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1、1XXXX 煤矿精煤仓工程塔吊基础特殊地基处理方案一、编制依据一、编制依据1 建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)；2.建筑地基基础设计规范(DBJ 15-31-2003)；3.建筑结构荷载规范(GB50009-2001) (2006 年版)；4.混凝土结构设计规范(GB50010-2002)；5.简明钢筋混凝土结构计算手册 ；6.建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） ；7.建筑机械使用安全技术规程 （JGJ33-2001、J119-2001） ；8.塔式起重机使用说明书；9.塔式起重机设计规范(GB/T 13752-92)；10河北磁县申家庄煤矿工业广场岩土工程勘查报告。二、
2、工程概况二、工程概况该工程为煤矿二座精煤仓，总高度为 55.5 米，两个筒仓直径均为 22.7 米，为圆形钢筋混凝土筒体结构。基础为筏型底板，箱基，中间内设 4 个由筒壁支撑，钢筋砼漏斗结构，仓上部为钢筋混凝土锥壳，在锥壳上部设有局部 2 层的框架。三、塔吊选型三、塔吊选型为考虑筒仓的垂直运输，满足两个筒仓的滑模施工，由于现场东侧离东仓 6 米左右有一高压线，使用两台塔吊现场条件、场地受限制，因此特安排一台大型塔吊，选用 TC5015。由于精煤仓东侧为 35KV 高压线(根据申家庄煤矿甲方提供的数据)，根据建设工程施工现场供用电安全规范GB50194-93 规定，塔吊的大臂应与高压线的水平投影
3、距离保持最小为 8 米。为保证施工有效距离及安全问题，因此塔吊需要设在西侧（塔吊大臂最前端与高压电水平投影有效距离为 10 米） ，在精煤仓施工过程中，塔吊水平作业面与高压电垂直距离小于 4 米或超过高压线时，塔吊大臂 48 米上增设小车限位器即小车最大能在大臂上运行 48mi（详见塔吊布置图 1） 。2四、四、TC5015TC5015 塔吊的技术资料塔吊的技术资料根据塔吊租赁厂方技术资料，塔吊基础承台为 5m5m1.28m(高)，所需地耐力为35T/M2，塔吊独立（自由）高度 39 米，达到 39 米时自重为 600KN；若增加标准节至 60 米后，自重为 700KN，标准节为 2.8 米，
4、标准节重量为 9KN，最大起重量为 60KN，工作最大半径为50 米，在 50 米半径处吊装最大重量为 15KN。五、现场的地质状况五、现场的地质状况根据地质报告，第一层为杂填土（矸石） ，深度 6-7 米深，第二层为粉质粘土，有 2.4米深；第三层为粘土，第四层为强风化页岩，根据地质资料看出，地质条件相当差，难以满足塔吊的 350KN 的地基承载力要求，因此，考虑进行特殊地基处理，考虑用扩孔灌注桩，并以强风化层作为桩基持力层。六、桩基设计六、桩基设计根据查得地质资料，结合现场建设单位精煤仓工程人工挖孔桩的情况，塔吊基础桩需要伸入强化层 3 米。桩基选型为人工扩孔灌注桩（800mm） ，底部扩
5、孔到 1200mm，桩长根据现场实际开挖情况确定，桩长16 米。单桩承载力设计值为 2000KN，布置 4 根，具体桩位布3置图详见附图。1、 桩及承台设计为保证塔吊尽快投入使用，具体设计如下：混凝土强度采用 C35,并加早强剂（8%掺量） ，每根桩配筋：主筋采用螺纹 18，共 13 根；箍筋采用 10，桩上部 1/3 为 10100，桩下部 2/3 为 10100。桩深钢筋保护层厚度为 50mm。底部扩孔为 1200 米，高度为 200mm，钢筋笼制作：纵向钢筋焊接连接，焊接接头连接区段为 35d，且不小于 500mm 长度范围内，钢筋笼外侧需设混凝土垫块或其它有效措施。护壁：因上部 4.5
