塔吊基础施工方案_7

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1、塔式起重机基础施工方案 目 录 目录 . 1 1 工程概况 . 1 1.1 工程地理位置 . 1 1.2 编制依据 . 1 2 塔式起重机选型及定位 . 1 2.1 QTZ80G 塔式起重机技术参数 . 2 2.2 FO/23C 塔式起重机技术参数 . 2 3 塔式起重机基础形式 . 2 3.1 塔式起重机基础定位 . 2 4 塔式起重机基础施工 . 3 5 塔式起重机桩计算承载力计算 . 4 5.1 计算依据 . 4 5.2 塔式起重机桩承载力计算 . 4 6 塔式起重机受力验算 . 5 6.1 计算原则 . 6 6.2 塔式起重机承载力分析与计算 . 6 7 格构柱稳定性验算 . 8 7.

2、1 格构柱截面的力学特性： . 8 7.2 格构柱长细比计算 . 9 7.3 格构柱稳定性计算 . 9 8 钢平台稳定性计算 . 10 8.1 QTZ80 钢平台验算 . 10 8.2 F0/23C 塔式起重机钢平台验算 . 12 9 施工注意要点 . 13 10 应急预案 . 13 10.1 成立应急领导小组 . 14 10.2 联系电话 . 14 10.3 应急措施 . 14 1 工程概况 1.1 工程地理位置 本工程位于本市静安区 002-E 号街坊， 南依永源路， 沿永源路向东西两面延伸，呈狭长形布局，东接南京西路，西邻协和城一期。场地的东、西、北三面部分被上世纪 2040 年代的 2

3、3 层砖木结构房屋（优秀历史保护建筑）环抱，大部分为大放脚基础，部分为上世纪 80、90 年代的 56 层砖混结构房屋。地下有已建成运行的地铁 2 号线穿过，地铁将工地一分为二，分为东侧的北地块，与西侧的北地块。 施工阶段将布置 2 台 QTZ80 型塔式起重机，及一台 F0/23C 型塔式起重机。塔式起重机平面布置平面如附图 01 1.2 编制依据 塔式起重机安全规程 （GB51442006） 塔式起重机技术条件 （GB/T94621999） 起重机用纲丝绳检验和报废实用规范 （GB597286） 建筑机械使用安全技术规程 （JGJ 33-2001） 施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ4

4、6-2005） 建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91) FO/23B 塔式起重机安装使用说明书 QTZ80G 型塔式起重机安装使用说明书 施工图纸 备注：本方案所有高程均为黄海高程 2 塔式起重机选型及定位 2.1 QTZ80G 塔式起重机技术参数 塔式起重机型号：QTZ80 塔式起重机（1600 塔身） 制造厂家：本宝达工程机械有限公司 本项目要求塔式起重机安装臂长 50 米，臂端起重量 1.6 吨；2.514.2 米范围达到最大起重量 6 吨。 塔式起重机标准节规格为 160016003000 最终安装高度 4 个标准节。 2.2 FO/23C 塔式起重机技术参数 塔式起重机型号

5、：FO/23C 塔式起重机（1600 塔身） 制造厂家：四川建筑机械厂 本项目要求塔式起重机安装臂长 50 米，臂端起重量 2.3 吨；2.514.5 米范围达到最大起重量 10 吨。 塔式起重机标准节规格为：160016003000。 最终安装高度 6 个标准节。 3 塔式起重机基础形式 3.1 塔式起重机基础形式 塔式起重机定位及基础形式详见附图 02 03 塔式起重机基础为4根800的中心距为2m2m钻孔灌注桩 （桩长25m、 23m）上接钢格构柱， 格构柱外包尺寸 450450， 采用 416016 边角钢及 38020016 的缀板焊接而成，长度分别为14.5、17 米左右，埋入钻孔

