QTZ63塔吊基础方案设计

省西咸新区德杰综合体一期工程塔吊基础施工方案
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中科建设（集团）
2013年11月20
目录
一、工程概况 (3)
二、编制依据 (4)
三、塔式起重机型号及定位的选择 (5)
四、塔式起重机的设计及计算 (9)
五、塔吊基础计算 (11)
六、塔式起重机基础施工 (20)
七、塔式起重机基础施工的安全技术措施 (26)
塔吊基础方案
一、工程概况
1、总体概况
2、项目规划用地面积约80亩，由高层住宅、酒店、写字楼、裙楼、地下车库等组成。

高层住宅建筑层数16～28层，地下车库2层，酒店及写字楼层数24层，地下车库2层。

层高由50.4-88.2米，总建筑面积214836㎡
3、本工程主体结构施工时共设塔吊7台，布设位置和塔吊编号见平面布置图。

1#塔吊采用中联重科股份生产的QTZ63(5613)型塔吊，该塔吊独立式起升高度为40米，附着式起升高度达220米，工作臂长56米，最大起重量6吨，额定起重力矩为56吨米，最大起重力矩为78吨米。

2#、3#、5#、6#、7#塔吊采用市建设机械厂生产的QTZ63(5610)型塔吊，该塔吊独立式起
升高度为40米，附着式起升高度达220米，工作臂标准臂长，最大起重量6吨，额定起重力矩为53吨米，最大起重力矩为77吨米。

二、编制依据
1、《QTZ63（5613和5610塔式起重机使用说明书》
2、《岩土工程勘察报告》
3、《塔式起重机操作使用规程》（ZBJ80012）；
4.《建筑机械使用安全技术规》（JGJ33-2001）；
5.《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）；
6、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T 187-2009）
7、《建筑地基基础设计规》（DGJ08-11-2010）
8、《地基基础工程施工质量验收规》（GB50202-2002）
9、《建筑桩基础技术规》（JGJ94-2008）
10、施工图纸
本工程场地地层结构自上而下依次为：①素填土、②黄土壮土、③细砂、④中砂、⑤中砂、⑤-1粉质粘土、⑥粉质粘土、⑦中粗砂。

（1）、①素填土：粘性土组成，松散状态，厚度0.5m～1.10m。

层底高程378.49-379.06
（2）、②黄土壮土：褐黄色、土质较均匀，具湿陷性，以硬塑状态，厚度0.7～4.2m。

层底高程374.77-378.92
（3）、③细砂：灰白色，主要以石英、长石等，级配较好，颗粒不均匀，稍湿，稍密。

厚度1.4-6.00m。

层底高程371.95-375.00 （4）、④中砂：灰白色，主要以石英、长石等，级配较好，颗粒不均匀，湿，中密。

厚度1.9-6.20m。

层底高程366.54-370.47
（5）、④中砂：灰白色，主要以石英、长石含少量圆砾等，级配较好，颗粒不均匀，饱和，密实。

厚度6.7-10.70m。

层底高程359.22-362.22 （6）、⑤-1粉质粘土：浅灰、灰黄色，厚度0.3-2.1m。

（7）、⑥粉质粘土：浅灰、灰黄色，厚度0.8-2.8m。

（8）、⑦中粗砂：灰黄色，厚度18.3-22.30m。

三、塔式起重机型号及定位的选择
1、塔式起重机型号的选择
（1）塔式起重机（简称塔吊，下同）主要用于结构施工中的大宗物料（如：钢筋、模板等）的水平、垂直运输，根据本工程的实际情况和工期要求经综合考虑，本工程拟采用一台QTZ63(5613)和6台QTZ63(5610)型自升式塔式起重机，臂长56米。

