塔吊基础防补充方案

中建二局第三建筑工程有限公司天津水岸银座项目经理部

塔吊基础方案补充修改

工程 名称 天津水岸银座工程 修改内容 补（修）字第001号 外架方案补充修改 日 期 2011.9.30 签名栏 审 批 1、补充修改原因说明 原基础方案中并未明确2#和4#塔吊在挖至设计标高的基础坑防护措施，在本补充方案中给予补充。 另外在宜兴太湖施工2#塔吊桩基础时，围墙一侧有一根支承桩偏移超过400mm，改变桩间距，造成最小桩间距仅2374mm，故需要调整 审 核 承台角度（塔身随承台旋转），确保桩基设计符合设计和规范要求。 2、补充修改的内容 2.1 2#、4#塔吊挡土墙按照下图施工 4#塔吊基础坑设置重力式挡土墙，详下图。 原编制人 修 改 人 4#塔机挡土墙平面布置图

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塔吊基础方案补充修改

工程 名称 天津水岸银座工程 修改内容 补（修）字第001号 外架方案补充修改 日 期 2011.9.30 签名栏 审 批 审 核 4#塔机挡土墙剖面图 原编制人 修 改 人 2#塔机挡土墙平面布置图（剖面参4#塔机挡土墙剖面图）

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塔吊基础方案补充修改

工程 名称 天津水岸银座工程 修改内容 补（修）字第001号 外架方案补充修改 日 期 2011.9.30 签名栏 审 批 2.2 2#塔吊基础承台处理 1）塔基桩偏位如下图所示（全站仪测绘结果）： 审 核 2）由于上述偏移造成塔吊基础受力工况产生本质变化，故按照最原编制人 小桩间距复核计算（计算书见附件一）。塔吊中心位置需要重新定位，以便满足最不利工况计算条件，并位于桩中心连线的所成多边形型心点，该型心点还需与塔吊基础承台型心点重合，如下图所示： 修 改 人

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工程 名称 天津水岸银座工程 修改内容 补（修）字第001号 外架方案补充修改 日 期 2011.9.30 签名栏 审 批 故，塔基承台按照上图定位，但需要承台每边加大160mm，以便满足JGJ94-2008关于桩与承台边距的构造要求。 处理措施如下：将承台改为4820 ×4820（计算书见附件2），如下图所示： 审 核 原编制人 修 改 人

附件1 塔吊四桩基础的计算书

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。 一. 参数信息

塔吊型号: ST70/30 塔机自重标准值:Fk1=2,126.60kN 起重荷载标准值:Fqk=120.00kN

塔吊最大起重力矩:M=2950.00kN.m 塔吊计算高度: H=160m 塔身宽度: B=2.00m

非工作状态下塔身弯矩:M1=-2000kN.m 桩混凝土等级: C35 承台混凝土等级:C35

保护层厚度: 35mm 矩形承台边长: 4.50m 承台厚度: Hc=1.300m

承台箍筋间距: S=300mm 承台钢筋级别: HRB335 承台顶面埋深: D=0.000m

桩直径: d=0.800m 桩间距: a=2.370m 桩钢筋级别: HRB335

桩入土深度: 35.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩

计算简图如下：

二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=2126.6kN

2) 基础以及覆土自重标准值

Gk=4.5×4.5×1.30×25=658.125kN

承台受浮力：Flk=4.5×4.5×1.30×10=263.25kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=120kN

2. 风荷载计算

1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=0.2kN/m2)

=0.8×1.77×1.95×.99×0.2=0.55kN/m2

=1.2×0.55×0.35×2=0.46kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.46×160.00=73.48kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×73.48×160.00=5878.31kN.m

2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=0.35kN/m2)

=0.8×1.81×1.95×.99×0.35=0.98kN/m2

=1.2×0.98×0.35×2.00=0.82kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.82×160.00=131.49kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×131.49×160.00=10519.51kN.m

3. 塔机的倾覆力矩

工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-2000+0.9×(2950+5878.31)=5945.48kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-2000+10519.51=8519.51kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(2126.6+658.13)/4=696.18kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+658.125)/4+(8519.51+131.49×1.30)/3.35=32.43kN

Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+658.125-263.25)/4-(8519.51+131.49×1.30)/3.35=-1962.88kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(2126.6+658.13+120)/4=726.18kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+658.125+120)/4+(5945.48+73.48×1.30)/3.35=2528.83kN

Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+658.125+120-263.25)/4-(5945.48+73.48×1.30)/3.35=-1142.28kN