6、灌注桩内 3 米，具体详见见基础施工方案中附图，在中心距为 2m2m 的四根格构柱的顶部各焊接一块 72072025 口板，并将两台塔式起重机配套钢平台焊接在封口板上，塔式起重机的固定支脚焊接在钢平台上。 格构柱的上口需要做水平处理， 以确保钢平台的水平误差控制在 1mm 以内。 钢平台均为成品，在其他工程均应用于同型号或更大型号的塔式起重机。 格构柱与封口板焊接时，每个面要加 2 块筋板，共 24432 块。筋板尺寸和焊接位置见附图。 所有焊缝宽度均不小于 20mm。 格构柱开挖后， 每隔 2 米用16 槽钢做一道支撑， 将四根格构柱连成一整体,两支撑间设斜撑增加其整体刚度。最后一道支撑的高

7、度按实际空间决定，并打入建筑物的底板内。 4 塔式起重机基础施工 各塔式起重机基础的定位依照塔式起重机平面布置图中的标示的与轴线关系进行定位。 桩顶标高必须按照设计标高进行严格控制。支撑立柱在坑底以下为800工程桩，坑底以上为 4L16016 格构柱。钢格构柱均采用 Q335b 钢，焊条采用E50 型。焊缝均为通长满焊，焊缝厚度 12mm。 格构柱穿过底板时设置止水板，开挖后位于地下室底板中间。 钢平台将事先场外焊接， 必须严格复核各相关资料， 确保符合现场实际尺寸。 钢平台基础： 在格构柱的顶部焊接一块封口板， 并将十字梁钢平台焊接在封口板上， 塔式起重机的固定支脚焊接在钢平台上， 其中的所

8、有焊缝宽度均不小于20mm。 雷接地和电气重复接地安装 利用塔式起重机自身钢结构另增加专门的接地体组成避雷接地和电气重复接地系统，并安装一组 3 根接地极，其中接地极距离塔式起重机接地点5m 远，3 个接地极之间的距离5m，接地极采用 2.5m 长的 L505 角钢，接地带采用扁铁，所有接地带之间以及接地带与接地极之间的焊接要符合相关规范规定，将接地电阻控制在 4以内。 塔式起重机钢格构柱穿过底板时，其做法与其它钢格构柱穿过底板做法相同， 穿过支撑时将与支撑砼浇筑在一起， 穿过地下室顶板时将在顶板上预留出洞口， 洞口周边预留出钢筋， 待塔式起重机拆除， 经过处理后将此位置砼浇筑完成。 塔式起重

9、机的安装将在土方开挖前完成， 首先将塔式起重机基础位置将土方开挖， 找出格构柱， 然后进行钢平台焊接施工， 然后进行塔身与平台的连接施工，最后进行塔式起重机标准节的安装。 5 塔式起重机桩计算承载力计算 5.1 计算依据 桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.2.2-3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=980.12kN 桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式： 最大压力: 其中 R最大极限承载力； Qsk单桩总极限侧阻力标准值: Qpk单桩总极限端阻力标准值: s,p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；

10、 s,p分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数； qsk桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值； qpk极限端阻力标准值，按下表取值； u桩身的周长，u=2.513m； Ap桩端面积,取Ap=0.50m2； li第i层土层的厚度,取值如下表； 5.2 塔式起重机桩承载力计算 5.2.1 1#塔式起重机桩承载力计算 （1#塔式起重机桩桩，桩顶标高-10.75m，桩入土层为第 4 层粘土层,入土深度为25m，桩端落于第 7-1层砂土层。） 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 土名称 4 2.54 20

11、0 粘性土 51-1 6.1 25 0 粘性土 51-2 6.6 35 0 粘性土 6 4.2 60 0 粘性土 7-1 6.7 80 2000 粉土或砂土 故根据上面的公式1#塔式起重机桩极限抗压及抗拔力如下： 最大压力验算: R=2.51(2.54200.8+6.1250.8+6.6350.8+4.2600.8+5.56801.2)/1.65+1.262000.000.50/1.65=2417.01kN 最大拔力验算： R=2.51(2.54200.8+6.1250.8+6.6350.8+4.2600.8+5.56801.2)/1.65=1647.2 kN 5.2.2 2#、3#塔式起重机