（2）QTZ63(5610)塔吊主要技术参数表
（3）、本工程塔吊建筑使用高度
1#楼工程结构最大高度76米，地下车库高度-10.2米，用5#塔吊计划最大安装高度98米，中间考虑设2道附墙；
2#楼工程结构最大高度87米，地下车库高度-10.2米，用6#塔吊计划最大安装高度102.2米，中间考虑设3道附墙；
3#楼工程结构最大高度95.2米，地下车库高度-10.2米，用7#塔吊计划最大安装高度118.6米，中间考虑设3道附墙；
6#楼工程结构最大高度56米，地下车库高度-10.2米，用4#塔吊计划最大安装高度77.4米，中间考虑设2道附墙；
7#楼工程结构最大高度56.2米，地下车库高度-10.2米，用3#塔吊计划最大安装高度77.4米，中间考虑设2道附墙；
8#楼工程结构最大高度56米，地下车库高度-10.2米，用1#塔吊计划最大安装高度77.4米，中间考虑设2道附墙；
9#楼工程结构最大高度56米，用2#塔吊计划最大安装高度81.2米，中间考虑设2道附墙；
2、塔式起重机的定位选用
塔式起重机定位要满足以下要求：
⑴服务围要广，尽量满足工作面的需求，减少服务死角。

⑵尽量避开建筑物的突起部位，减少对施工的影响。

⑶塔身附着安全可靠，基础具有足够的承载力和稳定性。

⑷保证塔式起重机拆除时的场地条件。

考虑到以上几点因素，结合本工程结构设计特点等情况，经研究决定：在以下位置安装塔吊
塔吊承台基础位于地下车库之，承台面标高与地下室底板底底平即为-10.4。

塔机具体位置详附图。

每部塔机现场没有太大的障碍物和沟、管道等不利因素，场地较为宽敞，地面组装为方便，服务围均能覆盖各栋号施工场
1、设计依据
1.本工程《施工合同》；
2.《省西咸新区德杰综合体一期岩土工程勘察报告》；
3. QTZ63塔式起重机使用说明书；
4.《地基基础设计规》（GB50007-2002）；
5.《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）；
6.《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009；
7.《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）；
2、基础的设计方案
厂家提供的说明书中要求基础混凝土强度采用C35，QTZ63(5613)型塔吊基础底面为6000×6000，QTZ63(5610)型塔吊基础底面为5500×5500的正方形。

铺设混凝土基础的地基应能承受0.19MPa的压力，本工程根据省核工业工程勘察院出据的西咸新区德杰综合体一期地勘报告地层野外特征地层编号为③层细砂层(高程371.95～375.00)的承载力达0.16MPa，不能满足塔吊基础对地基承载力的要求，地勘报告地层野外特征地层编号为○4层中砂层(高程366.54～370.47)的承载力达0.22MPa。

能塔吊基础对地基承载力的要求。

经综合分析及塔吊公司要求，选取○4层粘土层为塔吊基础的持力层，在第○4层至第○3层之间用三七灰土进行换填处理后能满足塔吊基础的持力层的要求。

因塔吊基础上表面在自然地面以下，为保证基础上表面处不积水，沿塔吊基础四周砖砌300×500排水沟，并在塔吊边砖砌1000*1000*800的集水井，墙体为240墙，确保塔吊基础不积水。

塔吊基础配筋及预埋件等均按使用说明书。

3、塔吊的基本参数信息
根据《QTZ63(5613)型自升塔式起重机使用说明书》，塔机在固定附着状态下，其对基础产生的荷载如下表所示。

Fk ——基础所受的垂直力 Fh ——基础所受的水平力 M ——基础所受的倾覆力矩 M K ——基础所受的扭矩根据 《QTZ63(5610)型自升塔式起重机使用说明书》，塔机在固定附着状态
下，其对基础产生的荷载如下表所示。

Fk ——基础所受的垂直力 Fh ——基础所受的水平力 M ——基础所受的倾覆力矩 M K ——基础所受的扭矩
基础顶面所受倾覆力矩基础所受扭矩基础顶面所受水平力基础顶面所受垂直力塔吊基础受力示意图
M
五、塔吊基础计算
（一）参数信息
塔吊型号：QTZ63(5613)，自重(包括压重)F1=500kN，最大起重荷载F2=60.00kN，塔吊倾覆力距M=1552kN.m (5610为1605kN.m) ，塔身宽度B=1.60m，混凝土强度等级：C35，基础埋深D=0m，基础最小厚度
h=1.4m(5610为1.35米)，基础最小宽度Bc=6.00m(5610为5.5米)。

