某隧道工程塔吊基础施工方案

1、工程慨况

长沙市南湖路湘江隧道位于橘子洲大桥与猴子石大桥之间，南距猴子石大桥约3.0km，北距橘子洲大桥约3.4km，江中段位于橘子洲头以南约100m。隧道西起阜埠河路和潇湘大道交叉口并与潇湘大道互通，下穿湘江、湘江大道后与南湖路相接。其中西岸明挖工程共有南、北线接收井一个，A、B、C、D四条匝道。

塔吊设置在一期BC匝道施工区域内，B、C匝道一期位于潇湘大道与阜埠河路交叉口西南角，设计里程段为BK0+248~BK0+296.5、 CK0+110 ~CK0+148.5。围护结构体系采用钻孔灌注桩+双排旋喷止水帷幕，基坑长约50米，宽约33m，B匝道基坑深约8.5m，C匝道基坑深约15.5m，在B、C匝道基坑中间纵向设置一排围护桩支护，B匝道主体结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，C匝道主体结构形式为现钢筋浇混凝土拱洞形式。

2、编制依据

2.1.南湖路湘江隧道围护结构和主体结构施工图纸 2.2.《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-1992） 2.3《地基基础设计规范》（GB50007-2002） 2.4《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） 2.5《建筑安全检查标准》（JGJ59-99） 2.6《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） 2.7《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） 2.8.地质勘察报告

3、拟选塔吊型号

选用塔吊型号为QTZ63（TC5610），最大工作幅度为56m，最小工作幅度2.5m，最大起重量为6t,独立式的起升高度为40.5m，根据塔吊使用说明书提供的技术参数，并结合现场平面位置、围护结构基坑、地质勘察报告及施工的结果，布置在B匝道西南角，因该工程为地下明挖匝道工程，塔吊的起升高度，只要满足不与周边建筑物、构筑物、路灯杆、高压电线杆等相冲突即可，通过现场的调查获取资料，塔吊计划起升高度最高为30米，即可满足现场的需要，具体塔吊位置详见：一期BC匝道塔吊平面布置图。

4、塔吊基础验算

QTZ63塔吊基础厂家设计采用独立固定整体式钢筋混凝土基础，因现场地质为杂填土，为保证地基能够满足承载力要求，在整体基础位置设置4根抗拔桩，抗拔桩采取钻孔灌注成桩，具体位置及配筋见：塔吊基础抗拔桩配筋图。

基础受力、结构与配筋验算如下： 4.1塔吊的基本参数信息

塔吊型号：QTZ63， 塔吊起升高度H：30.000m， 塔身宽度B：2.5m， 基础埋深D：0.000m， 自重F1：450.8kN， 基础承台厚度Hc：1.350m， 最大起重荷载F2：60kN， 基础承台宽度Bc：5.500m， 桩钢筋级别:HRB335， 桩直径或者方桩边长：1.000m， 桩间距a：3.5m， 承台箍筋间距S：200.000mm，

承台混凝土的保护层厚度：50mm， 承台混凝土强度等级：C35； 额定起重力矩是：630kN·m， 基础所受的水平力：30kN， 标准节长度：2.5m，

主弦杆材料：角钢/方钢, 宽度/直径c：120mm， 所处城市：湖南长沙市， 基本风压ω0：0.35kN/m2， 地面粗糙度类别为：C类 有密集建筑群的城市郊区，风荷载高度变化系数μz：1 。

4.2 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=450.80kN； 塔吊最大起重荷载F2=60.00kN；

作用于桩基承台顶面的竖向力Fk=F1+F2=510.80kN； （1）塔吊风荷载计算

依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中风荷载体型系数： 地处湖南长沙市，基本风压为ω0=0.35kN/m2； 查表得：荷载高度变化系数μz=1.00； 挡风系数计算：

φ=[3B+2b+(4B2+b2)1/2]c/(Bb)=[(3×2.5+2×2.5+(4×2.52+2.52

)0.5)×0.12]/(2.5×2.5)=0.347；

因为是角钢/方钢，体型系数μs=2.305； 高度z处的风振系数取：βz=1.0； 所以风荷载设计值为：

ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×2.305×1×0.35=0.56

5kN/m2；

（2）塔吊弯矩计算

风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：

Mω=ω×φ×B×H×H×0.5=0.565×0.347×2.5×30×30×0.5=220.697kN·m；

Mkmax＝Me＋Mω＋P×hc＝630＋220.697＋30×1.35＝891.2kN·m；

4.3 承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

（1） 桩顶竖向力的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.1.1条，在实际情况中x、y轴是随机变化的，所以取最不利情况计算。

