塔吊单桩基础施工计算

塔吊基础施工方案一、编制依据1. 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011);2. 建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)；3. 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010 )；4. 建筑、结构设计图纸、总平面布置图与地勘报告；5. 塔式起重机使用说明书。二、工程概况:XXXXXX工程项目，位于XXXXX。由XXXX设计院设计， 建筑面积：XXXX3m 2，冲孔灌注桩基础，X框架结 构，层高为XXX米，长度为XXX米，宽为XX米，屋顶标高为XX米，总高度为 36.00米，梯屋高度为 41.10米，0.000绝对高程为 62.00m。根据工程需要安装壹台塔吊，所装塔机型号为：，生产厂家为： ，最大起重量： T 塔机起重臂长度 m。塔吊采用冲孔灌注桩承台基础，桩径为XXXmm,承台尺寸为XXXXXXXX，桩混凝土等级 为XXXXXX ,承台混凝土等级为 XXXXXXX ,塔吊安装位置为 XXXXXX轴，详 见附图:塔吊基础平面图。三、施工前准备工作、施工工艺、施工方法详见本工程项目冲孔桩基础工程施工方案，以与施组的砼施工方案。四、保证工程质量措施:4.1 、开工前技术负责人和工地主管施工员、辅助施工员进行施工技术、质 量要求交底，并在交底书上签名。做到严要求、勤管理、精操作。4.2、认真分析施工图，多次复核测量轴线和桩位，杜绝各种错漏。4.3、严格执行冲孔桩的施工工序，各项工序执行“三检”认真执行冲孔桩 施工操作规范，不能贪图方便，简化操作程序。4.4、工程材料均要有出厂合格证，并经监理检验合格后，才能使用，未经 检验合格的一律不得使用。五、保证安全生产措施：5.1 、开工时对操作人员进行施工安全交底和安全教育，并在有关责任书上 签名。5.2、施工人员进入现场必须戴安全帽，严禁穿拖鞋，高空作业须戴安全带， 严禁高空作业工具、物品往下抛掷。5.3、健全安全管理制度和交接班检查制度，在夜间施工时，每台桩机不能 少于 2 人。5.4 、作业前，工长要向班组进行全面交底，并有签证手续。各个工序均遵 守安全操作规程。班机长作业前，要明确分工，统一信号，统一指挥。在打桩作 业区，非生产人员不得靠近。起吊桩构件不得碰撞，吊物下面不得有人通行。桩 机移位时，场地需平坦、坚实、畅通。季节施工按有关规定执行，夜班施工要有 足够的照明。双班作业要有安全交接班记录。多机多工种作业时，按方案流水段 施工，以保证安全生产。打桩作业人员禁止饮酒，操作时精神要集中，发现异常 情况立即停机，遇有恶劣天气时，按规定停止作业。打桩操作时，不得进行维修 保养。所有电器设备必须有专业电工接线，非电工人员不得擅自接线、改线，以 防触电。高处作业时与地面作业时均须遵守安全规定。打桩作业停止时，应将桩 锤提升至孔口位置，并立即切断电源。5.5、班长和冲桩工在幵机前，要全面检查桩机机械运转是否正常，电缆线的绝缘和电机接地是否良好， 各种钢丝绳与各部件是否完好， 严禁机具带病运转， 严禁超负荷作业，经常检查钢丝绳的磨损情况，卡扣松紧情况，转向装置是否灵活， 以免掉锤。5.6、配专职安全员，负责检查验收安全，做到预防为主，发现问题与时纠正。5.7、注意安全用电，总配电箱、各分箱均要设漏电幵关。实行“一机一闸 一箱”制。电缆架空，严禁拖地铺设，临时停工停电要拉闸加锁。六、基础设计（单桩）计算书（1 ）基本参数塔吊型号XXXXXXX臂长60m,安装高度XXXXXm ；塔身尺寸1.6m,基坑幵 挖深度-10m ;现场地面标高0.0m,基础面标高-1.5m 。（2 ）计算参数1 ）塔机基础受力情况（表1）荷载工况基础荷载P(kN)M(kN .m)FkFhMMz工作状态532741000420非工作状态619.013111000比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按非工作状态计算（图1）：Mk=(1100+31 X(1.35-0.1) ) X 1.4=594.25kN .mFh基础顶面所受垂直力 基础顶面所受水平力 基础顶面所受倾覆力矩 基础所受扭矩塔吊基础受力示意图2 ）桩顶以下岩土力学资料（表 2）序号地层名称厚度L(m)桩侧阻力标准值q sia（ kPa）桩侧岩层和桩端岩层岩样抗压强度frs、frp （kPa）q sia X i(kN/m)抗拔摩 阻力折 减系数入i入q sia X i(kN/m)1松散粉砂岩0.240080.43.22中密中粗砂12.56400502.40.4200.963强风化粉砂U-r岩1.2600720.643.24中风化粉砂U-r 