塔式起重机基础方案
1、工程概况
本工程自然地基为回填土土质较差，均为回填土。施工塔吊基础直接安放在回填土上不能承塔吊受荷载。本工程采用一根大直径的桩来承担塔机的荷载，即单桩承台式基础，来抵抗塔机的倾覆保持整体的稳定性。采用人工挖孔桩，风化泥岩为持力层。
2、工艺原理
单桩承台式基础，是承台基础和桩基的联合体，承台支撑塔机，桩基传递荷载，它们共同起到抵抗塔机的倾覆，保持整体稳定性，和满足地基承载力的要求。
3、施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
3.1.1塔机基础的设计计算→塔机基础施工。
3.1.2塔机基础的设计流程
塔机基础抗倾覆的计算模式→塔机基础的受力最大数值→确定承台和桩基的设计尺寸→非工作工况时力矩平衡计算→承台配筋计算→桩基础设计。
3.1.3塔机基础施工工艺
放线定位→承台基础开挖→人工挖孔桩→桩基和承台基础钢筋绑扎→预埋塔机地脚螺栓→浇筑基础砼→砼养护。
3.2操作要点
3.2.1塔机基础的抗倾覆设计计算
1、塔机基础抗倾覆的计算模式
单桩承台式深基础抗倾覆的计算模式是以承台基础为主导的抗倾覆计算方法，计算力臂为承台宽度的一半数值，安全系数取值K=1.8。
2、塔机基础所承受的最大荷载
塔机基础受力最大值由塔吊制造厂提供。本工程采用江西中天机械有限公司生产的 QTZ80(ZT5610) 型塔吊。塔吊在未采用附着装置前，基础受力最大数据：
3、确定承台和桩基的设计尺寸
1）承台基础设计尺寸：平面尺寸b为5.0m*5.0m，高度h=1.5m。2）桩基础的设计尺寸：直径D=1.2m，桩深L≥13m。
4、计算非工作工况时的力矩平衡
塔机基础在非工作工况时的倾覆力矩最大，为塔吊最不利受力状态，进行塔机基础抗倾覆计算。
1）：MP=M1+M2+M3
式中：M1—承台混凝土的平衡力矩，
M1=b2+h·YC·b/2=4.52*1.5*25*4.5/2=1708.6 KN·m;
M2—桩基础混凝土的平衡力矩，
M2=π·D2/4·l·YC·R
=3.1416*1.52/4*6*25*2=530 KN·m
M3—塔机垂直力的平衡力矩，
M3=G·B/2=464*2=928 KN·m；
则MP=1708.6+530+928=3166.6KN·m。
2）倾覆力矩：M=M倾+M推。
式中：M倾—塔机的倾覆力矩，M倾=1552 KN·m；
M推—塔机水平力产生的倾覆力矩，
M推=F·h=73.9*1.5=111.85 KN·m；
则 M=1552+110.85=1663KN·m。
3）抗倾覆复核：MP≥KM，式中K为安全系数，取K=1.8。
MP/M=3166.6/1663=1.904＞1.8，塔机基础抗倾覆稳定性满足要求。
5.承台配筋计算
1.基础计算
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2条承载力计
算。
计算简图:
当不考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑附着时的基础设计值计算公式：
当考虑偏心距较大时的基础设计值计算公式：
式中F──塔吊作用于基础的竖向力，它包括塔吊自重，压重和最大起重荷载,F=1.2×510.8=612.96kN；
G──基础自重与基础上面的土的自重，G=1.2×
(25.0×B×B×H) =911.25kN；
Bc──基础底面的宽度，取Bc=4.50m；
W──基础底面的抵抗矩，W=0.118Bc×Bc×
Bc=10.75m3；
M──倾覆力矩，包括风荷载产生的力距和最大起重力距，M=1552 KN·m；
a──合力作用点至基础底面最大压力边缘距离(m)，
按下式计算：
a=4.50/2-1152/(612.96+911.25)=1.494m。
经过计算得到:
无附着的最大压力设计值
Pmax=(612.96+911.25)/4.502+1552/10.75=219.64kPa
无附着的最小压力设计值
Pmin=(612.96+911.25)/4.502-882.00/10.75=69.102kPa
有附着的压力设计值 P=(612.96+911.25)/4.502 =75.27kPa 偏心距较大时压力设计值 Pkmax=2×(612.96+911.25)/(3×4.50×1.78)=126.859kPa
地基基础承载力计算