Nik=((Fk+Gk)/4)/n±Mykxi/∑xj2±Mxkyi/∑yj2； 其中 n──单桩个数，n=4；

Fk──作用于桩基承台顶面的竖向力标准值，Fk=510.80kN；

Gk──桩基承台的自重标准值：

Gk=25×Bc×Bc×Hc=25×5.50×5.50×1.35=1020.94kN； Mxk,Myk──承台底面的弯矩标准值，取891.20kN·m；

Nik──单桩桩顶竖向力标准值； 经计算得到单桩桩顶竖向力标准值

最大压力：Nkmax=(510.80+1020.94)/4+891.20×2.47/(2×2.472)=562.98kN。

最小压力：Nkmin=(510.80+1020.94)/4-891.20×2.47/(2×2.472)=202.88kN。

不需要验算桩的抗拔！ （2）承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.2条。 Mx = ∑Niyi My = ∑Nixi

其中 Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值；

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.50m； Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值，Ni1=1.2×(Nkmax-Gk/4)=369.30kN；

经过计算得到弯矩设计值：Mx=My=2×369.30×0.50=369.30kN·m。 4.4 承台截面主筋的计算

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。

αs = M/(α1fcbh02) δ = 1-(1-2αs)1/2

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16.70N/mm2； ho──承台的计算高度：Hc-50.00=1300.00mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=300.00N/mm2； 经过计算得：

αs=369.30×106/(1.00×16.70×5500.00×1300.002)=0.002；

ξ =1-(1-2×0.002)0.5=0.002； γs =1-0.002/2=0.999；

Asx =Asy =369.30×106/(0.999×1300.00×300.00)=948.05mm2。

由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为: 5500.00×1350.00×0.15%=11137.50mm2。

建议配筋值：HRB335钢筋，B20@150。承台底面单向根数36根。实际配筋值11311.2mm2。

4.5 承台截面抗剪切计算

依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.9.9条，承台斜截面受剪承载力满足下面公式：

V≤βhsαftb0h0

其中，b0──承台计算截面处的计算宽度，b0=5500mm；

λ──计算截面的剪跨比，λ=a/h0，此处，a=0.1m；当 λ<0.25时，取λ=0.25；当 λ>3时,取λ=3，得λ=0.25；

βhs──受剪切承载力截面高度影响系数，当h0＜800mm时，取h0=800mm，h0＞2000mm时，取h0=2000mm，其间按内插法取值，βhs=(800/1300)1/4=0.886；

α──承台剪切系数，α=1.75/(0.25+1)=1.4； 0.886×1.4×1.57×5500×1300=13919.396kN≥1.2×562.984=675.581kN；

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋！ 4.6 桩竖向极限承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-2008)的第5.2.1条：

桩的轴向压力设计值中最大值Nk=562.984kN； 单桩竖向极限承载力标准值公式：

Quk=u∑qsikli+qpkAp

u──桩身的周长，u=3.142m； Ap──桩端面积,Ap=0.785m2； 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 1 6.00 22.00 825.00 0.80 杂填土 2 10.00 22.00 825.00 0.80 粉细砂

由于桩的入土深度为6.00m,所以桩端是在第1层土层。 单桩竖向承载力验算: Quk=3.142×132+825×

0.785=1062.644kN；

单桩竖向承载力特征值：

R=Quk/2+εcfakAc=1062.644/2+0.21×85×6.777=652.293kN；

Nk=562.984kN≤1.2R=1.2×652.293=782.752kN； 桩基竖向承载力满足要求！ 4.7 桩配筋计算 （1）桩构造配筋计算

As=πd2/4×0.65%=3.14×10002/4×0.65%=5105mm2； （2）桩抗压钢筋计算

经过计算得到桩顶竖向极限承载力验算满足要求,只需构造配筋！

（3）桩受拉钢筋计算

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，14B22。实际配筋值5321.4 mm2。 依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)，

箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。

5、附图：

附图一：一期BC匝道塔吊平面布置图 附图二：塔吊基础抗拔桩配筋图 附图三：塔吊基础及平面图

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