岩3.2100100003200.72245微风化粉砂U-r岩0.518010000900.763桩长12.67mEqsia*Li992.4534.36iq sia*L i3）基础设计主要参数（图 2）基础桩采用1根XXXXXX冲孔桩灌注桩，桩顶标高-3.35m，桩端入微风化粉砂岩 0.6 m ；桩混凝土等级 C30，fc二 14.3N/mm 2 ,Ec= 30000N/mm2; ftk 二2.01N/mm 2，桩长 12.67m ;钢筋 HRB335,f y=300N/mm 2 ,Es=200000N/mm2;承台尺寸长（a） XXXX m、宽（b）= XXXXm、高（h）= XXXXm ;桩中心与承台 中心重合，承台面标高-1.5m ;承台混凝土等级XXXXX,f t=1.43N/mm 2,fc=14.3N/mm 2,y砼=25kN/m 3。Gk=a Xb Xh砼 X1.2=5.5 X5.5 X1.19 X 25 X 1.2=225.125kN塔吊基础550027502?5011塔吊t丿肩Ffc= 61901 kN培吊肛1伽N2F5D5500 Ft 二 31 塔吊基础3. 单桩允许承载力特征值计算(1 )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按下列公式计算：Ra= R sa + Rra + RpaRra=lpC2frshrRpa=C ifrpAp式中Rsa 桩侧土总摩阻力特征值；Rra -桩侧岩总摩阻力特征值；Rpa -持力岩层总端阻力特征值；M -桩嵌岩端截面周长；hr-嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计；Ap -桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积;frs、frp -分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度;Ci、C2-系数，根据持力层基岩完整程度与沉渣厚度等因素而定。n1100(一500Ap=冗d2/4= 3.14 Z4 X2.4/4=4.524m 2Ci=0.40C2=0.05Rsa=u Eqsia i = nd Eq si i= 3.14 1.6 X992.4=4985.818kNRrai =u pC2frshr=0.80 X 3.14 1羽 X0.05 X10000 X2.2=4421.12kNRra2 二u pC2frshr=0.80 X 3.14 1.6 X0.05 X10000 X0.5=1005.28kNRpa二CifrpAp =0.8 X0.40 X10000 X4.524=14476.8kNRa =Rsa+RraRpa=4985.818+4421.12+1005.28+14476.8=24889.018kN2)桩身截面强度计算按下式验算桩身截面强度：QcfcAp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0.8 0.9 ;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。Wc=0.7屮cfcAp=0.7 X14.3 X 1000 X14 X1.6 X1.6=20116.096kN(2)单桩水平承载力特征值计算灌注桩的水平承载力特征值按下式计算：mftkWONMS1 7式中：RHa 单桩水平承载力特征值;a桩的水平变形系数，按规范式确定;Ym 塑性系数，圆形截面丫 m=2 ；ftk -桩身混凝土抗拉强度标准值;台、地梁对桩顶的约束程度与桩顶构造，分别按铰接或固接考虑；N ik 桩顶扣除竖向活荷载作用的竖向力标准值；Pg 桩身纵筋配筋率；Z 桩顶竖向力影响系数，竖向压力取Z n=0.8，竖向拉力取ZN=-1 ；An-桩换算截面积，圆形截面为:Wo-桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量，圆形截面取:Wod232Ecgd式中d 桩身直径; do -扣除保护层的桩直径; Es 钢筋的弹性模量； Ec-混凝土的弹性模量。pg=0.39%Wo= %d/32d 2 + 2(Es/Ec 1) pgdo2 = 0.42m 3Io=W od/2=0.42 X1.6/2=0.336m4EI=0.85E clo=0.85 30000 X 10X0.336二查(DBJ15-31-2003)P .118:m=6 X103kN/m 4， bo =0.9(d+1)= 2.34ma=(mb o/Ecl)2=(6 X 1000 Z34/) 2=0.277a L=4.8924，满足长桩要求。