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固定式塔式起重机基础设计及施工方案四工程地质情况及基础形式选择 3
附：公园一号商住小区塔式起重机基础设计方案
固定式塔式起重机基础设计及施工方案
公园一号项目位于湛江市赤坎区南部，人民大道及体育南路交汇处西南角，是湛江市未来的党政行政中心，距赤坎区中心3公里，距霞山区中心5公里，距湛江机场7公里。基地北侧为市检察院、司法局、地税局；东北角为湛江市未来的党政行政中心大楼和体育馆；东侧隔着人民大道为兴建中的800亩南国热带花园；西侧为文保村；南侧为湛江市公安局；设二层地下停车库，靠体育南路首层、二层为商业用途。建筑物高99.8M，层数32层，两栋建筑，5个连体塔楼。
JCT604-2013 浮法玻璃退火窑编制本方案主要应用的规范及标准：
建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202－2002）
建筑桩基技术规范（JGJ94－94）
公园一号商住小区岩土工程地质勘测报告
与现场工程项目部商定的塔式起重机设置合理位置。根据现场的实际情况，塔式起重机基础采用锤击式4支φ500预应力管桩5m*5m*1.45m桩承台。为塔机的安装工作应在塔机最高处风速不大于1.3m/s时进行。
本机供电电源为三相五线，采用接地保护，零线不接塔身，接地电阻不大于4欧。
安装前应测各部分对绝缘电阻，电动机的绝缘电阻值不低于0.5MΩ，导线对地绝缘电阻不低于1MΩ。
准备吊装机械、以及足量的铁丝、麻绳、钢丝绳扣、手锤、扳手等常用工具。
必须根据起重臂的臂长正确配置平衡重，安装起重前必须根据说明书要求在于平衡臂最根部安装一块规定重量2.5t的配重，注意严禁不安装或超过此数量。
四工程地质情况及基础形式选择
根据《岩土工程勘察报告》，拟建场地属于山头地貌，场地经开挖后地面大致平坦。按塔吊基础位置：地质勘察报告显示，场地地层从上至下为：
土端阻力标准值(kPa)
混凝土基础尺寸及载荷表
Φ500预应力管桩单桩承载力特征值（KN）
一、塔吊的基本参数信息
塔吊型号：QTZ60，塔吊起升高度H：120.000m，
塔身宽度B：1.8m，基础埋深D：1.450m，
自重F1：833kN，基础承台厚度Hc：1.450m，
最大起重荷载F2：60kN，基础承台宽度Bc：5.000m，
桩钢筋级别:HRB335，桩直径或者方桩边长：0.500m，
桩间距a：4m，承台箍筋间距S：200.000mm，
二、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重（包括压重）F1=833.00kN，
塔吊最大起重荷载F2=60.00kN，
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1071.60kN，
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mkmax＝1417.11kN·m；
三、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
Ni=(F+G)/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2
其中n──单桩个数，n=4；
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1071.60kN；
G──桩基承台的自重：G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×5.00×5.00×1.50)=1125.00kN；
Mx,My──承台底面的弯矩设计值，取1983.95kN·m；
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=2.83m；
Ni──单桩桩顶竖向力设计值；
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值，
最大压力：Nmax=(1071.6+1125)/4+1983.954×2.828/(2×2.8282)=899.867kN。
其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；
经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×618.62×1.10=1360.96kN·m。
四、承台截面主筋的计算
αs=M/(α1fcbh02)
As=M/(γsh0fy)
式中，αl──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00；
fc──混凝土抗压强度设计值查表得14.30N/mm2；
fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2；
经过计算得：αs=1360.96×106/(1.00×14.30×5000.00×1450.002)=0.009；
Asx=Asy=1360.96×106/(0.995×1450.00×300.00)=3142.93mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1500.00×0.15%=11250.00mm2。
五、承台斜截面抗剪切计算
γ0V≤βfcb0h0
其中，γ0──建筑桩基重要性系数，取1.00；
b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5000mm；
h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1450mm；
β──剪切系数，当0.3≤λ＜1.4时，β=0.12/(λ+0.3)；当1.4≤λ≤3.0时，β=0.2/(λ+1.5)，得β=0.11；
fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.30N/mm2；
则，1.00×899.87=899.867kN≤0.11×14.30×5000×1450/1000=11404.25kN；
经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！
六、桩竖向极限承载力验算
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc
Qsk=u∑qsikli
Qck=qckAc/n
其中R──单桩的竖向承载力设计值；
Qsk──单桩总极限侧阻力标准值；
Qpk──单桩总极限端阻力标准值；
Qck──相应于任一复合基桩的承台底地基土总极限阻力标准值；
qck──承台底1/2承台宽度深度范围(≤5m)内地基土极限阻力标准值，qck=190.000kPa；
n──桩数量，n=4；
ηc──承台底土阻力群桩效应系数，ηc=ηciAci/Ac+ηceAce/Ac
ηs,ηp,ηc──分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；
γs,γp,γc──分别为桩侧阻抗力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；
qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk──极限端阻力标准值；
u──桩身的周长，u=1.571m；
Ap──桩端面积,取Ap=0.172m2；
li──第i层土层的厚度；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)抗拔系数土名称
13.0013.006350.000.80淤泥
23.0080.008700.000.80粉土或砂土
33.0080.006250.000.80砂类土中挤土群桩
43.0096.007500.000.80粘性土
53.0080.007500.000.70砂类土中挤土群桩
63.0096.006350.000.70粘性土
73.0064.007500.000.80砂类土中挤土群桩
83.0096.006350.000.80粉土或砂土
93.0084.507500.000.80砂类土中挤土群桩
103.00105.509900.000.80砂类土中挤土群桩
113.0080.006250.000.80砂类土中挤土群桩
123.0080.006250.000.80砂类土中挤土群桩
由于桩的入土深度为25.00m,所以桩端是在第9层土层。
R=1.57×(3.00×13.00×1.00+3.00×80.00×1.00+3.00×80.00×1.00+3.00×96.00×1.00+3.00×80.00×1.00+3.00×96.00×1.00+3.00×64.00×1.00+3.00×96.00×1.00+1.00×84.50×1.00)/1.65+1.06×7500.00×0.172/1.65+0.36×(190.000×24.311/4)/1.700=2.89×103kN>N=899.867kN；
上式计算的R的值大于最大压力899.87kN,所以满足要求!