6、 米深矸石层，采用混凝土护壁，混凝土 C20，内配圆 10mm 钢筋，水平及竖向间距均为 200mm，水泥采用 42.5R 早强水泥。上部塔吊基础承台：塔吊基础承台按照租赁单位提供的预埋式基础图上进行调整，承台改为 5 米*5 米*2 米，具体详见附图。4七、塔吊基础设计七、塔吊基础设计( (四桩四桩) )计算计算（一）（一） 、计算参数、计算参数1 1、塔吊的参数、塔吊的参数塔吊型号 QZT63E(TC5013),臂长 50.00m,安装高度 60.00m，当塔吊安装到 31 米时，安装附着架，在 20 米，38 米分别安装一道附墙架。风荷载及塔吊自身等产生的水平荷载为35KN。塔身尺寸 1
7、.64m。垂直力 Fv=700KN（塔吊自身重量）+60KN（塔吊最大起重量）=760KN 弯矩 M=50*15(小车到达塔吊顶点且提升最大重量产生弯矩)+42.4*25（塔吊横杆自身重量产生弯矩）=1660KN.m 2 2、塔吊受力分析、塔吊受力分析根据以上分析塔吊基础受力情况如下：基础荷载P(kN)M(kN.m)荷载工况FkFhMMZ工作状态76035166025非工作状态700359000比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按工作状态计算Fk=760.001.2=912.00kN Fh=35.001.4=49.00kNMk=1660.001.4=2324kN.mhF
8、h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M =zM =F =F =kzM F k塔吊基础受力示意图M53 3、桩顶以下岩土力学资料、桩顶以下岩土力学资料（按桩长 16 米进行最不利受力分析）序号地层名称厚度L(m)桩侧土摩阻力特征值qsia(kPa)持力岩层端阻力特征值qpa(kPa)桩侧岩层和桩端岩层单轴抗压强度frs、frp(kPa)qsia i(kN/m)抗拔摩阻力折减系数iiqsia*i(kN/m)1杂填土4.5-10.00-45(泥浆护壁) 0.40-182粉质粘土6.8704760.40190.43卵石土2.21302860.501434强分化砂岩2.
9、59520002380.60142.8桩长16mqsia*Li955iqsia*Li463.94 4、基础设计主要参数、基础设计主要参数基础桩采用 4 根 800 扩孔灌注桩,桩顶标高-20.25m；桩混凝土等级 C35,fC=16.7N/mm2 ,EC=3.15104 N/mm2；ftk=1.57N/mm2,桩长 16m,护壁厚 100mm；钢筋 HRB335，fy=300N/mm2,Es=2.00105N/mm2；承台尺寸长(a)=5m,宽(b)=5m,高(h)=1.28m；桩中心与承台中心水平 1.5m,承台面标高-18.97m；承台混凝土等级 C35，ft=1.57N/mm2,fC=1
10、6.70N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2 =551.28251.2=960kN塔吊基础尺寸示意图塔吊基础尺寸示意图（二）（二） 、单桩允许承载力特征值计算、单桩允许承载力特征值计算61 1、单桩竖向承载力特征值、单桩竖向承载力特征值(1)、按地基土物理力学指标与承载力参数计算单桩竖向承载力特征值计算依据建筑地基基础设计规范按下列公式计算：Ra= RsaRpa Ra= RA/2(注：位计算保守期间，把 Ra减半进行验算）Rsa=qsia iRpa=qqaAp式中 Rsa桩侧土总摩阻力特征值；Rpa持力岩层总端阻力特征值；p桩嵌岩端截面周长；Ap桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径
11、计算桩截面面积；Ap=d2/4=3.141.22/4=1.13m2Rsa=uqsia i=dqsia i=3.140.80955.00=2399kNRpa=qpaAp =20001.13=2260kNRa= RsaRpa=2399+2260=4659KNRa=4659/2=2329.5KN(2)(2)、桩身截面强度计算、桩身截面强度计算桩身混凝土强度计算依据建筑地基基础设计规范按下式验算桩身截面强度：pccAfQ式中c工作条件系数，灌注桩取 0.70.8(水下灌注桩取较低值)，预制桩取0.80.9；fc桩身混凝土轴心抗压强度设计值；Ap桩身横截面面积；Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值