四. 承台受弯计算

1. 荷载计算

不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(2126.6+120)/4+1.35×(5945.48+73.48×1.30)/3.35=3191.80kN

最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(2126.6+120)/4-1.35×(5945.48+73.48×1.30)/3.35=-1675.35kN 非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×2126.6/4+1.35×(8519.51+131.49×1.30)/3.35=4218.62kN

最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×2126.6/4-1.35×(8519.51+131.49×1.30)/3.35=-2783.16kN

2. 弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条

其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)； Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。

由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×4218.62×0.19=1560.kN.m 承台最大负弯矩:

Mx=My=2×-2783.16×0.19=-1029.77kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，凝土强度等级为C80时，

1

1

取为1.0,当混

取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值； h0──承台的计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。 底部配筋计算: 12652)=0.0130

=1-(1-2×0.0130)0.5=0.0131

ss

=1560.×106/(1.000×16.700×4500.000×

=1-0.0131/2=0.9935

As=1560.×106/(0.9935×1265.0×300.0)=4140.1mm2 顶部配筋计算: 12652)=0.0086

=1-(1-2×0.0086)0.5=0.0086

s

=1029.77×106/(1.000×16.700×4500.000×

五. 承台剪切计算

s

=1-0.0086/2=0.9935

As=1029.77×106/(0.9957×1265.0×300.0)=2725.2mm2

最大剪力设计值： Vmax=4218.62kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。 我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

式中 ──计算截面的剪跨比,=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=4500mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1265mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2； S──箍筋的间距，S=300mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六. 承台受冲切验算

角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩 冲切承载力验算

七.桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×32.43=4440.74kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中

c──基桩成桩工艺系数，取0.75

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-29.kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=8832.977mm2。

由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积8833mm2

八.桩竖向承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条

轴心竖向力作用下，Qk=726.18kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=32.43kN.m 桩基竖向承载力必须满足以下两式：

单桩竖向承载力特征值按下式计算：

其中 Ra──单桩竖向承载力特征值；

qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值； u──桩身的周长，u=2.51m； Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2； 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:

序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa) 土名称

1 3.7 28 0 粉土或砂土

2 5.7 30 0 粉土或砂土

3 4.5 34 0 粉土或砂土

4 7 55 0 粉土或砂土

5 4.5 68 0 粉土或砂土

6 4 56 0 粉土或砂土

7 6 57 0 粉土或砂土

8 2.5 70 0 粉土或砂土

9 8.5 60 0 粉土或砂土

10 6 0 粉土或砂土

由于桩的入土深度为35m,所以桩端是在第7层土层。 最大压力验算:

Ra=2.51×(3.7×28+5.7×30+4.5×34+7×55+4.5×68+4×56+5.6×57)+0×0.50=4176.56kN

由于: Ra = 4176.56 > Qk = 726.18,所以满足要求! 由于: 1.2Ra = 5011.87 > Qkmax = 32.43,所以满足要求!

九.桩的抗拔承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条

偏向竖向力作用下，Qkmin=-1962.88kN.m 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：

式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；

i

──抗拔系数；

Ra=2.51×(0.700×3.7×28+0.700×5.7×30+0.700×4.5×34+0.700×7×55+0.700×4.5×68+0.700×4×56+0.700×5.6×57)=3012.563kN Gp=0.503×(35×25-35×10)=263.4kN

由于: 3012.56+263. >= 1962.88 满足要求!

附件2 塔吊四桩基础的计算书

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。 一. 参数信息

塔吊型号: ST70/30 塔机自重标准值:Fk1=2,126.60kN 起重荷载标准值:Fqk=120.00kN

塔吊最大起重力矩:M=2950.00kN.m 塔吊计算高度: H=148m 塔身宽度: B=2.00m

非工作状态下塔身弯矩:M1=-200kN.m 桩混凝土等级: C35 承台混凝土等级:C35

保护层厚度: 35mm 矩形承台边长: 4.82m 承台厚度: Hc=1.300m

承台箍筋间距: S=300mm 承台钢筋级别: HRB335 承台顶面埋深: D=0.000m

桩直径: d=0.800m 桩间距: a=2.370m 桩钢筋级别: HRB335

桩入土深度: 35.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩

计算简图如下：

二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=2126.6kN

2) 基础以及覆土自重标准值

Gk=4.82×4.82×1.30×25=755.053kN

承台受浮力：Flk=4.82×4.82×1.30×10=302.0212kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=120kN

2. 风荷载计算

1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=0.2kN/m2)

=0.8×1.77×1.95×.99×0.2=0.55kN/m2

=1.2×0.55×0.35×2=0.46kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.46×148.00=67.97kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×67.97×148.00=5029.63kN.m