按 aL=4 查(DBJ15-31-2003) P121: V m=0.768N ik=(F k + Gk)/n=(742.812+1225.125)/1=1967.937kN“ =2n=0.80An=nd2/41+(Es/Ec-1)P g=3.14 1.61.6(1+(200000/30000-1)X0.39%)/4=2.054m2RHa = a Y ftkWo/V m (1.25+22 pg)(1+ Z N 1k/ ym ftk An)=968.558kN(3 )单桩抗拔力特征值计算桩抗拔力的验算按下式计算：Rta p iqsiaH 0.9 G。式中Go-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；焊一桩周长，口 p= nd ;入-抗拔摩阻力折减系数。0.9G0= 0.9 X 3.141.XX1.6 X17.66 X 254=798.514kNRta=u p 工 gsia+0.9G 0=5.024 X534.36+798.514=3483.14kN4. 单桩桩顶作用力计算和承载力验算(1 )轴心竖向力作用下Qik=(F k + Gk)/n=(742.812+1225.125)/1 = 1967.937kN轴心竖向力1967.937kN 小于24889.018kN，满足要求。(2)水平力作用下H ik= Fh /n二43.4/1=43.4kN单桩水平力43.4kN 小于968.558kN ，满足要求。5. 抗倾覆验算bi=1.6/2=0.8m倾覆力矩 M 倾=M + FhXh=1363.5kN m抗倾覆力矩 M 抗=(Fk + Gk)Xbi+ Rta xbi=(619.01+1225.125/2) X.6/2+3483.14 X0.8=4098.47kN .mM 抗/M 倾=4098.47/1363.5=3.006抗倾覆验算3.006大于1.6，满足要求。6. 灌注桩配筋计算承台下2 (d + 1)米深度范围土层类别(中密中粗砂)按(DBJ15-31-2003 ) P119 查：3=59旳 2(1.5d 2 + 0.5d) 1/5 (1 + 0.8 N lk/ftk YmAp)=244.448kNH ik =43.4kN 桩身可不配抗弯钢筋，但应该按照规范规定配置构造钢筋p= pg=0.39%As= pAp=0.39 %x 2.054 x=8010.6mm 2，采用 HRB335 钢筋,fy=300N/mm 2取 2620As =26 X314=8164mm2As灌注桩配筋面积8164mm2 大于8010.6mm2，满足要求。桩顶钢筋抗拔验算=1594.25 X 10 -1.4 -1600 - ?6- 2) - 2X4=188.885N/mm2桩顶钢筋抗拔验算 188.885N/mm2 小于300N/mm2,满足要求。7. 承台受冲切、受剪切承载力验算承台受冲切、受剪切承载力采用验算 ho的高度来判断，可按下式计算:Fl F 1.2 Qki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；卩柱截面周长；F 作用于柱底的竖向压力设计值；HQki 冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台与其上覆土重)之和；Fk 作用于柱底处的竖向压力标准值；n 桩数；n 0 冲切破坏锥体范围内的桩数。F I =F 1.2 工 Qik二Fk=619.01kNuc= 4 X 0.2=0.800 m ,ho=1.35-0.07=1.28m2 X( F/fc)5 Uc/8= 2 X (19.01 X1000 +14.3) 5-(800 - 8)=316.113mm 承台有效高度 316.113mm 小于 1280mm, 满足要求。8. 承台配筋计算( 1 )基础弯矩计算Ni=Fk=742.812kN， Xi =0.8mM= 2NiXi=742.812 X0.8=594.25kN .m(2)基础配筋计算基础采用 HRB335 钢筋 ,fy=300N/mm2As1=M/0.9f yho=594.25 X 106/(0.9 3X00 X1.28 X1000)= 1719.473mm2按照最小配筋率P =0.10%计算配筋As2二 pbho=0.001 %5 X1000 X1.28 xi000=7040mm2比较Asi和As2，按As2配筋取3616 156mm (钢筋间距满足要求)As=36 X200.96=7234.56 mm 2承台配筋面积7234.56mm2 大于7040mm2 ，满足要求。9. 计算结果(1) 基础桩1根XXXXX钻(冲)孔桩灌注桩，桩端不设扩大头，桩顶标高-3.35m，桩长12.67m，桩端入微风化粉砂岩0.6m ;桩混凝土等级 XXX, HRB335钢筋，2620,箍筋采用 10mm250mm。(2) 承台长(a)=5.5m、宽(b)=5.5m、高(h)=1.19m ;桩中心与承台中心重合，承台面标高-1.5m ;混凝土等级 XXXXX, HRB335 钢筋 3616 156mm