12、。c=0.8cfcAp=0.816.710001.13=15096.8kN2 2、单桩水平承载力特征值计算、单桩水平承载力特征值计算管桩的水平承载力特征值计算依据建筑地基基础设计规范按下式计算：7oa xHaEIR3 式中：RHa单桩水平承载力特征值；EI桩身抗弯刚度，对于非预应力钢筋混凝土桩，EI=0.85ECI0；oa桩顶容许水平位移；x桩顶水平位移系数；桩的水平变形系数，按规范式(10.2.19)确定；5 IEmbcom土的水平抗力系数的比例系数；b0桩身计算宽度(m)；I桩截面惯性矩；EC混凝土的弹性模量。I=(/64)d4=(3.14/64)0.4096=0.m4EI=3.15107
13、0.=.6查 m=6.00103kN/m4, Xoa=0.01m,bo =0.9(1.5d+0.5)=1.53m=(mbo/ ECI)0.2=(6.0010001.53/.6)0.2=0.43RHa=(3EI/x)oa=(0.433.6)/0.94)0.01=522.55kN3 3、单桩抗拔力特征值计算、单桩抗拔力特征值计算桩抗拔力的验算依据建筑地基基础设计规范按下式计算：oisiaiptaGlqR9.0式中 G0桩自重，地下水位以下取有效重度计算；qsia桩侧土摩阻力特征值；p桩周长，p=d；i抗拔摩阻力折减系数。0.9G0=0.90.50241625=180.9kN（假定地下水在灌注桩以下
14、，具体见施工过程）Rta=upiqsia i +0.9G0=2.512483.9+180.9=1346.2kN（三）（三） 、单桩桩顶作用力计算和承载力验算、单桩桩顶作用力计算和承载力验算1 1、轴心竖向力作用下、轴心竖向力作用下8Qik=(FkGk)/n=(912.00+960)/4=468kN轴心竖向力 468KN0无抗拔验收要求3 3、水平力作用下、水平力作用下Hik= =Fh /n=49.00/4=12.25kNRHa=522.55kN单桩水平力 12.25KN1.6，满足要求。9（五）（五） 、灌注桩插筋抗拔计算、灌注桩插筋抗拔计算插筋采用钢筋，fy=300N/mm2,取 1318A
15、s1=13254=3306mm20 桩顶钢筋抗拔验算=10001698.50323306=85.6N/mm2桩顶钢筋抗拔验算 57.3 N/mm2 均小于 300 N/mm2 ，不会拔出钢筋满足要求。（六）（六） 、承台受冲切、受剪切承载力验算、承台受冲切、受剪切承载力验算1、按照地基基础设计规范明确承台受冲切、受剪切承载力采用验算 ho的高度来判断桩对承台的冲切，可按下式计算：82cclou fFhkilQFF2 . 1nFnQk ok式中 F作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值；fc承台混凝土抗压强度设计值；c柱截面周长；F作用于柱底的竖向压力设计值；Qki冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(
16、不计承台及其上覆土重)之和；Fk作用于柱底处的竖向压力标准值；n桩数；n0冲切破坏锥体范围内的桩数。F=F1.2Qik=Gk+Fk=760.00+1250=2010KNuc=4*3.140.8=10.05m,ho=2.0-0.07=1.93m2( F/ fc)0.5uc/8=2(16.7)0.5-100508=614mmh0=1210mm承台有效高度 614mm Fl= 1064kN；实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求！（七）（七） 、承台配筋计算、承台配筋计算把塔吊基础作为承台，配筋按塔吊基础配筋确定（由塔吊租赁单位提供的塔吊基础确定）。（八）（八） 、计算结果、计算结果基础桩:4 根 800 人工灌注
