摘要：塔式起重機是建築工程施工中材料運輸的主要機械裝置。乙個工程是否能減少材料的人工搬運並提高工作效率，這與塔式起重機的合理選型、合理利用有著密不可分的關係。那麼，想要合理、安全地使用塔式起重機（以下簡稱塔機）就要正確選擇塔機基礎。
下面本文以qtz125型塔機為例，談談塔機基礎的選擇及當地基承載力不能滿足要求時的處理方法。
關鍵詞：塔式起重機，基礎，承載力，荷載，沖孔灌注樁
案例：某公司承建一高層商用住宅樓群，建設單位要求塔機不得安置在場區內的空曠地段、而必須安置於建築周圍。根據施工合同及工期要求、施工圖紙、施工任務分布及施工面積、周邊場地環境、業主前期售樓要求，最大量地滿足垂直運輸及水平運輸的覆蓋面，其中有一台qtz125塔機布設在建築外圍邊,安裝高度為124m。
根據專業勘察設計公司的地質勘察報告的地質條件及塔機使用說明書計算發現，該處地基承載力不能滿足原塔機基礎的承載力要求，經研究決定、改變基礎形式，即將原來的整板基礎改為單樁基礎。
一、qtz125塔機基礎設計及驗算：
塔機選型以經濟、安全，最大限度的滿足主體結構的施工需要。根據地質勘察報告，塔機基礎位置土層由粉質粘土、粘性土、全風化花崗岩、強風化花崗岩等組成。本工程塔吊基礎採用5000×5000×1500的整板基礎，由於地面土質為粘性土，地基承載力(50~80kpa)滿足不了要求(塔機要求地基承載力達到150kpa)，考慮到地質情況（其它幾台塔機所在位置的地基承載力滿足使用說明書規定的值），該台塔機必須採用預製管樁或沖孔灌注樁，結合現場實際情況，採用預製管樁從經濟上不合理，綜合考慮後採用沖孔灌注樁。
現設計一沖孔樁，樁直徑為1400㎜，樁砼採用c35，樁底持力層為中風化層，樁頂標高106.7m。
塔機作用於基礎的荷載（qtz125型塔機）
1）、qtz125型塔機基本引數（依據qtz125塔機使用說明書）：
吊臂端頭至迴轉中心為51.2m；
平衡臂尾至迴轉中心為13.5m；
配重為14.39t；
吊臂最大起吊重量10t，端頭最大起吊重量2.18t。
2）、qtz125型塔機使用說明書提供的技術資料如下：
工作狀態：非工作狀態：
p=604knp=504kn
p=15knp=80kn
m=1500kn·mm=1300kn·m
上式中：p—最大架設自由高度下的垂直壓力
p—最大架設自由高度下的水平力
m—最大架設自由高度下的傾覆力矩
3）、塔機基礎抗傾覆穩定性計算
因對於沖孔灌注樁（單樁）沒有可以使用的計算軟體，故只能通過有關規範手工計算。由於塔機在最大架設自由高度下工況時為最不利情況，所以選取塔機工況時為計算模型（計算模型中承臺取5m×5m×1.5m；沖孔樁取直徑d為1.