（二）基础最小尺寸计算
基础的最小厚度取：H=1.4m(5610为1.35米)
基础的最小宽度取：Bc=6.00m(5610为5.5米)
（三）塔吊基础承载力计算
QTZ63(5613)塔吊基础计算
适用围：采用钢筋混凝土独立基础的塔吊基础
一、计算参数：
1、塔吊型号QTZ63 标准节尺寸 1.6 m
二、计算过程：
1. 修正地基承载力设计值：(本基础设计不考虑上部覆土)
f = f k+η
b ×r×( b-3)+η
d
×r
m
×( d-0.5)= 222.93 kN/m2
其中：基础宽度的地基承载力修正系数η
b
= 0.3
基础深度的地基承载力修正系数η
d
= 1.5
基础底面以上土的加权平均重度r
m
= 19.5 kN/m3 2. 验算地基承载力：
2.1基础参数的计算：
基础底面积A=b×l= 36.00 m2
2.2基础承载力的计算：
基础上的覆土不考虑
基础自重G
1
=25×b×l×h= 1260.00 kN
覆土重量G
2=r×h
p
×(l×b-l
p
×l
b
)= 0.00 kN
配重G
3=25×b
p
×l
p
×h
p
= 161.76 kN
垂直荷载F
2+G
1
+G
2
+G
3
= 1885.86 kN
总弯矩M =M2+H
2×(h+h
p
)= 1851.30 kN∙m
偏心矩e=M/(F
2+G
1
+G
2
+G
3
)= 0.98 m
e ≤b/3= 2.00 m
e ＞b/6= 1.00 m 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离a(m)
a=b/2-e 2.02 m
基础底面边缘最大压力设计值Pmax (kN/m2)
P
max =2×(F
2
+G
1
+G
2
+G
3
)/(3×l×a)= 103.82 kN/m2
P
max
＜ 1.2f= 267.51 kN/m2
基础底面处的平均压力值P
k
P k =P
max
/2= 51.91 kN/m2＜ f
3、基础抗冲切验算：
塔吊的基础节和基础的交接处还必须验算受冲击承载力，危险截面为交接处向下和
b
m
为冲切破坏最不利一侧计算长度
b
m =(c+b
b
)/2= 2.95 m
b b ==c+2h
= 4.3 m
h 0为截面有效高度h
=h-a
s
= 1350 mm
a s 为基础钢筋的保护层厚度a
s
=50 mm
实际冲击力为f
l =P
max
×A= 454465 N
其中：考虑冲击荷载时取用的多边形面积（图中阴影部分的面积）
A=(l/2-c/2-h
0)×b-(l/2-c/2-h
)2= 4377500 mm2
F l ＞f
l
满足要求
4、结论
假设的塔吊基础尺寸能够满足安全使用要求
5、配筋计算：
地基净反力P
n
的计算
塔身边缘净反力 P
j =P
max
(1-(l-c)/6a)= 66.10 kN/m2
地基净反力 P
n =(P
max
+P
j
-2G/A)/2= 49.96 kN/m2
弯矩 M=P
n
×（b-c)2×(2l+c)/24= 548.07 kN∙m
A s =M/（0.9f
y
h
o
）= 1504 mm2
其中：f
y
为钢筋的抗拉、抗压强度设计值查规
f
y
= 300 N/mm2
最小配筋面
积As
min
=ρbh= 12600 mm2
其中：ρ为基础最小配筋率0.0015
查表得配筋￠20 250双向
(mm2) 8358.68 mm2满足要求截面积A
s
QTZ63(5610)塔吊基础计算适用围：采用钢筋混凝土独立基础的塔吊基础
一、计算参数：
1、塔吊型号QTZ63 标准节尺寸 1.6 m
f = f k+η
b ×r×( b-3)+η
d
×r
m
×( d-0.5)= 220.00 kN/m2
其中：基础宽度的地基承载力修正系数η
b
= 0.3
基础深度的地基承载力修正系数η
d
= 1.5
基础底面以上土的加权平均重度r
m
= 19.5 kN/m3 2. 验算地基承载力：
2.1基础参数的计算：
基础底面积A=b×l= 30.25 m2
2.2基础承载力的计算：
基础上的覆土不考虑
基础自重G
1
=25×b×l×h= 1020.94 kN
覆土重量G
2=r×h
p
×(l×b-l
p
×l
b
)= 0.00 kN
b
m
为冲切破坏最不利一侧计算长度
b
m =(c+b
b
)/2= 2.9 m
b b ==c+2h
= 4.2 m
h 0为截面有效高度h
=h-a
s
= 1300 mm
a s 为基础钢筋的保护层厚度a
s
=50 mm
实际冲击力为f
l =P
max
×A= 387488 N
其中：考虑冲击荷载时取用的多边形面积（图中阴影部分的面积）
A=(l/2-c/2-h
0)×b-(l/2-c/2-h
)2= 3152500 mm2
F l ＞f
l
满足要求
4、结论
假设的塔吊基础尺寸能够满足安全使用要求
5、配筋计算：
地基净反力P
n
的计算
塔身边缘净反力 P
j =P
max
(1-(l-c)/6a)= 72.67 kN/m2
地基净反力 P
n =(P
max
+P
j
-2G/A)/2= 64.04 kN/m2
弯矩 M=P
n
×（b-c)2×(2l+c)/24= 511.41 kN∙m
A s =M/（0.9f
y
h
o
）= 1457 mm2
其中：f
y
为钢筋的抗拉、抗压强度设计值查规
f
y
= 300 N/mm2
最小配筋面
积As
min
=ρbh= 11138 mm2
其中：ρ为基础最小配筋率0.0015
查表得配筋22Φ20 250双向
截面积A
s
(mm2) 8358.68 mm2满足要求
六、塔式起重机基础施工
1.现场概况
B7#楼根据现场概况塔吊桩周边工程桩施工完毕及塔吊桩强度达到设计要求时即进行塔吊基础承台施工。