12、桩承载力计算 （2#、3#塔式起重机桩桩，桩顶标高-13.75m，桩入土层为第51-1层粘土层,入土深度为25m，桩端落于第 7-1层砂土层。） 厚度及侧阻力标准值表如下: 序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 土名称 51-1 4.74 25 0 粘性土 51-2 7.3 35 0 粘性土 6 3.7 60 0 粘性土 7-1 8.5 80 2000 粉土或砂土 最大压力验算: R=2.51(4.74250.8+7.3350.8+3.760.8+7.26801.2)/1.65+1.272000.000.50/1.65=2558.74kN 最大抜力： R=2.

13、51(4.74250.8+7.3350.8+3.760.8+7.26801.2)/1.65=1784.6 kN 6 塔式起重机受力验算 6.1 计算原则 计算简图： 图中x轴的方向是随机变化的，设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。 桩顶竖向力的计算(依据建筑桩技术规范JGJ94-94的第5.1.1条) 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=1.2（F1+F2） G桩基承台的自重，G=1.250=62kN； Mx,My承台底面的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)； Ni单桩桩顶竖向力设计值(kN)。 F1塔式起重机自

14、重(包括压重) F2塔式起重机最大起重荷载 6.2 塔式起重机承载力分析与计算 6.2.1 1# 3#塔式起重机受力验算（QTZ80） 由于1#3#塔式起重机均为QTZ80型塔式起重机，安装高度相同，故计算最大受力即可，计算参数依据QTZ80（ZJ5710）塔式起重机产品说明书，计算模型选取塔式起重机安装高度40.5m自由高度，未采取任何附着装置状态，（1#3#塔式起重机安装高度均小于40.5m）。 工况一：塔式起重机处于非工作状态 塔式起重机参数：自重(包括压重)F1+F2=449kN塔式起重机倾覆力距M=1668kN.m,塔身宽度B=1.6m 若塔式起重机标准节与四根桩偏差45o时 最大压

15、力： Nmax=1.2(449+50)/4+1.41668(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=976kN2417.01kN 最大拔力： Nmax=1.2(449+50)/4-1.41668(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=-720.2kN1647.2 kN 若塔式起重机标准节与四根桩平行 最大压力： Nmax=1.2(449+50)/4+1.416681/(21)2=734kN2417.01kN 最大拔力： Nmax=1.2(449+50)/4-1.416681/(21)2=-523.6kN1647.2 kN 通过计算，非工作状态下塔式起重机压

16、力及拔力均小于桩基极限抗压力及极限抗拔力，满足要求。 工况二：塔身处于工作状态 塔式起重机参数： 自重(包括压重)F1+F2=509kN， 塔式起重机倾覆力距M=1039kN.m,塔身宽度B=1.6m 若塔式起重机标准节与四根桩偏差45o时 最大压力： Nmax=1.2(509+50)/4+1.41039(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=677kN2417.01kN 最大拔力： Nmax=1.2(611+50)/4-1.41039(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=-341.6kN1647.2 kN 若塔式起重机标准节与四根桩平行时 最大压力

17、Nmax=1.2(538.8.80+50)/4+1.410391/(21)2=533.4kN2417.01kN 最大拔力： Nmax=1.2(538.8.80+50)/4-1.410391/(21)2=-198kN1647.2 kN 通过计算，工作状态下塔式起重机压力及拔力均小于桩基极限抗压力及极限抗拔力，满足要求。 6.2.2 2#塔式起重机受力验算（FO/23C） 计算参数依据F0/23C塔式起重机产品说明书，计算模型选取塔式起重机10个标准节，塔身未采取任何附着装置状态。 工况一：塔式起重机处于非工作状态 塔式起重机参数：自重(包括压重)F1+F2=516.2kN,塔式起重机倾覆力距M=