4m，樁有效計算長25m，嵌巖深度取1d=1.4m，岩石飽和單軸抗壓強度標準值取）
承臺自身重量—=(5×5×1.5)×2500kg/m×10n/kg=937.5kn；
嵌入基岩部分嵌固力—=(詳見jgj94-94《建築樁基技術規範》5.2.11)
——嵌巖段側阻修正係數，取為0.055（當嵌巖段為中等風化岩時，應乘以0.9折減）；
——嵌巖部分樁的周長；
——樁身嵌巖（中等風化、微風化、新鮮基岩）深度，取為1.4；
——岩石飽和單軸抗壓強度標準值，對於粘土質巖取天然濕度單軸抗壓強度標準值，取為≥6mpa；
∴==2×3.14×0.7×0.055×0.9×6×10×1.2=1827.8kn
抗傾覆力矩—
=（937.5+1566.7）×0.7+3.14×0.7×25×25×0.7=2608.8kn·m
可得到抗傾覆力矩》=1500kn·m，
安全係數k=/=1.74，塔機抗傾覆穩定性滿足要求。
4）、塔機基礎的沖孔樁計算
⑴沖孔樁的單樁承載力計算
在軸心豎向力作用下應當滿足下式
（dbj15-31-2003《建築地基基礎設計規範》(10.2.2-1）
其中——相應於荷載效應標準組合時，軸心豎向力作用下單樁的豎向力值；
——單樁豎向承載力特徵值；
==u∑qsiali+qpaap（dbj15-31-2003《建築地基基礎設計規範》10.2.3）
——樁側土總摩阻力特徵值；
——樁端承載力特徵值；
根據地質勘察報告，此塔機處於土層厚度為
人工填土平均厚度7.5m，樁周摩控力特徵值qs=0kpa；
第二層耕土平均厚度為0.5m，樁周摩控力特徵值qs=0kpa；
第三層含礫粉質粘土厚度為3m,樁周摩控力特徵值qs=25kpa；
第四層含礫質粘性土厚度為9.8m,樁周摩控力特徵值qs=30kpa；
第五層強風化花崗岩厚度為5m,樁周摩控力特徵值qs=60kpa；
第六層中風化花崗岩樁端土質承載力特徵值為2000kpa；
故==u∑qsiali+qpaap=3.14×1.4×(3×25+9.8×30+5×60)+2000×3.14×0.7×0.7=6058.1kn
=807×1.4+(5×5×1.5+3.14×0.7×25)×25×1.2
=3408.1kn
因塔吊樁基為二級建築樁，且設計為單樁，故取1.1；
=1.1×3408.1=3748.9<=6058.1kn;
所以≤，樁基豎向承載力滿足要求。
⑵塔機沖孔灌注樁樁身強度計算
當樁頂軸向壓力與樁頂水平力均符合下列條件時：
⑴ ⑵（詳見jgj94-94《建築樁基技術規範》4.1.1）
式中——混凝土軸心抗壓強度設計值（c35混凝土取值16.7mpa），沖孔灌注樁按成孔工藝係數=0.9進行折減；
——樁頂水平力設計值，取值為80kn;
——綜合係數（按jgj94-94《建築樁基技術規範》表4.1.1取為55）；
——樁身設計直徑；
——按基本組合計算的樁頂永久荷載產生的軸向力設計值，即標準值乘以荷載分項係數=1.2；
——混凝土軸心抗拉強度設計值（c35混凝土取值1.57mpa）；
——樁身截面模量的塑性係數，圓截面取值為2；
樁基的構造配筋配筋率應為0.431%)，塔機基礎屬於二級建築樁基，可按小於0.431%)配筋率構造配筋（詳見jgj94-94《建築樁基技術規範》4.
1.1條文說明）。樁身可按構造配筋，沖孔樁的按=0.
