2+h ・丫 C・ b/2=4.5 2*1.5*25*4.5/2=1708.6 KN • m; M2 —桩基础混凝土的平衡力矩， M2= n • D/4 • l • Y C • R

2

=3.1416*1.5

/4*6*25*2=530 KN • m

M3—塔机垂直力的平衡力矩，

F G BC

M3=G • B/2=4*2=928 KN • m;

则 Mp=1708.6+530+928=3166.6KN • m。

2) 倾覆力矩：M=M倾+M推。

式中：M倾一塔机的倾覆力矩，M倾= 1552 KN • m;

M推一塔机水平力产生的倾覆力矩， M 推二F • h=73.9*1.5=111.85 KN • m;

则 M=1552+110.85=1663KN • m。

3) 抗倾覆复核：MP》KM，式中K为安全系数，取K=1.8。

MP/M=3166.6/1663=1.904> 1.8，塔机基础抗倾覆稳定性满足要求。

5.2.2承台配筋计算 1. 基础计算

依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计 算。计算简图：

当不考虑附着时的基础设计值计算公式:

F G _ M

2 —

BC

W

当考虑附着时的基础设计值计算公式:

P = FBCG

当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式:

& max

2(F G) 3Bc

a

式中F——塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和 最大起重荷载,F=1.2 X 510.8=612.96kN ;

G

——基础自重与基础上面的土的自重，

G=1.2X (25.0 X B

X BX H) =911.25kN ;

Bc --------- 基础底面的宽度，取 Bc=4.50m

W ——基础底面的抵抗矩， W=0.118BX BcX Bc=10.75m3; M -------- 倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距， M=1552 KN • m;

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 = 2-

a=4.50/2-1152/(612.96+911.25)=1.494m

。

经过计算得到：

无附着的最大压力设计值

Pmax=(612.96+911.25)/4.50 2+1552/10.75=219.kPa

无附着的最小压力设计值

Pmin=(612.96+911.25)/4.50 2-882.00/10.75=69.102kPa

2

有附着的压力设计值 P=(612.96+911.25)/4.50

=75.27kPa

偏心距较大时压力设计值 Pkmax=2x (612.96+911.25)/(3 X

4.50 X 1.78)= 126.859kPa

地基基础承载力计算

地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》

GB 50007-2002第5.2.3 条。

计算公式如下：

虫=施+ 卩0・3) +弧f掩@ -0.5)

其中f a --------- 修正后的地基承载力特征值(kN/m);

2

f

ak——

地基承载力特征值，素填土取100.00kN/m;(地质

2

报告)

\"b——

基础宽度地基承载力修正系数，取 0.00 ； 基础埋深地基承载力修正系数，取1.00 ； -——基础底面以下土的重度，取20.00kN/m;

3

\"d——

Y——

基础底面以上土的重度，取 20.00kN/m;

3

b -------- 基础底面宽度，取4.5m; d

——基础埋深度，取1.5m。 解得地基承载力设计值 f a=120.00kPa

实际计算取的地基承载力设计值为:f a=120.00kPa

受冲切承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》 验算公式如下:

式中「：hp——受冲切承载力截面高度影响系数，取

f a

t——

GB 50007-2002第8.2.7条。

羔hp=0.96 ;

混凝土轴心抗拉强度设计值，取 f t=1.57kPa;

m—冲切破坏锥体最不利一侧计算长度：

心=(坷+引”2

a

m

=[1.60+(1.60 +2 x 1.50)]/2=3.2m ;

h o ------------------ 承台的有效高度，取 h o=1.45m; P

j——

最大压力设计值，取 Pj=219.kPa;

F l ------------------- 实际冲切承载力：

I弓4

F l=219. x (4.50+4.20) x 0.15/2= 143.315kN。

允许冲切力：

0.7 x 0.96 x 1.57 x 3200X 1450=45385.60N=45.386kN

实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！

2、承台配筋计算

依据《建筑地基基础设计规范》

1 ).抗弯计算，计算公式如下：

GB 50007-2002第8.2.7条。

1 r (

2小

式中a1——塔身至基底边缘的距离，取 a1=1.45m;

a ——塔身的截面边长尺寸 P --------- 塔身处的基底反力：

3a

P=219. x (3 x 1.60-1.45)/(3 x 1.60)=151.48kPa ; a'

——截面I-I在基底的投影长度，取a'=1.60m 。

2

经过计算得 M=1.45 x [(2 x 4.50+1.60) x (219.+75.27-2 x

2

3166.6/4.50 )+(219.-75.27) x 4.50]/12

=

146.96kN.m。

2 ).配筋面积计算，公式如下：

依据《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002第7.2条

式中M——系数，当混凝土强度不超过 C5(时，“取为1.0 f c——混凝

土抗压强度设计值；

h 0 承台的计算咼度。

6

3

经过计算得 化=146.96 x 10/(1.00 x 16.70 x 4.50 x 10 x

2

1450)=0.001

■ =1-(1-2 x 0.001) °5=0.001

」s=1-0.001/2=0.999

As=146.96

6 2

x 10/(0.999 x 1450x 210.00)=483.1mm。

由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为：3221mM

故取 As=3221mm。

采用皿级钢，承台基础上部配置

2

①18@20(双向钢筋As=5852.8mm下部配置①14@20(双向钢筋

2

As=30.57mm。 5.2.3 桩基础设计

桩基础直径为1.5m，长6m桩基础承受的垂直力

N=F+( M 倾+F • h) — b/2+b2 • h • 丫 C+ n • D/4 • l • Y C

2

=4+(1552+73.9*1.5) +3.1416*1.5 2/4*6*25 =2227.5KN。

- 4.5/2+4.5 2*1.5*25

2

桩底传给基岩的抗压强度：

fa=N -S=2227.5-(3.1416*1.5 2/4)=1260 KN/m2=1. 26N/mm2,

根据地质报告强风化基岩地基承载力特征值为 2200Kpa 大于桩 底传给基岩的抗压强度满足要求。

桩基采用构造钢筋：竖向钢筋22①14@250①6螺旋箍筋@200 加强筋①12@2000桩基竖向钢筋锚入承台内，锚固长度不小于40倍 钢筋直径。混凝土强度等级 C30。