18、1624kN.m,塔身宽度B=1.6m 若塔式起重机标准节与四根桩偏差45o时 最大压力： Nmax=1.2(516.2+50)/4+1.41624(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=973.6kN2558.74kN 最大拔力： Nmax=1.2(516.2+50)/4-1.41624(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=-633.8kN1784.6 kN 若塔式起重机标准节与四根桩平行 最大压力： Nmax=1.2(516.8+62)/4+1.416241/(21)2=738.3kN2558.74kN 最大拔力： Nmax=1.2(516.8+6

19、2)/4-1.416241/(21)2=-398.5kN1784.6 kN 通过计算塔式起重机压力及拔力均小于桩基极限抗压力及极限抗拔力，满足要求。 工况二：塔式起重机处于工作状态 塔式起重机参数：自重(包括压重)F1+F2=616.2kN,塔式起重机倾覆力距M=1570.5kN.m,塔身宽度B=1.6m 若塔式起重机标准节与四根桩偏差45o时 最大压力： Nmax=1.2(616.2+50)/4+1.41570.5(2.001.414/2)/2(2.001.414/2)2=977.1kN2558.74kN 最大拔力： Nmax=1.2(616.2+50)/4-1.41570.5(2.001.

20、414/2)/2(2.001.414/2)2=-577.3kN1784.6 kN 若塔式起重机标准节与四根桩平行 最大压力： Nmax=1.2(616.2+50)/4+1.41570.51/(21)2=749.6kN2558.74kN 最大拔力： Nmax=1.2(616.2+50)/4-1.41570.51/(21)2=-349.8kN1784.6 kN 通过计算塔式起重机压力及拔力均小于桩基极限抗压力及极限抗拔力，满足要求。 7 格构柱稳定性验算 本工程塔式起重机基础下的格构柱高度分别有17m 及14m两种， 格构柱的截面及属性均相同，为了方便计算，取17m为计算模型。 7.1 格构柱截面

21、的力学特性： 格构柱的截面尺寸为0.450.45m； 主肢选用:16号角钢bdr=1601616mm； 缀板选用(mm):0.380.38 主肢的截面力学参数为 A0=43.30cm2，Z0=4.47cm，Ix0=1048.36cm4，Iy0=1048.36cm4； 格构柱截面示意图 格构柱的y-y轴截面总惯性矩： 格构柱的x-x轴截面总惯性矩： 经过计算得到： Ix=41048.36+43.30(45/2-4.47)2=60492.25cm4； Iy=41048.36+43.30(45/2-4.47)2=60492.25cm4； 7.2 格构柱长细比计算 格构柱主肢的长细比计算公式： 其中

22、H 格构柱的总高度，取17.00m； I 格构柱的截面惯性矩，取,Ix=60492.25cm4，Iy=60492.25cm4； A0 一个主肢的截面面积，取43.30cm2。 经过计算得到x=90.96,y=90.96。 格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式: 其中 b 缀板厚度，取 b=0.38m。 h 缀板长度，取 h=0.20m。 a1 格构架截面长，取 a1=0.45m。 经过计算得 i1=(0.382+0.202)/48+50.452/80.5=0.36m。 1=17.00/0.36=47.08。 换算长细比计算公式： 经过计算得到kx=102.42,ky=102.42。 7

23、.3 格构柱稳定性计算 格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： 其中 N 轴心压力的计算值(kN)； 1#3#塔式起重机（QTZ80）,N=976kN； 2#塔式起重机（FO/23C），N=977.1kN； A 格构柱横截面的毛截面面积，取443.30cm2； 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数； 根据换算长细比 0x=102.42,0y=102.42,查钢结构设计规范得到x=0.54,y=0.54。 经过计算得到。 1#3#塔式起重机 X方向的强度值为104.5N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求! Y方向的强度值为104.5N/mm2，不大于设计强度215N/m