9進行折減，取配筋率0.431%(樁基應按照廣東省（dbj15-31-2003）規範10.3條的規定，沖孔)。
代入模型中資料得到：；
=1.1×3408.1=3748.9=0.9×16.7×10×3.14×0.7
=23125kn
=1.1×1.4×80=123kn
≤55×1.4（1+0.216）×1.24
=162.5kn
滿足⑴⑵式,則樁基可按構造配筋，，其主筋採用21根20，均勻分布在圓樁周長上，箍筋採用10＠200mm螺旋箍，焊接加勁箍18＠2000mm;鋼筋籠錨入承臺長度不小於35倍主筋直徑，伸入樁身長度等於沖孔樁深度；樁身混凝土強度等級取c35，主筋保護層厚度為50mm。承臺配筋可按構造鋼筋配筋,但根據地質勘察報告，此地質人工回填土,故在承臺鋼筋配筋中，沖孔樁範圍內的承臺雙層雙向鋼筋予以加密（間距@100），非加密區@200布置。
由於本基礎採用單樁，對塔吊產生的扭矩、水平力的承載力較低，因此，對承臺基礎底部每邊加寬500mm範圍內的土質進行級配砂石換填（500mm深），周圍的回填土必須分層夯實，以增加其基礎的水平承載力、扭矩承載力。
5、塔吊基礎抗拔承載力驗算：
a、b分別為塔吊工作時最不利位置及方向。
錨板尺寸為b=4*￠39㎜；錨板埋深hl=1200㎜.。
塔吊工作和非工作狀況時以處於a點位置時最不利，只有一組錨板承載。當處於b點位置時有二組錨板參與承載。
（1）塔吊對錨板產生的外作用力為：
處於a點位置時：
fa=（m+q×h）/l1=（1500+80×1.2）/（0.7071×1.7）=1328kn
fa=1328kn
處於b點位置時：
fb=（m+q×h）/l2=（1500+100×1.2）/（1.7/2）=1906kn
fb=1906kn
（2）基礎承臺內錨板承載力計算：
塔吊處於a點位置時：（一組錨板承載）
a、.按沖切強度計算：fa=u[τ]hl：
u為錨板的周長。u=39*3.14*4=490㎜；[τ]=3.5n/㎜2（c35混凝土）；hl=1200㎜。
fa=1328×3.5×1200=5577600n=5577.6kn＞1328kn
b、按錐體破壞的錨固強度：fa=0.2fcc(2.3hl2+bhl)
fcc=17.5n/㎜2(c35混凝土的軸心抗壓強度設計值);
b為錨板邊長；b=500㎜。
fa=0.2×17.5(2.3×12002+500×1200)=13692000n=13692kn＞1328kn；
當塔吊處於a點位置時錨板可滿足錨固強度要求。
塔吊處於b點位置時：（二組錨板承載）
(1).按沖切強度計算：fb=u[τ]hl：
fb=2×4×39*3.14×3.5×1200=4114.7kn＞1906kn
(2).按錐體破壞的錨固強度：fa=0.2fcc(2.3hl2+bhl)2
fa=0.2×17.5(2.3×12002+500×1200)×2=13692kn＞1906kn
當塔吊處於b點位置時錨板可滿足錨固強度要求。
經驗算塔吊基礎承臺可滿足抗拔承載力的要求。
二、塔吊基礎施工：
1、根據塔吊基礎設計圖塔機平面定位圖、塔機基礎圖(1#塔機基礎為沖孔單樁加承臺基礎，尺寸為5000*5000*1500mm，基礎頂標高107.6m)，由測量員灑出土方開挖邊坡線，開挖到塔機基礎墊層後，人工平整場地後，澆築c15砼墊層，然後按基礎尺寸放出基礎邊線，砌築240mm厚實心磚胎模，砌築高度為塔機基礎承臺高度再上翻10cm（多餘高度蓄水，以保證砼養護週期），中間及四角加370*370mm磚柱，內側抹20mm水泥砂漿。塔機基礎承臺與工程樁交接處使用50mm泡沫板隔開
2、要求技術員嚴格檢查並監督塔吊基礎鋼筋、砼、磚胎模的施工，專案技術負責人和安全員參加辦理基礎工程隱蔽驗收簽證，包括基礎定位、樁基地基土持力層驗收、塔吊預埋錨固件及鋼筋隱蔽驗收簽證等。
3、有關樁基和基礎砼工程施工均按現行施工驗收規範執行。砼必須採用震動棒振搗密實，砼面嚴格找平，確保基礎結構質量。
4、砼澆築留置一組試件送實驗室檢驗。
5、按要求做好塔吊的防雷接地裝置。
塔吊基礎及安拆施工方案
國家海洋局 東海海洋應急指揮中心業務樓 塔吊基礎及安拆專項施工方案 編制人審批人 日期上海綠地建築工程 目錄一 編制依據3 二 工程概況3 三 塔吊主要技術引數及進場驗收要求4 四 塔吊安拆方案31 五 塔吊安拆前的準備工作 31 六 基礎承載及有關節點的受力計算32 七 安裝 頂公升 拆除程式及質...
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