承台基础底相对标高约为-6.32，自然地面相对标高约-3.32m，基础开挖深度为3m，施工现场无地下水，采用自然放坡，放坡系数为1：1.25。

B7#楼塔吊基础座落在卵石层上，承台底标高与相邻筏板底标高相同及为-6.4m，自然地面标高约-3.250m基础开挖深度为3.25m。

2.塔式起重机基础施工流程：
塔吊基础采用预埋螺栓固定基础，挖土至设计标高，进行基础三七灰土施工→100厚砼垫层施工→放线、扎筋、支脚铁件预埋→钢筋混凝土承台的立模→浇筑混凝土→待承台混凝土达到设计的强度等级75%以上后，应进度要求塔式起重安装调试。

1# QTZ63（5613）型塔吊臂长56m，塔机基础做法:
1）塔机安装说明书要求地基承载力为0.19MPa，本工程根据省核工业工程勘察院出据的西咸新区德杰综合体一期，地勘报告地层野外特征地层编号为③层细砂层(高程371.95～375.00)的承载力达0.16MPa，不能满足塔吊基础对地基承载力的要求，地勘报告地层野外特征地层编号为○4层中砂层(高程366.54～370.47)的承载力达0.22MPa不满足承载力要求，需进行加强处理。

处理方法为选取○4层砂土层为塔吊基础的持力层，在第○4层至第○3层之间用三七灰土进行换填处理后能满足塔吊基础的持力层的要求。

三七灰土进行换填处理高度为1.5米，三七灰土进行换填处理后能满足承载力要求。

2）基坑挖好后，对基坑用￠50自来水管进行水夯12小时，水夯完成后作1500厚三七灰土夯实。

3) 三七灰土夯实完成后在基坑底打10cm砼垫层(混凝土强度等
级:C15)。

4) 砼垫层完成后放射线定位，再绑扎钢筋，安装预埋螺栓、固定调正，安装模板。

5）浇筑混凝土之前要校正预埋螺栓水平高差、间距。

6）浇注混凝土过程中，要注意四面均匀浇筑，均匀震捣，严禁在一侧浇筑过多。

浇筑过程中要随时观测预埋螺栓的变化，发现变化要立即停止浇筑，进行调整，调整回原位后再进行浇筑作业。

7）浇注混凝土之后要再次进行校正，如果发生超偏要及时进行调整。

8）由于塔吊基础施工正好处于冬季施工时间，为确保基础质量对原基础砼标号提高一个等级用C35，并且应按冬季施工措施在砼加早经济和防冻济，砼密度不小于2.4t/m3，混凝土强度达到70%方可立塔。

混凝土强度不达
到100%，顶升不得超过25m。

4# QTZ63（5610）型塔吊臂长56m，塔机基础做法:
1）塔机安装说明书要求地基承载力为0.19MPa，本工程根据省核工业工程勘察院出据的西咸新区德杰综合体一期，地勘报告地层野外特征地层编号为③层细砂层(高程371.95～375.00)的承载力达0.16MPa，不能满足塔吊基础对地基承载力的要求，地勘报告地层野外特征地层编号为○4层中砂层(高程366.54～370.47)的承载力达0.22MPa，需进行加强处理。