24、m2,所以满足要求! 2#塔式起重机 X方向的强度值为104.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求! Y方向的强度值为104.3N/mm2，不大于设计强度215N/mm2,所以满足要求! 8 钢平台稳定性计算 8.1 QTZ80 钢平台验算 8.1.1 说明 本计算模型忽略所有的筋板及增设的支撑， 故计算结果是偏安全的。 本次计算以H400型钢焊接十字梁作为钢平台主肢。 1）使用参数 QTZ80塔式起重机 自由高度下，（非工作状态）塔式起重机所承受的： 弯矩：M=2594 KNm 垂直力：Fv=589.6 KN 水平剪力：Fv=97 KN 2） 其它 钢结构焊接Q235材

25、料的焊接许用应力：=118N/mm2 钢结构Q235材料的抗压许用应力：f=200N/mm2 (机械设计手册提供) H400型钢：Wx=3124cm3 ，Ix=62479cm4 焊缝宽度： 20mm 基础节与钢平台焊缝宽度：20mm 8.1.2 受力分析 本计算仅需根据塔式起重机所受的弯矩和剪力验算钢平台和封口板的焊缝强度以及钢平台强度。 封口板为720*720*25，示意图如下： 钢平台与格构柱图槽钢16槽钢16平台上表面标高首道支撑720*720*25封口板封口板加筋板20厚槽钢16注：支撑四面均有，为方便视图，图中未画出背面的杆件。 8.1.3、强度验算 1）钢平台和封口板的焊缝计算 首

26、先，焊缝有效厚度He=焊缝宽度*0.7=14mm取12mm 焊缝长度Lw=1200取1100mm 根据角焊缝的强度公式： f=N/(He*Lw) 代入数据，得： f=2594/（2*1.414）+589.6/4*1000/1100/12=80.7 N/mm2 相似地，对于剪力： =F剪/(He*Lw)=97*1000/1100/12=7.3 N/mm2 对于拉力和剪力的共同作用， 合2=f2+2=80.72+7.32 合=81.1 N/mm2 2）钢平台和塔式起重机基脚的焊缝计算 首先，焊缝有效厚度He=焊缝宽度*0.7=14mm取12mm 焊缝长度Lw=800mm 根据角焊缝的强度公式： f

27、=N/(He*Lw) 代入数据，得： f=2594/（2*1.414）+589.6/4*1000/800/12=111 N/mm2 相似地，对于剪力： =F剪/(He*Lw)=97*1000/800/12=10 N/mm2 对于拉力和剪力的共同作用， 合2=f2+2=1112+102 合=111.4 N/mm2 3）钢平台强度验算 c=F/tx lz= 1*2594/（1.665*1.414）+589.6/4*1000/(0.013*0.6) =160 N/mm2 f=200 N/mm2 8.1.4 结论 以上计算的应力数据均小于给出的Q235材料的焊接许用应力=118N/mm2，以及抗压许用

28、应力f=200 N/mm2。 因此，本设计的焊接强度是符合强度要求的。 8.2 F0/23C 塔式起重机钢平台验算 8.2.1 说明 本计算模型忽略所有的筋板及增设的支撑， 故计算结果是偏安全的。 本次计算以H400型钢焊接十字梁作为钢平台主肢。 1）使用参数 F0/23C塔式起重机 38.8米高度下（10节标准节），（非工作状态）塔式起重机所承受的： 弯矩：M=1624 KNm 垂直力：Fv=516.2 KN 水平剪力：Fv=95 KN 2） 其它 钢结构焊接Q235材料的焊接许用应力：=118N/mm2 钢结构Q235材料的抗压许用应力：f=200N/mm2 (机械设计手册提供) H400