地基基础承载力特征值计算依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第5.2.3条。
计算公式如下:
其中 fa──修正后的地基承载力特征值(kN/m2)；
fak──地基承载力特征值，素填土取100.00kN/m2；（地质报告）
b──基础宽度地基承载力修正系数，取0.00；
d──基础埋深地基承载力修正系数，取1.00；
──基础底面以下土的重度，取20.00kN/m3；
Ym──基础底面以上土的重度，取20.00kN/m3；
b──基础底面宽度，取4.5m；
d──基础埋深度,取1.5m。
解得地基承载力设计值 fa=120.00kPa
实际计算取的地基承载力设计值为:fa=120.00kPa 受冲切承载力验算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
验算公式如下:
式中hp──受冲切承载力截面高度影响系数，取hp=0.96；
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取 ft=1.57kPa；
am──冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:
am=[1.60+(1.60 +2×1.50)]/2=3.2m；
h0──承台的有效高度，取 h0=1.45m；
Pj──最大压力设计值，取 Pj=219.64kPa；
Fl──实际冲切承载力：
Fl=219.64×(4.50+4.20)×0.15/2=143.315kN。
允许冲切力：
0.7×0.96×1.57×3200×1450=4895385.60N=4895.386kN 实际冲切力不大于允许冲切力设计值，所以能满足要求.
2、承台配筋计算
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第8.2.7条。
1）.抗弯计算，计算公式如下:
式中 a1──塔身至基底边缘的距离，取 a1=1.45m；
a──塔身的截面边长尺寸
P──塔身处的基底反力:
P=219.64×(3×1.60-1.45)/(3×1.60)=151.48kPa；
a'──截面I-I在基底的投影长度,取 a'=1.60m。
经过计算得
M=1.452×[(2×4.50+1.60)×(219.64+75.27-2×
3166.6/4.502)+(219.64-75.27)×4.50]/12
=146.96kN.m。
2）.配筋面积计算,公式如下:
依据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第7.2条。
式中 a1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0
fc──混凝土抗压强度设计值；
ho──承台的计算高度。
经过计算得S=146.96×106 /(1.00×16.70×4.50×103 ×
14502 )=0.001
S=1-(1-2×0.001)0.5 =0.001
ys=1-0.001/2=0.999
As=146.96×106 /(0.999×1450×210.00)=483.1mm2 。
由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为:3221mm2。
故取 As=3221mm2 。
采用Ⅲ级钢，承台基础上部配置
Φ18@200双向钢筋As=5852.8mm2 ，下部配置Φ14@200双向钢筋As=3540.57mm2 。
5.2.3桩基础设计
桩基础直径为1.5m，长6m。桩基础承受的垂直力
N=F+( M倾+F·h)÷b/2+b2·h·YC+π·D2/4·l·YC =464+(1552+73.9*1.5)÷4.5/2+4.52*1.5*25
+3.1416*1.52/4*6*25
=2227.5KN。
桩底传给基岩的抗压强度：
fa=N÷S=2227.5÷(3.1416*1.52/4)=1260KN/m2=1. 26N/mm2，根据地质报告强风化基岩地基承载力特征值为2200Kpa大于桩底传给基岩的抗压强度满足要求。
桩基采用构造钢筋：竖向钢筋22Φ14@250，Φ6螺旋箍筋@200，加强筋Φ12@2000，桩基竖向钢筋锚入承台内，锚固长度不小于40倍钢筋直径。混凝土强度等级C30。