处理方法为选取○4层砂土层为塔吊基础的持力层，在第○4层至第○3层之间用三七灰土进行换填处理后能满足塔吊基础的持力层的要求。

三七灰土进行换填处理高度为1.5米，三七灰土进行换填处理后能满足承载力要求。

2）4# QTZ63（5610）型塔吊基础在6#楼筏板基础与车库独立基础之间，固塔吊基础下沉到筏板基础和独立以下。

基坑挖好后，对基坑水夯24小时，水夯完成后作1500厚三七灰土夯实。

3) 三七灰土夯实完成后在基坑底打10cm砼垫层(混凝土强度等
级:C15)。

4) 砼垫层完成后放射线定位，再绑扎钢筋，安装预埋螺栓、固定调正，安装模板。

5）浇筑混凝土之前要校正预埋螺栓水平高差、间距。

6）浇注混凝土过程中，要注意四面均匀浇筑，均匀震捣，严禁在一侧浇筑过多。

浇筑过程中要随时观测预埋螺栓的变化，发现变化要立即停止浇筑，进行调整，调整回原位后再进行浇筑作业。

7）浇注混凝土之后要再次进行校正，如果发生超偏要及时进行调整。

8）由于塔吊基础施工正好处于冬季施工时间，为确保基础质量对原基础砼标号提高一个等级用C35，并且应按冬季施工措施在砼加早经济和防冻济，砼密度不小于2.4t/m3，混凝土强度达到70%方可立塔。

混凝土强度不达到100%，顶升不得超过25m。

2#、3#、5#、6#、7# QTZ63（5610）型塔吊臂长56m ，塔机基础做法:
1）塔机安装说明书要求地基承载力为0.19MPa ，本工程根据省核工业工程勘察院出据的西咸新区德杰综合体一期，地勘报告地层野外特征地层编号为③层细砂层(高程371.95～375.00)的承载力达0.16MPa ，不能满足塔吊基础对地基承载力的要求，地勘报告地层野外特征地层编号为○4层中砂层(高程
366.54～370.47)的承载力达0.22MPa ，需进行加强处理。

处理方法为选取○
4层砂土层为塔吊基础的持力层，在第○
4层至第○3层之间用三七灰土进行换填处理后能满足塔吊基础的持力层的要求。

三七灰土进行换填处理高度为1.5米，三七灰土进行换填处理后能满足承载力要求。

2）基坑挖好后，对基坑用￠50自来水管进行水夯12小时，水夯完成后作1500厚三七灰土夯实。

3) 三七灰土夯实完成后在基坑底打10cm砼垫层(混凝土强度等
级:C15)。

4) 砼垫层完成后放射线定位，再绑扎钢筋，安装预埋螺栓、固定调正，安装模板。

5）浇筑混凝土之前要校正预埋螺栓水平高差、间距。

6）浇注混凝土过程中，要注意四面均匀浇筑，均匀震捣，严禁在一侧浇筑过多。

浇筑过程中要随时观测预埋螺栓的变化，发现变化要立即停止浇筑，进行调整，调整回原位后再进行浇筑作业。

7）浇注混凝土之后要再次进行校正，如果发生超偏要及时进行调整。

8）由于塔吊基础施工正好处于冬季施工时间，为确保基础质量对原基础砼标号提高一个等级用C35，并且应按冬季施工措施在砼加早经济和防冻济，砼密度不小于2.4t/m3，混凝土强度达到70%方可立塔。

混凝土强度不达到100%，顶升不得超过25m。

七、塔式起重机基础施工的安全技术措施
1.塔式起重机在使用过程中，要设专业人员对其基础沉降进行观测，认真做好记录。

2.塔式起重机在使用过程中，配置两部对讲机供地面指挥人员与塔机操作人员进行联系，确保施工吊装过程的安全。

3.塔吊承台强度需达到75%设计强度后方可进行整机组装。

4.塔吊预埋螺栓为高强螺栓，其材料、等级、长度、规格等符合使用说明书要求。

5.在浇捣砼前通知塔吊租赁公司预埋好地锚螺栓，在浇捣砼时租赁站派专人看护，保证不移位。

6.塔吊安装均应做好防雷接及隐蔽验收交接手续。