As=πd2/4×0.65%=3.14×5002/4×0.65%=1276mm2
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！
桩不受拉力，不计算这部分配筋，只需构造配筋！
建议配筋值：HRB335钢筋，1710。实际配筋值1334.5mm2。
基坑开挖深度H：6m；桩直径d：0.5m；
桩与土接触点深度H1：2m；桩入土深度H2：25m；
塔吊最大倾覆力矩M：500kN·m；主动土压力分配系数：0.7；
基坑外侧水位深度hwa：1m；基坑以下水位深度hwp：1m；
稳定性计算安全系数K：1.2；
2.土层参数（详见上面参数表）
布置方式荷载值Pi（kPa）距基坑边线距离l1（m）作用宽度ai（m）
序号支撑点与填土面距离（m）作用力（kN）
（1）、主动土压力系数：
（2）、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载：
H2'=∑γihi/γ2'=18/24=0.75；
H3'=∑γihi/γ3'=42/24=1.75；
H4'=∑γihi/γ4'=90/27=3.333；
H5'=∑γihi/γ5'=117/27=4.333；
第6层土：7~31米；
H6'=∑γihi/γ6'=171/28=6.107；
Ea2=h2×(σa2上+σa2下)/2=1×(3.751+20.518)/2=12.134kN/m；
作用位置：ha2=h2(2σa2上+σa2下)/(3σa2上+3σa2下)+∑hi=1×(2×3.751+20.518)/(3×3.751+3×20.518)+29=29.385m；
Ea3=h3×(σa3上+σa3下)/2=2×(20.518+84.051)/2=104.569kN/m；
作用位置：ha3=h3(2σa3上+σa3下)/(3σa3上+3σa3下)+∑hi=2×(2×20.518+84.051)/(3×20.518+3×84.051)+27=27.797m；
Ea4=h4×(σa4上+σa4下)/2=1×(71.19+115.938)/2=93.564kN/m；
作用位置：ha4=h4(2σa4上+σa4下)/(3σa4上+3σa4下)+∑hi=1×(2×71.19+115.938)/(3×71.19+3×115.938)+26=26.46m；
Ea5=h5×(σa5上+σa5下)/2=2×(115.036+234.532)/2=349.567kN/m；
作用位置：ha5=h5(2σa5上+σa5下)/(3σa5上+3σa5下)+∑hi=2×(2×115.036+234.532)/(3×115.036+3×234.532)+24=24.886m；
Ea6=h6×(σa6上+σa6下)/2=24×(240.719+4833.456)/2=60890.099kN/m；
作用位置：ha6=h6(2σa6上+σa6下)/(3σa6上+3σa6下)+∑hi=24×(2×240.719+4833.456)/(3×240.719+3×4833.456)+0=8.38m；
（1）、被动土压力系数：
Kp1=tan2（45°+φ1/2）=tan2（45+28/2）=2.77；
Kp2=tan2（45°+φ2/2）=tan2（45+25/2）=2.464；
（2）、土压力、地下水产生的水平荷载：
σp1上=2c1Kp10.5=2×9×2.770.5=29.957kN/m；
σp1下=γ1h1Kp1+2c1Kp10.5=25×1×2.77+2×9×2.770.5=99.203kN/m；
第2层土：7~31米；
H2'=∑γihi/γ2'=25/28=0.962；
σa2上=γ2'H2'Kp2+2c2Kp20.5=28×0.962×2.464+2×10×2.4640.5=97.73kN/m；
σa2下=γ2'H2'Kp2+2c2Kp20.5+γ2'h2Kp2+0.5γwh2'2=28×0.962×2.464+2×10×2.4640.5+28×24×2.464+0.5×10×242=4633.479kN/m；
Ep1=h1×(σp1上+σp1下)/2=1×(29.957+99.203)/2=64.58kN/m；
胶粉聚苯颗粒保温施工工艺作用位置：hp1=h1(2σp1上+σp1下)/(3σp1上+3σp1下)+∑hi=1×(2×29.957+99.203)/(3×29.957+3×99.203)+24=24.411m；
Ep2=h2×(σp2上+σp2下)/2=24×(97.73+4633.479)/2=56774.509kN/m；
作用位置：hp2=h2(2σp2上+σp2下)/(3σp2上+3σp2下)+∑hi=24×(2×97.73+4633.479)/(3×97.73+3×4633.479)+0=8.165m；
土压力合力：Ep=ΣEpi=64.58+56774.509=56839.089kN/m；
合力作用点：hp=ΣhiEpi/Ep=(64.58×24.411+56774.509×8.165)/56839.089=8.184m；
1.主动土压力对桩底的弯矩
施工组织设计09-10M1=0.7×0.5×61444.72×8.536=183578.04kN·m；