29、型钢：Wx=3124cm3 ，Ix=62479cm4 焊缝宽度： 20mm 基础节与钢平台焊缝宽度：20mm 8.1.2 受力分析 本计算仅需根据塔式起重机所受的弯矩和剪力验算钢平台和封口板的焊缝强度以及钢平台强度。 封口板为720*720*25，示意图同上图： 8.1.3 强度验算 1）钢平台和封口板的焊缝计算 首先，焊缝有效厚度He=焊缝宽度*0.7=14mm取12mm 焊缝长度Lw=1200取1100mm 根据角焊缝的强度公式： f=N/(He*Lw) 代入数据，得： f=1624/（2*1.414）+516.2/4*1000/1100/12=53.3 N/mm2 相似地，对于剪力： =

30、F剪/(He*Lw)=95*1000/1100/12=7.2 N/mm2 对于拉力和剪力的共同作用， 合2=f2+2=53.32+7.22 合=53.8 N/mm2 2）钢平台与塔式起重机基脚的焊缝计算 首先，焊缝有效厚度He=焊缝宽度*0.7=14mm取12mm 焊缝长度Lw=800 根据角焊缝的强度公式： f=N/(He*Lw) 代入数据，得： f=1624/（2*1.414）+516.2/4*1000/800/12=73.3 N/mm2 相似地，对于剪力： =F剪/(He*Lw)=95*1000/800/12=9.9 N/mm2 对于拉力和剪力的共同作用， 合2=f2+2=73.32+9

31、.92 合=73.9 N/mm2 3）钢平台强度验算 c=F/tx lz= 1*1624/（1.6*1.414）+516.2/4*1000/(0.013*0.6) =109 N/mm2 f=200 N/mm2 8.1.4 结论 以上计算的应力数据均小于给出的Q235材料的焊接许用应力=118N/mm2，以及抗压许用应力f=200 N/mm2。 因此，本设计的焊接强度是符合强度要求的。 9 施工注意要点 塔式起重机验收合格投入使用后， 定期对塔式起重机的垂直度和钢平台的水平度进行监测，一般为每周监测三次，如监测数据稳定可减少为每周一次，如偏差较大（垂直度偏差超过 2）则加大监测频率，每天监测一次

32、或两次；另对钢平台上下连接的焊缝进行监测，如有开裂或垂直度偏差超过 3或其他情况出现，立即停止使用塔式起重机，并对薄弱部位进行加强； 随土方开挖， 对格构柱进行连梁加固， 开挖过程中注意格构柱四边的土体对称开挖， 以防土体压力不均匀对塔式起重机造成影响； 在每道加固斜支撑焊接完成后，组织相关人员对焊接进行验收， 验收合格后， 再进行下一层土方的开挖和格构柱的加固； 土方开挖至设计标高后，先将塔式起重机部位（ 5 米5 米）区域的底板先行施工， 该处底板按照结构底板和塔式起重机基础中较大的来施工， 及时完成有利于塔式起重机基础的稳定。 10 应急预案 10.1 成立应急领导小组 项目经理：李子宰

33、联系电话：生产经理：费魏联系电话：项目总工：张德标联系电话：质安总监：王举忠联系电话： 10.2 联系电话 10.3 应急措施 10.3.1 塔式起重机垂直度偏差大 如果塔式起重机垂直度偏差超过 2，提高塔式起重机垂直度监测频率，看塔式起重机垂直度是否稳定控制在 2左右； 如果塔式起重机垂直度偏差仍继续发展，立即停止使用塔式起重机； 将垂直度监测情况上报公司技术部及工程部，商讨纠偏措施，如有条件则首选附墙加固处理；如不具备附墙条件，采取其他措施与周围其他固定结构拉接固定，拉接前需堆固定结构承载力进行验算。 10.3.2 焊接焊缝开裂 定期堆塔式起重机的钢平台、上下焊缝进行表面观察，如发现焊缝变形或局部钢材有异常变化，立即停止使用塔式起重机，将观测的现象上报公司技术部及工程部及专家组，商讨相应的措施对钢平台及焊接部位进行加固。