2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=0.35kN/m2)

=0.8×1.81×1.95×.99×0.35=0.98kN/m2

=1.2×0.98×0.35×2.00=0.82kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值

Fvk=qsk×H=0.82×148.00=121.63kN

c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×121.63×148.00=9000.76kN.m

3. 塔机的倾覆力矩

工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+0.9×(2950+5029.63)=6981.66kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+9000.76=8800.76kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(2126.6+755.05)/4=720.41kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+755.053)/4+(8800.76+121.63×1.30)/3.35=3393.76kN

Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+755.053-302.0212)/4-(8800.76+121.63×1.30)/3.35=-2028.44kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(2126.6+755.05+120)/4=750.41kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+755.053+120)/4+(6981.66+67.97×1.30)/3.35=2860.12kN

Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(2126.6+755.053+120-302.0212)/4-(6981.66+67.97×1.30)/3.35=-1434.80kN

四. 承台受弯计算

1. 荷载计算

不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(2126.6+120)/4+1.35×(6981.66+67.97×1.30)/3.35=3606.34kN

最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×(2126.6+120)/4-1.35×(6981.66+67.97×1.30)/3.35=-20.88kN 非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×2126.6/4+1.35×(8800.76+121.63×1.30)/3.35=4326.75kN

最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L =1.35×2126.6/4-1.35×(8800.76+121.63×1.30)/3.35=-21.30kN

2. 弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条

其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)； Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。

由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×4326.75×0.19=1600.90kN.m 承台最大负弯矩:

Mx=My=2×-21.30×0.19=-1069.78kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，凝土强度等级为C80时，

1

1

取为1.0,当混

取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值； h0──承台的计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2。 底部配筋计算: 12652)=0.0124

=1-(1-2×0.0124)0.5=0.0125

ss

=1600.90×106/(1.000×16.700×4820.000×

=1-0.0125/2=0.9937

As=1600.90×106/(0.9937×1265.0×300.0)=4245.0mm2 顶部配筋计算: 12652)=0.0083

=1-(1-2×0.0083)0.5=0.0083

s

=1069.78×106/(1.000×16.700×4820.000×

五. 承台剪切计算

s

=1-0.0083/2=0.9937

As=1069.78×106/(0.9958×1265.0×300.0)=2830.7mm2

最大剪力设计值： Vmax=4326.75kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。 我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

式中 ──计算截面的剪跨比,=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=4820mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1265mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300N/mm2； S──箍筋的间距，S=300mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六. 承台受冲切验算

角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩 冲切承载力验算

七.桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×3393.76=4581.58kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中

c──基桩成桩工艺系数，取0.75

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=16.7N/mm2；

Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条

受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-2738.40kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=9127.994mm2。

由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积9128mm2

八.桩竖向承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条

轴心竖向力作用下，Qk=750.41kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=3393.76kN.m 桩基竖向承载力必须满足以下两式：

单桩竖向承载力特征值按下式计算：

其中 Ra──单桩竖向承载力特征值；

qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值； u──桩身的周长，u=2.51m； Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2； 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:

序号 土层厚度(m) 侧阻力特征值(kPa) 端阻力特征值(kPa) 土名称

1 3.7 28 0 粉土或砂土

2 5.7 30 0 粉土或砂土

3 4.5 34 0 粉土或砂土

4 7 55 0 粉土或砂土

5 4.5 68 0 粉土或砂土

6 4 56 0 粉土或砂土

7 6 57 0 粉土或砂土

8 2.5 70 0 粉土或砂土

9 8.5 60 0 粉土或砂土

10 6 800 粉土或砂土

由于桩的入土深度为35m,所以桩端是在第7层土层。 最大压力验算:

Ra=2.51×(3.7×28+5.7×30+4.5×34+7×55+4.5×68+4×56+5.6×57)+0×0.50=4176.56kN

由于: Ra = 4176.56 > Qk = 750.41,所以满足要求! 由于: 1.2Ra = 5011.87 > Qkmax = 3393.76,所以满足要求!

九.桩的抗拔承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条

偏向竖向力作用下，Qkmin=-2028.44kN.m 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：

式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计；

i

──抗拔系数；

Ra=2.51×(0.700×3.7×28+0.700×5.7×30+0.700×4.5×34+0.700×7×55+0.700×4.5×68+0.700×4×56+0.700×5.6×57)=3012.563kN Gp=0.503×(35×25-35×10)=263.4kN

由于: 3012.56+263. >= 2028.44 满足要求!